Особенности обеззараживания воды ультрафиолетовым излучением

УФ-излучение для обеззараживания питьевой воды из поверхностных источников

В системах коммунального водоснабжения на протяжении более столетия применяются различные методы обеззараживания воды.

Однако и в настоящее время сохраняется риск возникновения заболеваний, связанных с употреблением населением питьевой воды, содержащей вирусы и простейшие.

Попытки повышения надежности обеззараживания воды в отношении этих микроорганизмов посредством увеличения доз хлора приводит к образованию опасных для здоровья человека хлорорганических соединений.

Во многих странах на государственном уровне ведутся исследования с целью определения возможности использования различных методов и технологий (программы Агентства по защите окружающей среды в США, Министерства образования, науки, исследований и технологий в Германии, EAAP в Италии и др.).

Реальными практическими методами, обладающими необходимым потенциалом обеззараживания воды и прошедшими проверку на действующих крупномасштабных сооружениях водоподготовки, являются хлорирование, озонирование, обработка диоксидом хлора и УФ-облучение.

Существует ряд критериев, по которым оценивается приемлемость того или иного метода: обеспечение удаления патогенных и снижения концентрации индикаторных микроорганизмов до значений, установленных соответствующими санитарными нормативами; минимальное влияние колебаний физико-химического качества воды на эффективность обеззараживания; применяемый метод обеззараживания не должен приводить к возникновению вредных побочных продуктов в концентрациях выше ПДК; метод должен органически вписываться в общую технологическую схему очистки и быть приемлемым с экономической точки зрения.

Выбор конкретного метода в каждом случае основывается на комплексном анализе предлагаемого решения с технико-эксплуатационной и экономической точек зрения. Основное внимание при этом уделяется обеспечению надежного и непрерывного обеззараживания воды. Целью данной статьи является рассмотрение особенностей и перспектив применения обеззараживания воды УФ-излучением.

УФ-облучение обладает высокой эффективностью по отношению к патогенным микроорганизмам

Действие УФ на разные типы микроорганизмов имеет одинаковую природу, основной механизм заключается в прямом воздействии излучения на нуклеиновые кислоты. Входящие в состав ДНК пиримиди-новые основания — тимин и цитозин, отличающиеся высокой фотохимической активностью в области 250-280 HM, образуют под воздействием облучения сшивки (диме- ры).

Этот фотопродукт обнаружен при использовании коротковолнового УФ-излу-чения в биологических дозах у самых различных объектов. Многочисленные факты свидетельствуют об определяющей роли димеров в летальном, мутагенном и других эффектах УФ-излучения, при этом внешняя структура микроорганизма оказывает минимальное влияние на эффективность УФ-излучения.

Анализ более 40 опубликованных работ, в которых имеются данные о действии УФ-излучения, показывает, что дозы, необходимые для инактивации различных патогенных микроорганизмов, включая вирусы, отличаются незначительно.

Несмотря на некоторые различия в приведенных данных, связанных с методикой проведения экспериментов, дозы УФ-облу-чения для обеззараживания на один порядок имеют в среднем следующие значения: бактерии — от 1,5 мДж/см2 для некоторых штаммов Shigella dysenteriae до 10 мДж/см2 для энтеро- кокков и фекальных стрептококков; энтеровирусы — от 4,5 мДж/см2 для полиовирусов (Mahoney) до 11 мДж/см для ротавирусов. Из приведенных данных видно, что дозы УФ для бактерий и вирусов отличаются незначительно, в то время как при обеззараживании хлором требуемые дозы имеют различие до 50 раз. Для снижения на один порядок содержания цист лямблий необходимы дозы 40-80 мДж/см2. До последнего времени считалось, что для удаления криптоспоридий необходимы дозы более 200-300 мДж/см2, однако в 1997-1999 гг. был проведен цикл исследовательских работ, показавших, что УФ-облучения дозами 40-120 мДж/см2 достаточно для инактивации ооцист на 4 порядка [1]. Результаты были подтверждены при эксплуатации промышленных УФ-систем [2]. Исходя из полученных данных, в этом году в США готовятся официальные рекомендации по применению УФ для обеззараживания воды поверхностных источников водоснабжения, а ведущими американскими фирмами разрабатывается новый типовой ряд УФ-установок для этих целей.

В таблице приведена зависимость степени обеззараживания от различных доз облучения [степень обеззараживания — это десятичный логарифм или количество порядков отношения исходной и конечной концентрации микроорганизмов logio (No/N)].

Доза облучения 16 мДж/см2 — это минимальная доза, установленная нормативами для применении УФ при обеззараживании питьевой воды [3], которая обеспечивает не менее 5 порядков снижения для патогенных бактерий и 1,6-6 порядков по индикаторным бактериям.

Для вирусов доза облучения 16 мДж/см2 обеспечивает снижение на 1,8-2,9 порядка, достижение более значительной степени обеззараживания обеспечивается дозой 40 мДж/см2 (более 4 порядков). Доза облучения 80 мДж/см2 инактивирует цисты на 1-4 порядка.

Микроорганизм Степень обеззараживания при дозе УФ-облучения, мДж/с2

Бактерии

Aeromonas hydrophila

Campylobacter jejuni

Clostridium tetani

Eschcrichia coli

Enteroc occus

Fecal Coliform

Fecal Streptococcus

Pseudomonas aeruginosa

Salmonella paratyphi

Salmonella typhi

Shigella dysenteriae

Shigella flexneri

Vibrio holerae

Вирусы

Hepatitis A

Coliphage

Coliphage MS-2

Coxsackie

Poliovirus

Rotavirus

Простейшие

Giardia lamblia

Cryptosporidium parvum

* Различные методы анализа.

Поскольку в отличие от химических реагентов при применении УФ-обеззараживания отсутствует необходимость в ограничении верхнего предела дозы облучения, ее всегда можно выбрать достаточной для конкретных условий. Обеспечение в промышленных условиях доз УФ-облучения 40 и 80 мДж/см2 является вполне реальным с технической и экономической точек зрения.

