Изучение свойств и тестирование модифицированных природных минералов для очистки воды от микробиологических загрязнений

Объект исследования: глауконит, цеолит, гравий Бакчарского поля, активированный уголь Таловского месторождения, штамм бактерии Escherichia Coli (штамм ATCC 25922), тестовая культура Bacteriophagum coli. Цель работы: Оценка эффективности использования сорбентов на основе глауконита, цеолита, природного гравия и активированного угля для очистки воды от микробиологических загрязнений и вирусов. Создание переносной системы водоочистки на основе комбинированных загрузок, состоящих из природных минералов ТО.
В процессе исследования проводилась — изучение физико-химических свойств природных природных сорбентов.

Реферат …………………………………………………………………………………………………………………………………… 10

ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………………………………………………………………….. 15

Актуальность темы. …………………………………………………………………………………………………………………. 15

Научная и практическая новизна проекта. ………………………………………………………………………………….. 16

Глава 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ………………………………………………………………………………………… 17

1.1 Водоочистка. ………………………………………………………………………………………………………………….. 17

1.1.1 Пригодность воды для питья. ……………………………………………………………………………………… 17
1.1.2 Основные показатели качества питьевой воды. ……………………………………………………………. 19
1.1.3 Требования, предъявляемые к качеству промышленных вод. ………………………………………… 20
1.1.4 Современные требования к качеству воды для фармацевтических целей………………………… 21
1.2 Современные методы очистки воды. …………………………………………………………………………………. 22

1.2.1 Источники загрязнений сточных вод. ………………………………………………………………………….. 22
1.2.2 Механические методы очистки вод. ……………………………………………………………………………. 23
1.2.3 Биологическая очистка сточных вод. …………………………………………………………………………… 24
1.2.4 Микробиологические загрязнители воды. ……………………………………………………………………. 25
1.3 Характеристика и применение адсорбентов. ………………………………………………………………………. 26

1.3.1 Активированный уголь. ……………………………………………………………………………………………… 27
1.3.2 Природный гравий. ……………………………………………………………………………………………………. 28
1.3.3 Свойства и применение глауконита. ……………………………………………………………………………. 29
1.3.4 Свойства и применение цеолита. ………………………………………………………………………………… 35
Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ………………………………………………………………….. 40

2.1 Технические характеристики оборудования. ……………………………………………………………………… 40

2.2 Объекты исследования. ……………………………………………………………………………………………………. 41

2.3 Материалы и сырье. ………………………………………………………………………………………………………… 42

2.4 Методы исследования. …………………………………………………………………………………………………….. 42

2.4.1 Приготовление питательных сред. ………………………………………………………………………………. 42
2.4.2 Работы с бактериальными культурами. ……………………………………………………………………….. 45
2.4.2.1 Селекция чистой культуры E. Coli на среде Эндо. ……………………………………………………… 45
2.4.2.2 Приготовление модельного раствора культуры E. Coli для тестирования исследуемых
фильтров. …………………………………………………………………………………………………………………………. 46
2.4.2.3 Анализ фильтрата и культивация микроорганизмов после фильтрации. ………………………. 46
2.4.3 Работа с вирусами. …………………………………………………………………………………………………….. 48
2.4.3.1 Выполнение анализа при определении колифагов. …………………………………………………….. 48
2.4.3.2 Учет результатов. ……………………………………………………………………………………………………. 49
2.4.4 Подсчет общего количества микроорганизмов методом Коха. ………………………………………. 49
Глава 3. ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ……………………………………………………………………………….. 51

3.1 Изучение характеристики поверхности используемых сорбентов. ……………………………………….. 51

3.1.1 Метод БЭТ. ………………………………………………………………………………………………………………. 51
3.2 Подбор оптимальных фракции глауконита для получения оптимальных гидродинамических
характеристик фильтров. ………………………………………………………………………………………………………. 52

3.3 Изучение сорбционных свойств минералов при очистке воды от микробиологических
загрязнений на тестовых растворах в статическом режиме. ……………………………………………………… 53

3.4 Изучение сорбционных свойств минералов при очистке воды от микробиологических
загрязнений на тестовых растворах в динамическом режиме. …………………………………………………… 54

3.5 Модификация природных минералов. ……………………………………………………………………………….. 56

3.6 Изучение сорбционных свойств модифицированных минералов при очистке воды от
микробиологических загрязнений на тестовых растворах. ……………………………………………………….. 56

Глава 5. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ …………………………………………………………………………………………………………. 58

5.1 Предпроектный анализ…………………………………………………………………………………………………….. 58

5.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования. ………………………………………………. 58
5.1.2 Диаграмма Исикавы. …………………………………………………………………………………………………. 58
5.1.3 Оценка готовности проекта к коммерциализации. ………………………………………………………… 61
5.1.4 Методы коммерциализации результатов научно-технического исследования. ………………… 62
5.2 Инициация проекта. ………………………………………………………………………………………………………… 62

5.2.1 Цели и результат проекта. ……………………………………………………………………………………. 62
5.2.3 Ограничения и допущения проекта. ………………………………………………………………………. 64
5.3 Планирование управления научно-техническим проектом ………………………………………………….. 65

5.3.1 Иерархическая структура работ проекта. …………………………………………………………………….. 65
5.3.2 Контрольные события проекта. …………………………………………………………………………………… 66
5.3.3 План проекта. ……………………………………………………………………………………………………………. 67
5.3.4 Бюджет научного исследования. …………………………………………………………………………………. 68
5.3.4.1 Расчет материальных затрат. ……………………………………………………………………………………. 69
5.3.4.2 Расчет затрат на специальное оборудование для научных работ………………………………….. 70
5.3.4.3 Основная заработная плата исполнителей. ………………………………………………………………… 71
5.3.4.4 Дополнительная заработная плата исполнителей. ………………………………………………………. 72
5.3.4.5 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления). …………………………………. 73
5.3.4.6 Научные и производственные командировки. ……………………………………………………………. 73
5.3.4.7 Оплата работ, выполняемых сторонними организациями. ………………………………………….. 73
5.3.4.8 Накладные расходы. ……………………………………………………………………………………………….. 73
5.3.4.9 Формирование бюджета затрат научно–исследовательского проекта. ………………………….. 74
5.3.5 Организационная структура проекта. ………………………………………………………………………….. 76
5.3.6 Матрица ответственности. …………………………………………………………………………………………. 76
5.3.7 План управления коммуникациями проекта…………………………………………………………………. 77
5.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и
экономической эффективности исследования. ………………………………………………………………………… 77

5.4.1 Оценка сравнительной эффективности исследования. ………………………………………………….. 77
Опубликованные работы по теме исследования. …………………………………………………………………………. 81