Воздействие ультрафиолета на воду. обеззараживание воды методом ультрафиолетового излучения

Вода – источник жизни для всего живого. Это напрямую касается и болезнетворных бактерий, микробов, прочих простейших, которые  средой своего постоянного обитания выбирают жидкость.

Разумеется, вода, поступающая в дома, подвергается предварительной очистке, фильтрации, обеззараживанию.

Но ухудшающаяся экологическая ситуация, а также годами не модернизируемое коммунальное оборудование водоснабжающих организаций, приводит к снижению качества питьевой воды.

• Сделать жидкость, текущую по магистральным трубам, «живой» питьевой водой поможет процесс обеззараживания, при котором происходит тотальное уничтожение микроорганизмов.
• Видов обеззараживания много, наряду с простыми (кипячение) и «народными» (очистка ветками можжевельника), которые малоэффективны против микробов, существуют промышленные способы очистки.
• В настоящее время используются следующие технологии обеззараживания:

• Химические или реагентные: очистка озонированием, хлорированием.
• Физические: воздействие электронным импульсом, ультразвуком, ультрафиолетовыми лучами, кипячение.

Кипячение – самый экономный и доступный способ, однако не всегда и не везде применимый, особенно в больших объемах.  То же можно сказать и о способе хлорирования, который длительное время считался самым доступным, эффективным методом.

Однако, проведенные исследования выявили: при обработке жидкости хлором в водной среде появляются побочные посторонние продукты, отрицательно влияющие на здоровье человека.

Это связано с окислительными и прочими процессами, приводящими к изменению структуры воды.

Ультрафиолетовое излучение, впервые использованное для обеззараживания воды в начале прошлого века, является действенным методом, во много раз превышающим по эффективности хлорирование. Это единственный способ стерилизации, который не изменяет молекулярную структуру воды, и ее вкусовые свойства.

Что такое ультрафиолетовое излучение

Ультрафиолет – часть невидимого глазу спектра электромагнитного излучения. УФ волны в спектре электро-магнитного излучения занимают диапазон 100-400 нм. (нанометры). В зависимости от длины волны различают излучение:

1. UVA – длина 315-400 нм. Они мало поглощаются атмосферой (достигают земли – 95%). Лучи этого диапазона «отвечают» за красивый загар и наше здоровье.
2. UVB – длина 280-315 нм. Всего 10% достигает земли, при большой интенсивности могут вызвать ожоги, и рак кожи.
3. UVC – длина 120-280 нм. Лучи этого диапазона полностью поглощаются атмосферой.
4. EUV/XUV – длина 10-120 нм. Ультрафиолет с максимальной долей облучения, полностью поглощается атмосферой.

Бактерицидными обеззараживающими свойствами обладают лучи в UVC-диапазоне с пиковым значением 254 нм. Воздействуя на микробы, бактерии и прочие простейшие UVC-лучи повреждают ДНК, РНК связи, что приводит к их уничтожению.

Действие УФ установок основано на воздействии ультрафиолетом на  возбудителей инфекций и прочих простейших. 

Преимущества обеззараживания УФ установками

   

Сравнивая различные виды технологий обеззараживания, можно выделить ряд достоинств применения уф установок:

• Максимальная эффективность обеззараживания ультрафиолетом против микроорганизмов в вегетативных и спорообразующих формах, включая возбудителей опасных заболеваний (до 99,9%).
• Сохранение неизменного молекулярного состава воды, без влияния на ее физико-химический состав и изменения PH среды.
• Абсолютная экологическая безопасность процесса.
• Экономическая целесообразность и высокая рентабельность установок с минимизацией затрат на установку, цикл обеззараживания.
• Гарантия безопасности при потреблении.
• Использование в качестве превентивных мер профилактики размножения микробов.
• Высокая скорость воздействия на воду для достижения положительного результата и возможности ее использования (1-7 сек).
• Отсутствие возможности появления канцерогенных, токсичных продуктов распада в результате обработки ультрафиолетом.
• Нет условий для передозировки.
• Компактность механизма, простота эксплуатации и обслуживания.
• Длительный срок эксплуатации (6000-10 000 час.) без замены основного элемента (УФ-лампы).
• Широкий диапазон использования (пищевые производства, фармацевтика, ЖКХ, личные домохозяйства).