Диапазон физико-химических показателей качества воды, приемлемых для применения метода УФ-обеззараживания, является достаточно широким.

Фотохимические процессы практически не зависят от рН и температуры воды, поэтому в отличие от хлорирования изменение этих параметров качества воды оказывает минимальное влияние на инактивацию микроорганизмов УФ-облучением.

Присутствие в воде ряда органических и неорганических веществ, поглощающих УФ-излучение, приводит к снижению фактической дозы облучения, обеспечиваемой УФ-установками.

В 1995-1997 гг. специалистами НИИ гигиены им. ?. ?. Эрисмана проведен цикл работ по определению влияния обобщенных показателей качества воды (цветность, мутность, окисляемость, ХПК, ВПК) на эффективность УФ-обеззараживания.

Облучению подвергалась речная вода с цветностью в пределах 20-50 град, мутностью 1-30 мг/л, БПКз 5-10 мг/л и ХПК 29-63 мг/л, пер-манганатной окисляемостью 6-14 мг/л.

В результате исследований выявлено, что изменение показателей в указанных пределах не влияет на дозу облучения, необходимую для достижения нормативных показателей по колииндексу и ОМЧ.

Твери при цветности 80 град и р. Камы в г. Перми при цветности до 48 град. УФ-станция в г.

Тольятти в течение более четырех лет стабильно обеспечивает нормативное обеззараживание при цветности воды 20-35 град, перманганатной окис-ляемости 4-10 мг/л.

Наличие в воде взвешенных веществ может привести к снижению эффективности обеззараживания при любом его методе [4].

При УФ-облучении присутствие взвеси может экранировать микроорганизмы от воздействия излучения, однако при правильно выбранной дозе необходимая степень обеззараживания может быть достигнута и при значительном содержании взвешенных веществ. Так, мутность воды, поступающей на УФ-станцию в г.

Тольятти, достигала 10 мг/л; при эксплуатации УФ-установок в период паводка 1998-1999 гг. в г. Отрадном при мутности исходной воды до 145 мг/л и колииндексе до 30000 после УФ-облучения достигалось отсутствие общих колиформ в 100мл.

Обработка воды УФ-излучением не приводит к образованию вредных побочных химических соединений.

Определению изменения химического состава воды после облучения различными дозами и различными источниками УФ-излуче-ния посвящено большое количество научных работ.

Как правило, в этих работах присутствие органических соединений анализировалось методами газовой и жидкостной хроматографии и масс-спектроскопии, проводилось также биотестирование на различных организмах и водорослях.

Единственным побочным продуктом, повышение концентрации которого было обнаружено при облучении природных вод, оказался формальдегид.

Наибольшие концентрации формальдегида в этих исследованиях не превысили 3 % его ПДК в питьевой воде при облучении дозами более 100 мДж/см2 неочищенной воды из поверхностного источника [5]. Работы по исследованию образования побочных продуктов при УФ-облучении проводились в 1998 г. в НИИ ЭЧиГОС им. A. H.

Высокая эффективность действия на различные типы микроорганизмов, незначительное влияние внешних факторов на эффективность обеззараживания и отсутствие вредных побочных продуктов позволяют рассматривать УФ-облучение как реальный практический метод обеззараживания в системах водоподготовки

UV-TECH: установка обеззараживания воды, обеззараживание сточных вод, уф стерилизатор

Источник: https://www.uv-tech.ru/stat-vse/uv-stat/uf-izluchenie-dlya-obezzarazhivaniya-pitevoy-vody-iz-poverkhnostnykh-istochnikov/

Ультрафиолетовое обеззараживание воды

Н. Горелова

Один из способов обеззараживания воды – обработка ультрафиолетовым излучением. Она применяется в различных сферах для водоподготовки, а также при очистке сточных вод

УФ-облучение наиболее перспективный метод обеззараживания воды с высокой эффективностью по отношению к патогенным микроорганизмам, не приводящий к образованию вредных побочных продуктов. УФ-оборудование легко вписывается в типовые технологические схемы, не требуется проведения значительных строительных работ на существующих сооружениях.

Принцип действия

Метод УФ-дезинфекции воды впервые был испытан еще в начале ХХ века.

В первых работах по исследованию воздействия ультрафиолетового излучения на живые организмы был обнаружен оптимум длин волн для инактивации микроорганизмов, находящийся в области 250–266 нм, и построена кривая бактерицидного действия (рис. 1).

Установлено, что наибольшим бактерицидным действием обладают ультрафиолетовые лучи с длиной волны от 200 до 295 мкм. Максимум эффективности располагается около 254 мкм.

Рис. 1. Кривая бактерицидного действия УФ-лучей

Понимание механизма УФ-обеззараживания было достигнуто в 1960-х гг. при сопоставлении действия ультрафиолета с реакциями, происходящими в молекулах.

Так, установлено, что инактивация бактерий происходит в основном за счет необратимых повреждений ДНК. Другим воздействием УФ-облучения на микроорганизмы является повреждение клеточных мембран.

Формула для вычисления степени обеззараживания выглядит следующим образом:

где No – количество клеток до облучения;N – количество клеток после облучения;I – интенсивность УФ-излучения;t – время облучения;

k – коэффициент, зависящий от вида микроорганизмов.

Сопротивляемость многих типов микроорганизмов к УФ-излучению значительно меняется: от малых доз (для бактерий) до сравнительно больших (для спор). В большинстве случаев микроорганизмы по степени сопротивляемости к УФ-излучению располагаются следующим образом: вегетативные бактерии < цисты простейших < вирусы < бактериальные споры.

Доза облучения D или количество энергии, сообщаемое микроорганизмам, является главной характеристикой установки УФ-обеззараживания. Она равна произведению средней интенсивности (I) облучения на среднее время нахождения под облучением (t):

D= I•t.

Время обеззараживания при УФ-облучении составляет 1–10 с в проточном режиме (отсутствует необходимость создания контактных емкостей). При этом современные УФ-лампы имеют высокий эксплуатационный ресурс.

