УФ обеззараживание воды и стоков

УФ-обеззараживание воды и стоков

Как таковое ультрафиолетовое обеззараживание и дезинфекция воды стали применяться в виде альтернативного варианта к широко применяемому способу, с использованием хлорных растворов. Почему оно лучше, есть ли в этой методике недостатки – рассмотрим на конкретных примерах масштабного использования в рамках российского применения и опыта зарубежных стран.

Обеззараживание воды ультрафиолетом. Краткая история метода.

Еще в 1887 году ученые выяснили способность ультрафиолета работать с бактериями в плане их дезактивации, что не преминуло дать толчок в развитии интереса относительно очистки и обеззараживания сточных вод. К началу XX века были разработаны первые прототипы, использующие УФ-технологии – газоразрядные лампы, помещенные в кварцевые кожухи. Уже к десятому году двадцатого столетия Франция и Германия поставили данный способ очистки на промышленный уровень.

В Советском Союзе долгое время применялось хлорное обеззараживание, но к середине XX века благодаря активной деятельности «Академии коммунального хозяйства имени К.Д.Памфилова» была собрана первая установка ультрафиолетового (УФ) обеззараживания воды и введена в эксплуатацию. Первые технико-экономические показатели той УФ-установки не давали преимуществ относительно хлорирования, потому применение УФ-установок отложили до усовершенствования технологии.

Современная дезинфекция сточных вод ультрафиолетом

Исследования в области очистки привели к тому, что большинство стран Европы и Северной Америки признали хлорный метод неприемлемым. В процессе хлорирования воды выделяется достаточно много токсичных компонентов, в том числе достаточно опасных для организма человека. Повсеместный переход на установки ультрафиолетового (УФ) обеззараживания воды ознаменовал новый виток развития методов очистки и обеззараживания воды.

В основе метода лежит свойство ультрафиолета. Установки УФ-обеззараживания воды выдают мощное излучение волн ультрафиолета с длиной 254 нанометров, что на генетическом уровне вызывает повреждения у бактерий, вирусов, грибков и простейших микроорганизмов, содержащихся в воде. УФ излучение способствует возникновению мутаций и повреждений ДНК/РНК патогенных микроорганизмов, что серьезно затрудняет их развитие и размножение. Разрушается клеточная структура бактерий. Патогенные микробы являются наиболее опасными составляющими сточных вод – переносчиками множества опасных болезней. Реакция происходит в считанные секунды, при прямом облучении воды. Наибольший эффект обеззараживания достигается для воды, предварительно очищенной от мутности и механических примесей, теплой, в идеале, с температурой 43 градуса, не содержащей железа, жесткости и растворенных солей.

Современные установки УФ-обеззараживания выпускаются в напорном или самотечном исполнении,  отличаются высокой энергоэффективностью и сроком службы (в том числе за счет применения амальгамных УФ-ламп). Оснащаются системами автоматической промывки(очистки), контроля и регулирования интенсивности потока уф-излучения, всевозможными защитами от нештатных ситуаций и системами удаленного управления.

Эффективность методики УФ-дезинфекции

Достаточно долгое изучение и применение в промышленных масштабах, позволило определить положительные стороны дезинфекции природных и сточных вод методом УФ:

• качественные характеристики очищаемой жидкости не теряются;
• время, затрачиваемое на обеззараживание стоков, меньше, чем при альтернативных методах;
• при УФ-очистке происходит уничтожение большинства бактерий, вирусных организмов и даже грибков;
• не образуется токсичных и вредных химических соединений;
• стоимость эксплуатации (кубометра обеззараженной воды) ниже, чем при дезинфекции хлорированием;
• не требуется организация поставок и хранения реагентов для работы оборудования;
• установки для дезинфекции ультрафиолетом имеют малые габариты, что в свою очередь подразумевает малые площади для обеззараживания в промышленных масштабах.

При всех положительных моментах, есть и отрицательные составляющие метода обеззараживания с применением УФ-установок.

• Во-первых, данный метод не обладает пролонгированным дезинфицирующим действием, следовательно, при транспортировке питьевой воды потребителю, в ней могут снова появиться бактерии или вирусы из труб. Чтобы избежать вторичного загрязнения очищенной жидкости, при транспортировке, периодически проводят дезинфекцию труб хлорными растворами, либо дозируют гипохлорит перед подачей воды в магистральный трубопровод.
• Во-вторых, достаточно высокие требования к предварительной очистке воды.

Какие показатели влияют на эффективность работы установок УФ-обеззараживания:

1. Качество очищаемой воды - взвесь, примеси, мутность, жесткость и солесодержание, растворенное железо. Повышенное содержание этих веществ ухудшает прозрачность среды для уф-лучей или образует налет на лампах. В любом из этих случаев обеззараживающий эффект заметно снижается. Сказывается и плотность жидкости, зависящая от ее температуры. Упрощенно, чем ниже температура, тем выше плотность обрабатываемой воды, и тем меньше проникающая способность УФ-излучения.
2. Объем и скорость пропускания воды через установку обеззараживания - установка должна справляться с расходом воды, направляемой на очистку
3. Доза облучения ультрафиолетом - зависит от ряда параметров (исходной производительности ламп, их выработки, качества воды и т.д). Доза облучения определяется на этапе подбора установки УФ-обеззараживания, с учетом нормативных требований к очищаемой воде. УФ-лампы подбираются таким образом, чтобы, к моменту замены, они гарантированно выдавали нормативную дозу излучения.
4. Чистота ламп и кварцевых чехлов. Для удаления загрязнений ламп, периодически проводят механическую очистку или хим.промывку.

Область применения УФ-обеззараживания

Простота монтажа оборудования позволяет использовать методику УФ обеззараживания повсеместно. Стандарты, разработанные ведущими специалистами компаний Австрии, Германии и Соединенных Штатов, применяются во многих отраслях от промышленных предприятий до частных объектов:

• на объектах, построенных к Олимпиаде в Сочи были использованы системы дезинфекции воды на основе УФ; 
• городские системы обеззараживания сточных вод во многих городах России и мира (производительность - полторы тысячи кубометров в час);
• многие бассейны применяют данную методику в противовес обычному, хлорному способу (до ста кубометров в час);
• промышленные предприятия с объемами очистки до двадцати пяти тысяч кубометров в сутки.

Однако нельзя назвать УФ-методику единственно правильным способом. Технологии не стоят на месте, потому уже сегодня применяются комбинированные установки обеззараживания, с применением одновременно ультрафиолета и ультразвука, позволяющего разрушать оболочки бактерий и способствующего образованию активных радикалов. Активно используются и установки обеззараживания мембранным методом.