К сожалению, эффективность процесса стерилизации может быть уменьшена в случаях:

• Сильного загрязнения воды. Лучам ультрафиолета трудно проникать сквозь воду с показателями повышенной мутности (>2 мг/л) и цветности (>20°).
• Нарушения стерильности процесса транспортировки.

Также рекомендуется после процесса обработки ультрафиолетом произвести фильтрацию воды с целью удаления остаточных белковых продуктов, возникающих после распада клеток микроорганизмов.

Устройство УФ установок и принцип воздействия

Основа любой установки – бактерицидная УФ лампа в кварцевой трубке, помещенная в корпус из нержавеющей стали. Эффективность стерилизации зависит от качества и надежности ламп.

К таким относятся лампы линейки TUV производства Philips. Они продуцируют Уф-излучение с волной в коротком диапазоне. Пиковое значение 253,7 нм.

(УФ-С) обеспечивает продуктивную работу в течение 1 года службы (9 000 часов).

Эксплуатационную надежность и безопасность поддерживает стекло лампы, имеющее внутреннее защитное покрытие, отфильтровывая озонообразующую линию в 185 нм, и поддерживая уровень полезного излучения в заданном диапазоне.

Контролирует и измеряет мощность излучения – датчик, расположенный на внешней стороне корпуса. Дополнительный контроль рабочих параметров обеспечивается сигнализацией, которая извещает пользователя о появившихся неисправностях в системе или поступлении загрязненной воды.

Установка подключается к сети 220В, имеет блок питания, вилку.

Процесс бактерицидного очищения начинается с поступления воды в корпус установки. Жидкость, проходя через лампу, облучается ультрафиолетом, очищаясь от микробов и патогенной микрофлоры. На выходе получается абсолютно чистая и безопасная для использования вода.

Периодически кварцевые трубки необходимо очищать от осадка, для увеличения эффективности. Уровень загрязнения и интенсивность излучения определяет датчик.

Какие моменты стоит учитывать при выборе УФ установки?

Вода, поступающая по магистральным линиям коммунальной водоснабжающей организации, проходит предварительную обязательную очистку от болезнетворных микробов. Однако частичное попадание микрофлоры возможно. Поэтому на первом этапе рекомендуется сделать анализ на наличие и состав бактерий (бактерицидный анализ).

Следующий этап: подбор установки по характеристикам, основываясь на своем среднесуточном потреблении, и одновременно учитывая пиковое водопотребление.

Также, следует учесть химический состав воды. В случае отклонения (повышенная мутность, цветность) перед началом бактерицидной обработки провести предварительную очистку фильтрами. Налет на кожухе лампы, вследствие использования неподготовленной воды, снижает эффективность действия UVC лучей, делая работу УФ установки малопродуктивной.

Обслуживание бактерицидных установок

Установка бактерицидного обеззараживания имеет достаточно простую конструкцию, обеспечивающую ей длительную эксплуатацию без необходимости замены комплектующих элементов длительный период. Основной элемент – лампа, требует замены 1 раз за год или после 9000 часов эксплуатации.

Кварцевый кожух рекомендуется промывать с периодичностью в 3 месяца. В качестве промывочного реагента можно воспользоваться щавелевой кислотой (либо, как вариант, мыльным раствором). Особо следует учесть меры предосторожности при работе с кислотами – использование перчаток. Также это необходимо, чтобы масляные пятна отпечатков пальцев не остались на стекле лампы и кожухе.

Особенности проведения монтажа

Монтаж установки проводится согласно инструкции, но есть отдельные моменты, которые стоит учесть для удобства эксплуатации.

1. Монтаж может производиться в любой плоскости, однако оптимальным будет горизонтальное положение, со свободным доступом к кожуху для замены лампы.
2. Подвод воды производится к нижнему патрубку, чтобы вода при движении заполняла весь корпус, и не возникало завоздушивания системы.
3. При монтаже кожуха рекомендуется вынуть лампу, используя для этого хлопчатобумажные перчатки.
4. Предварительно слить воду.
5. После монтажа произвести пробное заполнение камеры водой, не допуская возможности завоздушивания.
6. Подать в систему рабочее давление, для дальнейшей эксплуатации.
7. Проверить установку на отсутствие течей, установить лампу.
8. Проверить заземление.
9. Монтаж блока питания желательно произвести над УФ установкой. Это исключит попадание капель воды на блок питания и розетку, если на корпусе, в процессе эксплуатации появится конденсат.