Источники излучения

Основной элемент установки УФ-обеззараживания – лампа, служащая источником ультрафиолетового излучения.

Существует два основных вида бактерицидных ламп: ртутные, газоразрядные низкого (НД) и высокого (ВД) давления.

Лампы низкого давления имеют высокий КПД преобразования электрической энергии в излучение и сравнительно невысокую (до 200 Вт) единичную мощность, чаще всего – от 15 до 30 Вт (табл.).

Таблица. Характеристики ламп низкого и среднего давления

Параметр	Лампы НД	Лампы СД
КПД преобразования электрической энергии в бактерицидную, %	До 40	До 20
Единичная мощность лампы	До 350 Вт	До 10 кВт
Рабочая температура поверхности, °C	40–140	Более 600
Срок службы, ч	До 16 000	До 8000
Спад интенсивности излучения к концу срока эксплуатации, %	15–30	30–50

УФ-лампы высокого давления обладают большой (до 10 кВт) мощностью, что позволяет сократить их число и уменьшить габариты установки, но меньшим энергетическим КПД использования излучения. В спектре этих ламп присутствует коротковолновое излучение, способное приводить к образованию озона.

Все лампы для снижения потерь энергии выполнены из увиолевого стекла (стекло, обладающее повышенным пропусканием ультрафиолетового излучения) и имеют интенсивное излучение в области от 200 до 300 нм с максимумом при длине волны 253 нм. В процессе работы мощность УФ-лампы падает. Важные динамические характеристики УФ-лампы – скорость изменения мощности и срок службы источника излучения.

Влияние качества воды на эффективность работы УФ-установок зависит от типа ламп.

При использовании ламп с высокой энергией излучения и «размытым» спектром излучаемых волн (СД) наряду с бактерицидным эффектом существует вероятность образования побочных продуктов, например, нитритов.

В связи с этим, в Западной Европе нормативными документами запрещено использование ламп, имеющих в своем спектре излучения длину волн ниже 240 нм. Кроме того, вследствие высокой температуры лампы СД, кварцевый чехол сильно подвержен загрязнению.

Известными производителями УФ-ламп являются: Atlantic Ultraviolet (США), UV-technik (Германия), Philips (Голландия), Hanovia (Великобритания).

Оборудование

Для обеззараживания воды наибольшее распространение получили установки проточного типа (рис. 2), которые состоят из камеры облучения и щита управления.

Как правило, камера облучения представляет собой цилиндрический корпус из нержавеющей стали, в котором располагаются один или несколько кварцевых «чехлов» для УФ-ламп. В корпусе имеются два штуцера для протока воды.

Основные характеристики камеры – производительность и доза облучения, выраженная в количестве световой энергии, падающей на единицу площади (мДж/см2) водяного потока.

Рис. 2. Установки для УФ-обеззараживания

В мировой практике требования к минимальной дозе облучения варьируются от 16 до 40 мДж/см2: не менее 25 мДж/см2 для воды поверхностных источников и не менее 40 мДж/см2 для любого типа вод (при неблагоприятной эпидемической ситуации).

Поэтому реальные величины дозы облучения пропорциональны коэффициенту пропускания ультрафиолетовых лучей. Для воды из подземного источника он составляет 0,95–0,80, для воды из реки – 0,85–0,70, а для сточной воды – 0,40–0,60.

Следует обратить особое внимание, что многие производители УФ-оборудования указывают дозу облучения, рассчитанную для коэффициента пропускания 0,9–0,96, что соответствует воде с высокой прозрачностью, и в реальных условиях такие установки могут проводить недостаточно эффективную обработку.

Как правило, чтобы обеззараживание воды проходило эффективно, ее прозрачность в УФ-диапазоне должна быть не ниже 70% (для питьевой воды); количество взвешенных частиц – не более 1,5 мг/л; жесткость – менее 7 ммоль/л; общее содержание железа – не более 0,3 мг/л; марганца – не более 0,1 мг/л; сероводорода – не более 0,05 мг/л; твердых взвешенных частиц – менее 10 мг/л; мутность – не более 2 мг/л по каолину; цветность – не более 35 градусов; число бактерий группы кишечной палочки – не более 10000 в 1 л.

Конечно, УФ-обработке можно подвергать и воду, имеющую значительные примеси, но в этом случае необходимо учитывать, что часть энергии будет утеряна.

Помимо прозрачности воды, на эффективность облучения оказывают влияние конструкция и расположение кварцевых кожухов УФ-ламп: наличие турбулентности потока позволяет продлить время воздействия на воду.

В проточной камере возможно и возникновение застойных зон.

Форма потока зависит от количества ламп, их размещения, диаметра и расположения патрубков, а также собственно формы и размеров камеры облучателя.

Электрическая часть УФ-обеззараживателя включает пускорегулирующий аппарат, обеспечивающий зажигание лампы, пульт управления и датчик контроля ультрафиолетового излучения, который откалиброван на максимум эффективного излучения, соответствующий длине волны 254 нм.

Особенности применения

Исходя из экономических соображений, УФ-оборудование наиболее рационально располагать в конце очистных сооружений, чтобы облучению подвергалась вода, имеющая наиболее высокий коэффициент пропускания УФ-лучей.

Но это не единственный вариант.

Применение ультрафиолетового облучения на различных этапах водоподготовки позволяет (помимо основной задачи – повышения барьерной роли) попутно решать и другие задачи, связанные с обеззараживанием.

В ряде случаев использование УФ-облучения на этапе первичного обеззараживания позволяет создать условия для сокращения хлорирования и снижения, таким образом, образования хлорорганических соединений в еще неочищенной воде. По результатам исследований и опыта эксплуатации УФ-станций на воде поверхностного источника под воздействием облучения общее микробное число снижается не менее чем на 2 порядка.

Применение УФ-обеззараживания на этапе первичной обработки воды поверхностных водоисточников снижает нагрузку на последующие этапы водоподготовки, повышает барьерную роль сооружений в отношении обеспечения эпидемиологической безопасности, в том числе, в отношении устойчивых к хлорированию микроорганизмов. При этом качество воды, приемлемой для УФ-обеззараживания, имеет достаточно широкий диапазон.

В тех случаях, когда параметры жидкости не позволяет использовать УФ-облучение на этапе первичного обеззараживания, возможен вариант размещения блока ультрафиолетового обеззараживания в середине схемы водоподготовки (после осветления).

Удачным решением является сочетание УФ-обеззараживания и хлораммонизации. Связанный хлор в меньшей степени способствует образованию хлорорганических соединений и дольше сохраняется в сети, а его недостаточно высокая эффективность в отношении устойчивых микроорганизмов полностью компенсируется УФ-облучением.

Применение схем глубокой очистки (озоносорбции и мембранной фильтрации) также не исключает использования УФ-облучения. В таких схемах УФ-обеззараживание, наряду с обеспечением дополнительного барьера в отношении возбудителей заболеваний, решает проблему увеличения общего микробного числа после угольных фильтров.

Таким образом, современный подход к обеспечению эпидемиологической безопасности питьевой воды подразумевает использование многоступенчатой схемы очистки и обеззараживания, а применение ультрафиолета позволяет обеспечить соответствие обработанной воды требуемым нормативным значениям по микробиологическим показателям и, в ряде случаев, решить ряд эксплуатационных задач, а также проблему образования побочных продуктов дезинфекции.

В УФ-установках должна предусматриваться очистка кварцевых чехлов (без выемки из камеры обеззараживания), т.к. в процессе их работы накапливаются отложения органического и минерального происхождения на внутренней поверхности бактерицидной лампы.

На практике применяются системы очистки двух типов: механическая и химическая.

В первом случае очистка производится с помощью щеток и электропривода, во втором – путем циркуляции через установку воды с добавлением небольших доз пищевых кислот при помощи промывочного насоса, входящего в комплектацию УФ-установки (рис. 3).

Рис. 3. УФ-установка с блоком промывки

Помимо устройств для очистки кварцевых чехлов, установки большой производительности рекомендуется оснащать: датчиками измерения интенсивности УФ-излучения в камере обеззараживания; системой автоматики, гарантирующей звуковой и световой сигналы при снижении минимальной заданной дозы; счетчиками времени наработки ламп и индикаторами исправности каждой лампы; кранами для отбора проб воды на бактериологический анализ.

При выборе схемы обеззараживания необходимо учитывать возможность повторного роста микроорганизмов в сетях.

В ряде случаев в распределительных сетях возможно возникновение условий (например, неблагоприятное техническое и санитарное состояние), способствующих их активному размножению.

Мероприятия, направленные на предотвращение такого повторного роста микроорганизмов, включают в себя удаление из воды в процессе очистки органических веществ и добавление химических реагентов, обеспечивающих «консервирующий» эффект перед подачей воды в распределительную сеть и периодическую обработку потенциально опасных участков распределительной сети.

В качестве консервирующих химических веществ обычно применяют хлор и хлорсодержащие соединения. Концентрации содержания реагентов в воде нужны значительно ниже, чем для удаления патогенных микроорганизмов, однако важна длительность их наличия.

В то же время установки применяются на небольших водоканалах и на промышленных предприятиях, в фермерских хозяйствах, как для водоподготовки, так и при очистке стоков.

Так, системы продуктивностью свыше 200 м3/час воды несколько лет используются на станции водоснабжения г. Вознесенск (Николаевская обл.). Они обеззараживают воду с помощью совместного действия УФ-лучей и гипохлорита натрия. Воздействие ультрафиолета также применяется на водоканалах населенных пунктов Снятин, Красилов, Надворная и др.

Внедрение проектов УФ-обеззараживания признано Институтом гигиены и медицинской экологии АМН Украины им. А. Н. Марзеева целесообразным в качестве альтернативного метода обеззараживания питьевой воды и приводящем, по результатам исследований ученых, к повышению ее безопасности и качества.

Больше важных статей и новостей в Telegram-канале AW-Therm. Подписывайтесь!

Просмотрено: 4 759

Вас может заинтересовать:

Вам также может понравиться

Источник: https://aw-therm.com.ua/ultrafioletovoe-obezzarazhivanie-vody

Установки ультрафиолетового обеззараживания воды

Системы уф обеззараживания воды находят широкое применение в самых разных хозяйственных отраслях.

Например, для дезинфекции стоков от медицинских учреждений или предприятий общественного питания, которые могут содержать смертельно опасные для здоровья микроорганизмы и бактерии.

Излучение в диапазоне 253,7 нанометров, испускаемое УФ-стерилизатором разрушает ДНК болезнетворных микроорганизмов любого вида. Особенно широко ультрафиолетовое обеззараживание применяется в отрасли водного хозяйства.

Уф установки viqua sterilight (канада)

МодельПроизводительность, м3/часМощность излучения, ВтПодключение, дюймЦена

VIQUA VT1/2	0,3	9	3/8 в.р. — 1/2 н.р	цена товара
VIQUA VT4/2	0,8	15	1/2	цена товара
VIQUA S5Q-PA/2	1,4	25	3/4	цена товара
VIQUA S8Q-PA/2	2,3	37	3/4	цена товара
VIQUA VH410/2	4,2	46	3/4 в.р. — 1 н.р	цена товара

Уф установки «промышленные системы уф обеззараживания» (россия)

МодельПроизводительность, м3/часПодключение, дюймЦена

ОДВ-5-0.2	0,2	1/2	цена товара
ОДВ-5-0.5	0,5	3/4	цена товара
ОДВ-5-1	1,0	3/4	цена товара
ОДВ-5-1.5	1,5	3/4	цена товара
ОДВ-5-2	2	3/4	цена товара

Уф установки yake (кнр)