Выбирая надежную фильтрующую технику лучше обращаться к проверенным компаниям, зарекомендовавшим себя, как ответственных продавцов с профессиональной командой консультантов, продуманной логистикой и разумными ценами на оборудование, к которым относится «Ваш родник».

Преимущества УФ-обеззараживания воды

Вода — благоприятная среда для размножения бактерий и вирусов. Ее обеззараживания осуществляется путем применения таких методов, как кипячение, хлорирование, обработка серебром, ультразвуком или ультрафиолетом. На сегодняшний день УФ-излучение представляет собой наиболее распространенный и безопасный способ избавления воды от микроорганизмов.

В начале 90-х годов для водной дезинфекции чаще всего применялось хлорирование. Однако исследования показали, что хлор в воде образует токсичные соединения и не обеспечивает должный уровень безопасности для здоровья потребителей.

С развитием технологий первенство среди методов обеззараживания постепенно перешло к безвредному для человека ультрафиолетовому излучению, обладающему высокой продуктивностью и подходящему для обработки больших объемов жидкости.

В настоящее время ультрафиолетовая дезинфекция воды используется в следующих бытовых и промышленных сферах:

• коммунальные службы водоснабжения;
• пищевое производство;
• аквапарки и бассейны;
• предприятия, обеспечивающие очистку сточных вод;
• школы, детские сады, организации здравоохранения;
• автономные системы водообеспечения (скважины, колодцы).

Механизм воздействия УФ-лучей на воду

Ученые доказали, что прямое воздействие волны ультрафиолетового излучения длиной от 200 до 295 Нм уничтожает патогенные микроорганизмы за счет способности проникать сквозь их оболочки и поглощаться молекулами ДНК и РНК.

В результате происходят фотохимические реакции, меняющие структуру данных кислот, нарушается целостность мембран и стенок микробных клеток, ведущая к замедлению темпов размножения бактерий и их последующей гибели.

Благодаря высокой эффективности лампы с бактерицидным диапазоном волн широко применяются в областях медицины и для стерилизации различных веществ, в частности, воды.

Преимущества УФ-обеззараживания воды

Метод обеззараживания воды с помощью ультрафиолетового излучения обладает внушительным списком преимуществ.

• Широкий спектр действия. УФ-излучение успешно применяется против многих видов бактерий, вирусов, простейших паразитов, одноклеточных водорослей и плесени.
• Безопасность для здоровья. Ультрафиолетовые лучи имеют природное происхождение и не меняют физико-химических свойств воды. Их воздействие не вызывает образования вредных веществ, даже если дозировка излучения была многократно превышена.
• Быстрота обработки. Ультрафиолет обеззараживает воду буквально за считанные секунды.
• Экономичность. При использовании пурифайеров с многоступенчатой системой фильтрации и комплексом ультрафиолетового обеззараживания Firewall расходы на питьевую воду для дома или офиса сокращаются в 1,5–3 раза.
• Отсутствие реагентов. Процесс дезинфекции ультрафиолетом не требует использования дополнительных химических веществ.
• Сохранение органолептических свойств воды. Под воздействием УФ-лучей жидкость не меняет свой вкус и запах.

Особенности технологии Firewall

В автоматах питьевой воды Ecomaster используется технология Firewall, обеспечивающая ультрафиолетовое обеззараживание воды непосредственно в месте ее подачи. Это позволяет предотвратить развитие микроорганизмов внутри аппарата и гарантировать защиту от проникновения бактерий снаружи.