МодельПроизводительность, м3/часПодключение, дюймЦена

УОВ YK-UV16w-M	0,44	1/4	цена товара
УОВ YK-UV25w-M	1,3	1/2	цена товара
УОВ YK-UV30w-M	1,75	3/4	цена товара
УОВ YK-UV55w-M	2,6	1	цена товара
УОВ YK-UV110w-M	5	1½	цена товара

• ► Опросный лист на УФ (PDF, 4.5 MB)

В последнее время установка ультрафиолетового обеззараживания воды стала широко применяться и в бассейнах. Это дает ряд преимуществ:

1. Возможность отказаться от химических реагентов, которые могут быть токсичны и аллергенны для пользователей, вызывать неприятные ощущения на коже.
2. Обеспечение высокого уровня эпидемической безопасности. Так, к соединениям хлора многие микроорганизмы, микроспорические грибки и простейшие уже устойчивы, а ультрафиолетовая установка оказывает губительное действие на все виды клеток, вызывая денатурацию их белковых компонентов.
3. При использовании установки УФ-обеззараживания погружного типа нет необходимости в контроле времени контакта с ультрафиолетовыми лучами: этот процесс идет непрерывно и, например, при рециркуляционной системе подачи воды УФ-дезинфекция происходит достаточно эффективно. Подтверждением тому стали химические, микробиологические и органолептические исследования качества водной среды бассейна, где производилось обеззараживание воды ультрафиолетом без хлора и других химреактивов.

   Что касается электробезопасности бактерицидной установки погружного типа, то она сопоставима с любыми другими электро- и осветительными приборами, используемыми при эксплуатации бассейнов.

Экономические и технические аспекты УФ-обеззараживания воды

Немаловажными вопросами остаются цена самого устройства и расходы на эксплуатацию системы ультрафиолетовой очистки воды, поскольку ее использование связано с энергопотреблением. Однако, как свидетельствуют расчеты необходимой мощности лампы на определенный объем и экспозицию данная статья расходов не превысит таковой при пользовании обычными лампочками накаливания.

Воздействие УФ излучения на молекулы
Разрушение ДНК бактерии

Для того, чтобы правильно произвести подобный расчет и купить необходимое количество установок нужной мощности следует обратиться к специалистам «Русватер». Наши консультанты помогут определиться с типом установки УФ-обеззараживания и спроектировать целый блок устройств по очистке и дезинфекции используемой воды.

Физические методы дезинфекции воды, включая кипячение, УФ-облучение, ультразвук и ионизирующее излучение, принципиально отличаются от химических методов рядом преимуществ. Однако даже среди них обеззараживание воды ультрафиолетом занимает особо выгодное положение, поскольку:

1. Отсутствует какое-либо изменение химического и органолептического состава питьевой воды, а значит, нет дополнительного неблагоприятного воздействия на организм человека.
2. Для ультрафиолетового обеззараживания воды не нужны химические реагенты, а значит, нет нужды в контроле концентрации химических веществ. Необходимо только раз в год менять кварцевую лампу. Это значительно облегчает процедуру обработки, не требует постоянного присутствия оператора.
3. Установка для УФ-обеззараживания воды легка в самостоятельной эксплуатации потребителем (при индивидуальном использовании) и не требует специальной профессиональной подготовки и допуска.
4. Нет необходимости в дополнительной обработке после УФ-очистки воды, как, например, при гиперхлорировании – дехлорирование или при использовании ионизирующего излучения – деконтаминация.
5. В отличие от многих химических дезинфектантов, обеззараживание воды ультрафиолетовым излучением дает не только бактериостатический, но и бактерицидный эффект. Это значит, что не просто происходит временное «обезвреживание» бактерии, что не дает им размножаться и полноценно функционировать, а полное уничтожение бактерий и других микроорганизмов.

Вид установки ультрафиолетовой очистки воды
Спектр УФ излучения

Однако не стоит забывать об особых условиях, которые необходимо соблюдать для того, чтобы полная очистка и обработка воды ультрафиолетом была максимально эффективной. Это требования к исходному качеству водной среды непосредственно перед дезинфекцией:

• достаточно высокая прозрачность — поскольку УФ-обеззараживание питьевой воды осуществляется благодаря УФ-лучам, которые по своей природе – электромагнитные волны, а значит, они способны задерживаться какими-либо препятствиями. В воздухе – это пыль, а в водной среде – взвешенные вещества. Для эффективного ультрафиолетового обеззараживания необходимо провести предварительную механическую очистку с помощью фильтров;
• толщина водяного слоя – для качественной дезинфекции воды УФ лучи должны проходить на всю глубину;
• экспозиция – время контакта (воздействия) установки ультрафиолетового обеззараживания воды на микрофлору должно быть таким, чтобы гарантировать бактериостатический или бактерицидный эффект.

Одним из наиболее прогрессивных и современных способов дезинфекции является ультрафиолетовое обеззараживание воды. УФ-установки могут применяться в многоквартирных домах при централизованной системе водоснабжения как дополнительная гарантия применяемой муниципальной схемы обработки воды.

Они гарантируют качественную дезинфекцию также в частных домовладениях, загородных коттеджах, дачах, где для водозабора может использоваться скважина или колодец. Это источники так называемого индивидуального водопользования, где применение стандартных масштабных методов обеззараживание не предусмотрено или технически невозможно, в отличие от централизованного водоснабжения.

Таким образом, УФ-установка – это универсальное устройство, которое позволяет путем ультрафиолетового обеззараживания свести биологическую опасность используемой для питьевых целей воды к минимуму при любом типе водопользования.

Источник: https://www.ruswater.com/obezzarazhivanie/uf/

Ультрафиолетовое облучение очищенной воды

08 февраля 2018 г.

Обеззараживание УФ-облучением является наиболее распространенным в России методом обеззараживания подземных вод высокого качества на установках производи­тельностью от 20 до 500 тыс. м3/сут.

Эффективность этого метода проверена в традици­онных реагентных схемах очистки поверхностных вод на стадии первичного обеззара­живания волжской воды, что позволило значительно снизить дозу хлора на стадии окон­чательного хлорирования.

Широкого опыта применения УФ-облучения взамен вторич­ного хлорирования пока нет.

В зарубежной практике УФ-облучение применяют на ряде крупных станций как при самостоятельном первичном и вторичном хлорировании, так и в сочетании с озони­рованием (в Европе, США и Канаде).

Для обеззараживания природных вод используют бактерицидные ультрафиолето­вые лучи длиной 205-315 нм. Максимальным бактерицидным эффектом обладает УФ- излучение в радиусе ~ 3 см с длиной волны 250-290 нм. Его обеззараживающее воздействие обусловлено повреждением болезнетворных молекул за счет фотохимической лу­чистой энергии.

Степень инактивации микроорганизмов УФ-облучением описывается уравнением

N = N0e -Д/К,                                                       

где N и N0- соответственно число бактерий в единице объема после и до облучения; Д- доза облучения, мДж/см2; К — коэффициент сопротивляемости бактерий.

Типовая установка обеззараживания питьевой воды УФ-облучением

Основными исходными данными для расчета УФ-установки являются: максималь­ная часовая производительность по воде qч, м3/ч; минимальная интенсивность бактери­ального излучения Е, мВт/см2; коэффициент Т использования интенсивности в потоке, 0,7-0,9 ед.; эффект обеззараживания Э, 99,9%; доза облучения Д не менее 16 мВтс/см2; время пребывания воды в камере t, с. Расчетные величины: требуемая мощность излу­чения Nu, Вт; объем камеры W, м3; число ламп n заданной мощности.

Для инактивации вирусов коксакки, полиовируса типа 1 необходима инактивирую­щая доза примерно в 6 раз больше, чем для E-Coli. Истинным нормативным показате­лем эффективности процесса обеззараживания по патогенным бактериям и вирусам яв­ляется только бактериологический анализ по величине индекса колифага.

Основные характеристики процесса: напряжение питания 220 или 380 В, опти­мальная длина волны — 254±5 нМ, минимальная энергия активации (доза) — 16 мВт/см2, экспозиция мгновенная — 8-50 с, слой воды на излучателе — до 800-1000 мм. Расход эле­ктроэнергии на обеззараживание подземной воды не превышает 10-15 Вт-ч/м3, поверх­ностной обработанной воды — до 50 Вт-ч/м3. Это на порядок ниже затрат на химические методы обеззараживания.

Надежность инактивации патогенных бактерий и вирусов УФ-облучением при со­ответствующих дозах доказана в лабораторных и производственных условиях.

При дозе облучения 16-25 мВтс/см2 метод УФ-облучения обеспечивает 99,99-100%- ную инактивацию воды при исходных индикаторных показателях загрязненности: общее микробное число — 35 до 22-103 кл/мл, общие колиформные бактерии — до 2000 ед/100 мл, термотолерантные колиформные бактерии — до 200 ед/100 мл, колифаги — до 15 ед/100 мл.

В состав установки по обеззараживанию входят: камера дезинфекции с блоком пу­скорегулирующей температуры, пульт управления, сигнализация, блок промывки каме­ры дезинфекции от отложений, блок контроля интенсивности УФ-излучения. Установка работает в автоматическом режиме.

НПО ЛИТ разработаны типовые установки различной производительности (от 10 до 1000 и более м3/ч) для использования при водоподготовке поверхностных и подземных вод.

Все оборудование комплектуется бактерицидными лампами низкого давления.

Характеристики установок УФ-облучения НПОЛИТ

УДВ-10/2-А4	10 м3/ч	0,2 кВт	1400x680x290 мм
УДВ-50/7-А1	50 м3/ч	0,6 кВт	1400x520x420 мм
УДВ-100/14-А1	100 м3/ч	1,2 кВт	1400x1080x420 мм
УДВ-150/21-А1	150 м3/ч	1,8 кВт	1400x1520x420 мм
УДВ-1000/144-В2	1000 м3/ч	26 кВт	3700x1700x1600 мм

Для обработки поверхностных вод предложена установка УДВ-1000/288-ВЗ — 1000 м3/ч — 26 кВт размерами 3700x1700x1600 мм.

Выбор оптимальных доз, проектирование, привязку УФ-установок, пусконаладочные работы и гарантийное обслуживание осуществляют специалисты НПО ЛИТ.

Качество дезинфицируемой воды должно отвечать требованиям СанПиН, иметь мутность не более 1 мг/л и дисперсность частиц — не более 5 мкм.

Расчетные данные, заложенные в установки ЛИТ:

• минимальные дозы излучения — 16-25 мВт/см2;
• гарантийный ресурс работы ламп — 8000 часов при спаде интенсивности излучения к концу этого срока не более 15%;
• рабочая температура лампы — 40 °С;
• оптимальная длина волны — 254±5 нм;
• слой воды на излучателе — до 800-1000 мм;
• экспозиция (мгновенная) — 8-50 с;
• напряжение тока питания — 220 или 380 В;
• эффект окончательного обеззараживания — не менее 99,9% (1 кл/л по коли-индексу);
• то же предварительного обеззараживания — 99% (

Источник: https://ros-pipe.ru/tekh_info/tekhnicheskie-stati/vodoprovodnye-sistemy-i-oborudovanie/otraslevye-resheniya/ultrafioletovoe-obluchenie-ochischennoy-vody/

Обеззараживание воды ультрафиолетовым излучением

На сегодняшний день обеззараживание воды ультрафиолетовым излучением считается одним из самых популярных способов очистить ее от болезнетворных бактерий и вирусов.

Данный метод может применяться как в отдельности, так и комплексно с хлорированием, при этом вторая процедура выполняется исключительно после УФ-обработки.

Электромагнитное излучение, применяемое для обеззараживания, имеет длину волны 200-400 Нм в зависимости от источника и силы воздействия. Такие волны находятся на границе рентгеновского облучения и лучей, которые попадают в спектр видимости.

Как осуществляется УФ-обеззараживание воды?