• Уф-лампа Philips. Источник ультрафиолетового излучения, широко применяемый в медицине в целях дезинфекции предметов и жидкостей, защищен кварцевым чехлом и расположен в резервуаре для холодной воды.
• Уникальный корпус системы. Колба, в которой находится лампа, изготовлена из пищевой стали и имеет внутреннее светоотражающее покрытие, усиливающее эффект УФ-излучения.
• Особая конструкция. Благодаря спиралевидной форме лампы вода дважды подвергается воздействию ультрафиолетовых лучей.
• Рекордная эффективность. Итоговая интенсивность излучения в системе Firewall равна 40 000 Кдж/см2, что соответствует максимальному обеззараживанию класса А! Такой высокий уровень микробиологической защиты воды может гарантировать только технология Firewall в пурифайерах Ecomaster.
• Модуль контроля. Функционирование системы обеззараживания контролируется автоматическим модулем, блокирующим подачу воды при выходе лампы из строя.
• Более 10 000 успешно пройденных испытаний. Блестящие результаты использования технологии Firewall получили подтверждение крупнейших зарубежных лабораторий: BioVir (США), Sino Analytica (Китай), Dr.Lorcher (Германия). Под воздействием ультрафиолетового излучения Firewall в автоматах, зараженных 8 миллиардами бактериальных колоний, 99,9999% микроорганизмов погибало.
• Мировой уровень. Firewall — первая и единственная технология УФ-обеззараживания, соответствующая требованиям ВОЗ для оборудования по очистке питьевой воды. Система награждена Золотой медалью качества Международной организации по качеству воды (Water Quality Association).

Применение ультрафиолетового обеззараживания воды в сочетании с многоступенчатым комплексом очистки, оснащенным высококачественными фильтрами, позволило создать уникальные устройства, превращающие водопроводную жидкость в идеальную питьевую воду без бактерий и вирусов.

Комплексная очистка воды в квартирах и загородных домах

Обработка воды ультрафиолетовым излучением эффективно уничтожает микробиологические загрязнения воды — бактерии, вирусы, грибы, простейшие.

Установки УФ-обработки применяются для обеззараживания воды и используются: — в системах питьевого водоснабжения — в системах подготовки технической воды — для дезинфекции плавательных бассейнов — для обеззараживания сточных вод

Устанавливаются на питьевые системы очистки воды проточного типа и системы обратного осмоса, для обеззараживания воды от патогенных вирусов и бактерий. А так же часто применяется в системах для очистки воды, после обработки фильтрами колонного типа, из скважины и колодца, в загородных домах и коттеджах.

Принцип работы таких систем очень прост. Очищенная вода от различных механических загрязнений, растворенных и нерастворенных в ней вредных для здоровья человека веществ, химического содержания. Но проточные фильтра и фильтра колонного типа не могут удалить из воды, содержащиеся в ней вирусы и бактерии. Тогда на помощь приходят ультрафиолетовые стерилизаторы воды, которые устанавливаются после фильтра очистки воды и перед краном, из которого мы будем употреблять эту воду для бытовых и пищевых нужд. Так же для заполнения бассейна после фильтров предварительной очистки, можно установить УФ-Стерилизатор, для обеззараживания воды. Конструктивные особенности УФ-Стерилизаторов.

 

1. Входное отверстие подготовленной воды для обработки ультрафиолетовыми лампами для обеззараживания. 2. Отверстие выхода очищенной воды. 3. боковой порт. 4. Подключение лампы к блоку питания. 5. Датчик потока, отключает лампу, когда нет потока воды. 6. Корпус стерилизатора. 7. Ультрафиолетовая лампа. 8. Блок питания стерилизатора с крепежными отверстиями.

Обеззараживание воды ультрафиолетовым излучением в схемах водоподготовки играет самую непосредственную роль в борьбе с бактериологическими загрязнителями (микробы, бактерии, вирусы и др.) и является, как правило, завершающим этапом очистки воды. Бактерицидная установка представляет собой камеру из нержавеющей стали с расположенными внутри ультрафиолетовыми лампами, заключенными в кварцевые чехлы, исключающие контакт УФ-лампы с водой. Вода, проходя через камеру обеззараживания, непрерывно подвергается облучению ультрафиолетом, который убивает все находящиеся в воде микроорганизмы. Срок службы УФ-лампы составляет примерно 9000 часов непрерывной работы. Выбор метода обеззараживания воды зависит от ряда показателей: источник водоснабжения, качественный состав воды, стоимость реагентов и непосредственно оборудования. Облучение воды ультрафиолетом относится к физическому методу. Химический метод обеззараживания основан на введение в воду сильных окислителей, таких как хлор, гипохлорит натрия и кальция, озон, перманганат калия, перекись водорода. Ни один из методов обеззараживания не является универсальным, каждый из них обладает своими достоинствами и недостатками. Ультрафиолетовая обработка воды самый щадящий метод обеззараживания, вода подвергается обработке фильтром, который убирает вредные растворенные примеси и механические загрязнения, а УФ-Стерилизатор патогенную микрофлору, при этом вода не теряет своих полезных свойств, сохраняя минеральный баланс и полезный уровень pH.

Системы обратного осмоса для очистки воды

Системы обратного осмоса являются наиболее универсальными системами водоподготовки, поскольку удаляют несколько видов примесей одновременно и обеспечивают стабильное качество очистки воды. Поэтому там, где необходимо использование нескольких различных методов: очистка воды от природных гуминовых соединений, растворенного железа, хлорорганических соединений, вирусов и бактерий, солей жесткости. Можно обойтись только одной системой обратного осмоса. Кроме того, есть проблемы, с которыми без обратного осмоса не справиться: соленая вода, высокая концентрация нитратов, двух и трех валентного железа, и других ионов. В целом обратный осмос удаляет из воды 97-99% всех присутствующих в воде примесей. Такую чистую воду, как после обратного осмоса, трудно получить с помощью других методов. Таким образом, проблема очистки воды с помощью обратно осмотических систем решается комплексно. Вы получаете воду соответствующую всем стандартам качественной питьевой воды. Обратноосмотическая установка – гарантия безопасности воды. Устанавливая мембранную систему очистки воды в доме или на садовом участке, вы получите воду безупречного качества. Конструкция мембраны и отсутствие загрязнителей в системе очистки гарантируют, что не произойдет выброса накопившейся грязи и изменения качества очищенной воды при значительном ухудшении параметров воды на входе в установку. Другое преимущество – отсутствие химических сбросов и реагентов, что обеспечивает экологическую безопасность в работе системы. Обратноосмотические системы снижают солесодержание, опресняя соленую воду. Они эффективны при очистке воды от содержания нефтепродуктов, растворенного в воде железа, марганца, солей тяжелых металлов, солей жесткости, микроорганизмов и вирусов. Принцип работы обратноосмотической мембраны: Нижние фильтра предварительной очистки воды подготавливают воду перед очисткой мембранным фильтром, убирая из воды механические загрязнения и любые не растворенные в воде частицы крупнее размера 1мкр, угольный фильтр осветляет воду, устраняя не приятные запахи, и снижает мутность воды. Следующий этап очистки – обратноосмотическая мембрана. Производит основную очистку воды. Процессы очистки воды через мембраны обратного осмоса под действием разницы давлений широко используются во всем мире. Очищение воды происходит при фильтровании через одну или несколько искусственных пористых мембран, изготовленных из синтетических материалов скрученных рулоном. Размер пор в мембране составляет 0.0001 микрон, соответственно, через мембрану обратного осмоса проходят только молекулы воды. Что позволяет разделить поток поступающей воды на два: кристально чистая вода, поступающая в накопительную емкость и водный раствор повышенной плотности, который сливается в дренажную систему канализации. В результате на выходе из обратноосмотической системы получается свежая, вкусная, настолько чистая вода, которая даже не требует кипячения.

Накопительный бак для чего нужен в системе обратного осмоса Качественная очистка требует некоторого времени, поэтому производительность у обратноосмотических систем относительно небольшая.

Скорость прохождения молекул воды через мембрану зависит от ряда факторов, важнейшим из которых является давление жидкости, концентрация в ней примесей, температура и степень проницаемости самой мембраны обратного осмоса. Бытовые фильтры комплектуются мембранами производительностью от 50 до 100 галлонов воды в сутки.

Отфильтрованная вода накапливается в специальной емкости, накопительном баке, объемом от 4 до 30 литров, в зависимости от модели и производительности системы очистки воды. По мере того как используется в бытовых целях чистая вода, фильтр автоматически добавляет новую порцию отфильтрованной воды в накопительный бак.

Изготавливаются накопительные баки из высококачественной листовой стали, снаружи покрывается эмалью. Внутри бак делится на две камеры силиконовой мембраной в виде груши, в нижнюю камеру закачен под давлением воздух, благодаря этому в верхней камере по мере уменьшения воды силиконовая мембрана раздувается и в баке поддерживается давление до полного слива воды.

Со стороны воздушной камеры установлен ниппель позволяющий регулировать давление воздуха. Сверху на баке установлена резьба куда устанавливается кран накопительного бака для забора и слива чистой воды. Постфильтр Служит дополнительной гарантией чистоты полученной питьевой воды, которая поступает из накопительного бака через индивидуальный кран непосредственно к потребителю.