При необходимости очистить жидкость применяют волны средней длины, наиболее эффективна процедура с использованием излучения 250-300 Нм. Большинство установок, которые применяются для обеззараживания, имеют длину волны 260 Нм: этот параметр обеспечивает бережную очистку от вредоносных бактерий и смягчает саму структуру жидкости.

В процессе используются ультрафиолетовые системы обеззараживания воды, которые отличаются простым строением: это трубки из металла, внутри которых устанавливают УФ-лампы, располагаемые в герметичных чехлах из кварца.

Наиболее часто воду, обеззараженную таким способом, применяют в медицине, а также для питья.

У/ф обеззараживание питьевой воды: основные плюсы метода

К достоинствам процедуры можно отнести следующие моменты:

• Эффективность. УФ-излучение имеет природный характер, оно позволяет достичь высоких результатов в фильтрации, при этом не изменяет химический состав жидкости и не несет опасности для человеческого организма. Воду, очищенную таким методом, можно применять для питья.
• Ультрафиолетовое облучение – весьма экономичный способ, конструкция для фильтрации стоит недорого, а ее эксплуатация не сопровождается крупными финансовыми затратами.
• Высокая скорость очистки: ультрафиолетовое обеззараживание воды представляет собой химическую реакцию, которая осуществляется за 2-3 секунды независимо от длины волн.
• Превышение дозировки излучения не несет вреда организму человека и окружающей среде.
• Обеззараживание с помощью УФ-лучей возможно отдельно или в комплексе с другими процессами по фильтрации.

В нашей компании можно выбрать и приобрести установки для ультрафиолетовой очистки воды, которые предлагаются с доставкой и по минимальной стоимости. Заказывая оборудование у нас, вы получаете гарантию на товар и можете быть уверены в высокой эффективности его применения.

Источник: https://pvkgroup.ru/news/obezzarazhivanie-vodyi-ultrafioletovyim-izlucheniem/

Ультрафиолетовое обеззараживание воды

Ультрафиолетовым называется электромагнитное излучение в пределах длин волн от 10 до 400 нм.

Для обеззараживания используется «ближняя область»: 200 – 400 нм (длина волн природного ультрафиолетового излучения у поверхности земли больше 290 нм).

Наибольшим бактерицидным действием обладает электромагнитное излучение на длине волны 200 – 315 нм и максимальным проявлением в области 260 ± 10 нм. В современных УФ-устройствах применяют излучение с длиной волны 253,7 нм.

Метод УФ-дезинфекции известен с 1910 г., когда были построены первые станции для обработки артезианской воды во Франции и Германии.

Бактерицидное действие ультрафиолетовых лучей объясняется происходящими под их воздействием фотохимическими реакциями в структуре молекулы ДНК и РНК, составляющими универсальную информационную основу механизма воспроизводимости живых организмов. Результат этих реакция – необратимые повреждения ДНК и РНК.

Кроме того, действие ультрафиолетового излучения вызывает нарушения в структуре мембран и клеточных стенок микроорганизмов. Всё это в конечном итоге приводит к их гибели.

Технология проведения

УФ-стерилизатор представляет собой металлический корпус, внутри которого находится бактерицидная лампа. Она, в свою очередь, помещается в защитную кварцевую трубку.

Вода омывает кварцевую трубку, обрабатывается ультрафиолетом и, соответственно, обеззараживается. В одной установке может быть несколько ламп.

Основной параметр, определяющий эффективность обеззараживания воды – доза УФ-излучения (D, мДж/см2) – произведение интенсивности потока бактерицидных лучей на продолжительность облучения:

D = E · t, (1)

(Е – интенсивность потока УФ-излучения, мВт/см2; t – время воздействия, с).

Р = роехр ((– Е · Т)/k), (2)

где р – число бактерий, оставшихся в живых после бактерицидного облучения, в единице объема; ро – начальное число бактерий в единице объема; Е – интенсивность потока бактерицидных лучей; T – время воздействия; k – коэффициент сопротивляемости бактерий.

Соответственно количество обезвреженных (инактивированных) микроорганизмов экспоненциально растет с увеличением дозы облучения.

Из-за различной сопротивляемости микроорганизмов доза ультрафиолета, необходимая для инактивации, например 99,9%, сильно варьируется от малых доз для бактерий до очень больших доз для спор и простейших. При прохождении через воду УФ-излучение ослабевает вследствие эффектов поглощения и рассеяния.

При отсутствии экспериментальных данных можно пользоваться значениями α, см-1:

• для бесцветных, не требующих обезжелезивания, подземных глубокого залегания вод – 0,1;
• для родниковой, грунтовой и инфильтрационной воды – 0,15;
• для поверхностной обработанной (очищенной) воды – 0,2 – 0,3.

Условия применения метода

Обеззараживание УФ-излучением рекомендуется применять для обработки воды, соответствующей требованиям:

• мутность – не более 2 мг/л (прозрачность по
• шрифту ≥ 30 градусов);
• цветность – не более 20 градусов платино-кобальтовой шкалы;
• содержание железа (Fe) – не более 0,3 мг/л (по СанПиН 2.1.4.1074-01) и 1 мг/л (по технологии установок УФ);
• коли-индекс – не более 10 000 шт./л.

Для оперативного санитарного и технологического контроля эффективности и надежности обеззараживания воды ультрафиолетом, как и при хлорировании и озонировании, применяется определение бактерий кишечной палочки (БГКП).

Их использование для контроля качества воды, обработанной ультрафиолетом, основывается на том, что основной вид этой группы бактерий Е-коли обладает одним из самых больших коэффициентов сопротивляемости к этому типу воздействия в общем ряду интеробактерий, в том числе и патогенных.

Опыт применения ультрафиолета показывает: если в установке доза облучения обеспечивается не ниже определенного значения, то гарантируется устойчивый эффект обеззараживания. В мировой практике требования к минимальной дозе облучения варьируются в пределах от 16 до 40 мДж/см2. Минимальная доза, соответствующая российским нормативам, – 16 мДж/см 2.