Устраняет неприятные запахи и привкусы в воде с помощью активированного угля находящегося в засыпке фильтра. Минерализатор Обогатит воду такими минералами как магний, натрий, кальций. Кальций является главным компонентом в составе зубов, костей и необходим для полного и здорового функционирования работы сердца и нервно-мышечной системы человека.

Магний участвует в более чем 300-х различных биохимических реакциях нашего организма, предотвращает склероз, образование камней в почках, появления различных заболеваний. Минерализатор является дополнительным картриджем в системах очистки воды и устанавливается отдельно как самостоятельный элемент после Постфильтра. Как часто нужно менять картриджы в системе очистки воды.

Картриджи в системе предварительной очистки нужно менять раз в 4-6 месяцев в зависимости от качества входящей воды. Мембрана может работать до двух лет, при условии регулярной замены фильтров предварительной очистки, снижающих степень ее загрязнения.

Фильтрующие элементы установлены последовательно друг за другом, если нижние фильтра сильно загрязнены, то это значительно снизит давление воды внутри системы и начнется быстрее загрязнение мембранного фильтра, который по своей стоимости в 4-5 раз дороже фильтров предварительной очистки.

Если же мембранный фильтр сильно загрязнен железом, ржавчиной, то заметно снизится наполнение аккумулирующей емкости для воды и на ее стенках внутри начнет скапливаться ржавчина и различные загрязнения. Аккумулирующий бак не разборный, поэтому рекомендуется во время производить замену фильтрующих элементов, чтобы это не приводило к бактериологическому загрязнению бака (накопительной емкости).

По истечению года со дня установки системы очистки воды, при замене картриджей предварительной очистке, мастером разбирается колба с мембранным фильтром и по визуальному осмотру и состоянию загрязненности принимается решение совместно с клиентом о замене.

Если мембрана чистая, не забита солями жесткости, ржавчиной, и другими загрязнениями, то продлевается ее срок службы до следующей замены картриджей предварительной очистки. Мембрана является самым главным фильтрующим элементом системы обратного осмоса и от ее состояния зависит качество очищенной воды в работе системы. Постфильтр и Минерализатор меняется раз в год.

Что входит в обслуживание системы обратного осмоса Доставка и замена картриджей. Ревизия узлов и соединений. Проверка мембраны, путем разбора колбы и с помощью визуального осмотра накопившихся загрязнений. При каком давлении работает осмос От 2 до 6 бар. Что делать если давление в ХВС ниже 2 бар.

На такой случай устанавливаются системы обратного осмоса с нагнетателем давления (электрической помпой) вмонтированной в корпус системы очистки воды, которая создает рабочее давление внутри системы, для лучшей и более эффективной фильтрации воды. Эта система снабжена клапанами низкого и высокого давления, которые включают и отключают насос во время падения давления в накопительной емкости расширительного бака. Система работает в автоматическом режиме без участия человека.

Обработка воды ультрафиолетом

Ультрафиолетом (УФ) называют невидимую глазом часть спектра электромагнитных волн, имеющих энергию большую, чем у видимого фиолетового света. УФ-излучение охватывает диапазон с длиной волны от 100 до 400 нм.

Колебания с длиной волны от 100 до 200 нм называют жестким или вакуумным ультрафиолетом. Их энергии может хватать на разрушение органических молекул.

Колебания с длиной волны от 200 до 400 нм генерируются в специальных ртутных или ксеноновых лампах и широко применяются для обеззараживания воды и воздуха от различных микроорганизмов.

Обработка воды ультрафиолетовым излучением относится к числу безреагентных, физических методов воздействия. Различают два метода облучения ультрафиолетом – импульсное, с широким спектром волн, и постоянное, в выбранном диапазоне волн.

Обеззараживающим (бактерицидным) эффектом обладает только часть спектра УФ-излучения в диапазоне волн 205–315 нм при максимальной эффективности в области 260±10 нм.

Обеззараживающий эффект УФ-излучения в первую очередь обусловлен происходящими под его воздействием фотохимическими реакциями в структуре молекул ДНК и РНК, приводящими к их необратимым повреждениям.

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

Эффективность обеззараживания воды (доля погибших под действием УФ облучения микроорганизмов) пропорциональна интенсивности излучения (мВт/см2) и времени его воздействия (с). Произведение этих двух величин называется дозой облучения (мДж/см2) и является мерой бактерицидной энергии, сообщенной микроорганизму.

Минимальная доза УФ-облучения, регламентируемая методическими указаниями Минздрава РФ для обеззараживания питьевой воды, – 16 мДж/см2 («Санитарный надзор за применением УФ-излучения в технологии подготовки питьевой воды» МУ 2.1.4.719-98).

Она обеспечивает снижение содержания патогенных бактерий в воде не менее чем на 5 порядков, а по индикаторным бактериям на 2–6 порядков. Такая доза снижает содержание вирусов на 2–3 порядка.

Фотохимические процессы практически не зависят от рН и температуры воды, незначительно зависят от ее химического состава. Наличие взвесей должно обязательно учитываться при выборе режима работы, поскольку они экранируют загрязнения и поглощают часть излучения.

Специалистами НИИ гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана были проведены исследования влияния обобщенных показателей качества воды (цветность, мутность, окисляемость, ХПК, БПК) на эффективность УФ-обез­зараживания.

Показано, что колебания состава речной воды в диапазоне: цветность – 20–50 градусов, мутность – 1–30 мг/л, перманганатная окисляемость – 6–14 мг О2/л, ХПК – 29–63 мг/л, БПК – 5–10 мг/л не влияют на дозу облучения, необходимую для достижения нормативных показателей по коли-индексу и ОМЧ.

Сотрудниками НПО «ЛИТ» на промышленной установке показано, что и при мутности 145 мг/л и коли-индексе 3000000 после УФ-облучения достигается отсутствие колиформных бактерий.

Важнейшим качеством УФ-обработки воды является отсутствие изменения ее физических и химических характеристик даже при дозах, намного превышающих практически необходимые .

Широкая распространенность метода УФ-обеззараживания воды объясняется такими его достоинствами, как:

• универсальность и эффективность воздействия на различные микроорганизмы в воде;
• экологичность, безопасность для жизни и здоровья человека;
• относительно низкая цена;
• невысокие эксплуатационные расходы;
• низкие капитальные затраты;
• простота обслуживания установок.

Для пищевых производств очень важным преимуществом УФ-об­работки воды является отсутствие необходимости введения дополнительных реагентов, которые могут изменить органолептические характеристики продукта.

Серьезным недостатком УФ-обеззараживания является отсутствие последействия, т. е. очищенная вода может вновь загрязняться на последующих стадиях обработки или транспортировки.

Рис. 1. Установка УФ — обеззараживания воды

УФ-облучение воды убивает микроорганизмы, но клеточные стенки бактерий, грибов, белковые фрагменты вирусов остаются в воде. При использовании такой воды в качестве питьевой желательно удалять их с помощью тонкой фильтрации.

Обычная бактерицидная установка УФ-обеззараживания воды (рис. 1) состоит из камеры обеззараживания и пульта управления. Иногда они комплектуются блоком промывки.

Камера обеззараживания воды представляет собой корпус из нержавеющей стали, реже из пластмассы, имеющий патрубки для ввода и вывода очищаемой воды, пробоотборники и датчик УФ-излучения. С торцов корпус закрыт решетками, имеющими отцентрованные с обеих сторон отверстия, число которых соответствует количеству используемых ламп.

В эти отверстия герметично устанавливают прочные кварцевые трубки – чехлы. Внутри трубок располагаются бактерицидные лампы (ртутные или ксеноновые), что исключает их непосредственный контакт с водой и обеспечивает их легкую замену без слива аппарата. Видно, что конструкция похожа на кожухотрубный теплообменник.

Корпус, кварцевые трубки и их крепление рассчитаны на рабочее давление очищаемой воды.

В методических указаниях МУ 2.1.4.

719-98 в качестве требований указывается, что УФ-установки обеззараживания воды должны комплектоваться: датчиками измерения интенсивности УФ-излучения в камере обеззараживания; системой автоматики, сигнализирующей о снижении минимальной поглощенной дозы; счетчиками времени наработки ламп и индикаторами их исправности; пробоотборниками и системой очистки кварцевых чехлов. Следует отметить, что стоимость этих устройств велика и их применение на установках малой производительности резко увеличивает их цену. Поскольку эти указания не носят обязательного характера, большинство производителей ограничиваются рекомендацией смены ламп при наработке ими гарантийного ресурса. На муниципальных установках подготовки питьевой воды необходимо обеспечивать их полную комплектацию.