Положительные и отрицательные качества метода

Достоинства:

• наименее «искусственный» – ультрафиолетовые лучи;
• универсальность и эффективность поражения различных микроорганизмов – УФ-лучи уничтожают не только вегетативные, но и спорообразующие бактерии, которые при хлорировании обычными нормативными дозами хлора сохраняют жизнеспособность;
• физико-химический состав обрабатываемой воды сохраняется;
• отсутствие ограничения по верхнему пределу дозы;
• не требуется организовывать специальную систему безопасности, как при хлорировании и озонировании;
• отсутствуют вторичные продукты;
• не нужно создавать реагентное хозяйство;
• оборудование работает без специального обслуживающего персонала;
• в соотношении «качество обеззараживания цена» метод лучше других.

Недостатки:

• падение эффективности при обработке плохо очищенной воды (мутная, цветная вода плохо
• «просвечивается»);
• периодическая отмывка ламп от налетов осадков, требующаяся при обработке мутной и жесткой воды;
• отсутствует «последействие», то есть возможность вторичного (после обработки излучением) заражения воды.

Источник бактерицидного излучения

В настоящее время для обеззараживания воды применяется два основных типа ламп: ртутные газоразрядные лампы низкого (ЛНД) и высокого (ЛВД) давления.

ЛНД имеют высокий (до 40%) КПД преобразования электрической энергии в излучение бактерицидного диапазона и сравнительно низкую (до 200 Вт) единичную мощность. ЛВД имеют низкий (до 8%) КПД и высокие (до 10 кВт) единичные мощности.

В спектре излучения ЛВД присутствует коротковолновое излучение, способное приводить к образованию озона. Что создает дополнительные трудности в обеспечении безопасной работы персонала.

При таком значении длины волны защитные чехлы должны изготавливаться из специальных материалов (увиолевое стекло, флюорит, кварцевое стекло и др.), так как, например, обычное оконное стекло непрозрачно для УФ-лучей с длиной волны меньше 320 нм.

Потребная бактерицидная мощность источников излучения для обеззараживания воды определяется:

Fб = Q · α · K · lg (P/Po) / 1563,4 · ηп · ηо, (3)

где Fб – потребная бактерицидная мощность источников излучения, Вт; Q – производительность аппарата, м3/ч; α – коэффициент поглощения облучаемой водой бактерицидного излучения, см-1; K – коэффициент сопротивляемости бактерий кишечной палочки (мкВт · с/см2), принимаемый равным 2500; Po – коли-индекс воды до облучения, ед.

/л; Р – коли-индекс воды после облучения (ед.

/л), не превышающий 3; ηо – коэффициент использования бактерицидного облучения, принимаемый равным 0,9 (чехлы из кварцевого стекла в виде полых цилиндров поглощают 1 – 11% потока); ηп – коэффициент использования интенсивности потока бактерицидных лучей, принимающийся по данным изготовителя аппарата.

Количество ламп, шт.:

n = Fб/Fл, (4)

где Fл – мощность одной лампы, Вт; Fб – потребная бактерицидная мощность источников излучения, Вт.

Расход электроэнергии на обеззараживание воды:

S = N · n / Q, (5)

Здесь – S – расход электроэнергии, Вт · ч/м 3 ; N – потребляемая мощность одной лампы, Вт; Q – производительность аппарата, м 3 /ч.

В настоящее время разработана новая серия УФ-ламп – амальгамных низкого давления повышенной мощности (до 200 – 350 Вт), не содержащих свободной ртути. Эта конструкция ламп позволяет создавать компактные УФ-системы большой производительности до 3000 м3/ч питьевой воды.

А также существуют бактерицидные лампы с длиной волны 185 нм. Бактерицидное излучение с такой длиной волны более действенно, чем у излучения с длиной волны 254 нм. Для пропуска излучения с такой длиной волны разработчикам удалось создать специальное кварцевое стекло.

Энергозатраты: 8 – 70 Вт на установке производительностью 500 л/ч. Эффективный выход излучения – 25% мощности лампы.

В установке достигается синэнергетический эффект: в одном корпусе объединены устройства, генерирующие кавитацию и ультрафиолетовое излучение – так, что бактерии и вирусы подвергаются их одновременному воздействию.

Сравнение основных методов обеззараживания воды: хлорирование, озонирование, ультрафиолетовое облучение

• Каждая из трех технологий, если она применяется в соответствии с нормами, может обеспечить необходимую степень инактивации бактерий, в частности, по индикаторным бактериям группы кишечной палочки и общему микробному числу.
• По отношению к цистам патогенных простейших высокую степень очистки не обеспечивает ни один из методов. Для удаления этих микроорганизмов рекомендуется сочетать процессы обеззараживания с процессами уменьшение мутности.
• Озон и ультрафиолет имеют достаточно высокий вируцидный эффект при реальных для практики дозах. Хлорирование менее эффективно по отношению к вирусам.
• Технологическая простота процесса хлорирования и недефицитность хлора обусловливают широкое распространение именно этого метода обеззараживания.
• Метод озонирования наиболее технически сложен и дорогостоящ по сравнению с хлорированием и ультрафиолетовым обеззараживанием.
• Ультрафиолетовое излучение не меняет химический состав воды даже при дозах, намного превышающих практически необходимые. Хлорирование может привести к образованию нежелательных хлорорганических соединений, обладающих высокой токсичностью и канцерогенностью.
• При озонировании также возможно образование побочных продуктов, классифицируемых нормативами как токсичные – альдегиды, кетоны и другие ароматические соединения.
• Ультрафиолетовое излучение убивает микроорганизмы, но «образующиеся осколки» (клеточные стенки бактерий, грибков, белковые фрагменты вирусов) остаются в воде. Поэтому рекомендуется последующая тонкая фильтрация.
• Только хлорирование обеспечивает консервацию воды в дозах 0,3 – 0,5 мг/л, то есть обладает необходимым длительным действием.

Источник: https://watera.ru/information/treatment/ultrafioletovoe-obezzarazhivanie-vody/