Количество ламп в установке зависит от ее производительности, предназначения, типа и качества обрабатываемой воды. Длина корпуса определяется типом применяемых ламп.

Поскольку для зажигания ртутных ламп необходимо создание специальных условий, все установки содержат пускорегулирующее устройство, а крупные – и специальный блок управления и контроля.

Для обеспечения высокой надежности работы, учитывая незначительное энергопотребление ламп, предпочитают их эксплуатацию при постоянном горении.

Ресурс отечественных ламп составляет 6000–7000 часов, импортных – 8000–10000 часов. Затем лампы заменяют.

Очистка кварцевых труб осуществляется либо механическим способом, либо химической промывкой.

УФ-установки обеззараживания воды выпускаются огромным числом изготовителей за рубежом и не менее чем 10 в России. Их производительность колеблется от литров в час для бытовых систем, устанавливаемых «под мойку», до нескольких тысяч м3/ч для городских систем.

Возможны различные варианты расположения УФ-установок на сооружениях очистки воды, как в начале, так и в конце технологической цепочки.

Выбор оптимального места определяется по результатам технологических исследований на конкретных очистных сооружениях.

Учитывая, что действие УФ-излучения ограничивается объемом аппарата, для большинства случаев обработку воды целесообразно проводить в конце процесса, перед ее подачей потребителю.

Следует отметить, что эффективность УФ-обеззараживания воды может быть дополнительно повышена путем сочетания с другими методами обеззараживания и с физическими воздействиями.

Так, одновременная обработка воды кавитацией или ультразвуком и ультрафиолетом, введение малых доз озона после УФ-обработки позволяют сократить необходимую дозу облучения и гарантировать полное обеззараживание воды даже при наличии взвесей.

Введение незначительных доз активного хлора обеспечивает эффект последействия, т. е. отсутствие повторного обсеменения воды. Аналогичный эффект дает обработка воды серебром, медью, йодом.

Жесткое УФ-излучение в области 100–200 нм вызывает образование озона из молекул растворенного в воде кислорода и непосредственно воздействует на молекулы органических соединений.

При использовании мощных импульсных ксеноновых ламп это создает возможность глубокой фотохимической очистки воды от загрязнения нефтепродуктами, пестицидами, токсическими и мутагенными циклическими органическими соединениями.

Установки, в которых совмещено воздействие кавитации и УФ-излучения, типа «Лазурь» разработаны в АО «Сварог». В них материалом чехлов для УФ-ламп вместо кварцевого стекла служит т. н. «Супрасил», который пропускает жесткое УФ-излучение с длиной волны 180 нм.

Кавитация приводит к образованию микропузырьков воздуха, которые образуются на микрозагрязнениях воды, таких как пылинки и микробы. При «схлопывании» пузырьков возникают большие перепады давления, которые уничтожают микробы.

Одновременно в этих пузырьках под действием УФ-излучения образуются активные радикалы, которые эффективно уничтожают микрофлору и окисляют органику в воде. При этом весь объем воды обрабатывается ультрафиолетом.

Как считают разработчики, такое тройное воздействие много эффективнее простой раздельной обработки облучением и кавитацией.

Описание ультрафиолетовой дезинфекции

Часть 2 из 4 19 августа 2011 г

Преимущества ультрафиолетовой дезинфекции сточных вод:

• Достаточная эффективность в отношении большинства видов вирусов, бактерий, а также спор и цист.
• Дезинфекция проводится методом физического воздействия, без использования химических реагентов, поэтому отпадает необходимость организовывать использование, хранение и транспортировку опасных токсичных и коррозионно-активных веществ.
• В обеззараживаемой воде отсутствуют продукты химических реакций, которые могут быть токсичны для человека или водных организмов.
• Технология дезинфекции проста в эксплуатации и обслуживании.
• Минимальное время контакта по сравнению с другими методами дезинфекции (20-30 секунд при использовании ламп среднего давления).
• Оборудование для дезинфекции имеет компактные размеры и занимает мало места.

Недостатки УФ-излучения:

• При недостаточной мощности излучения или малой длительности воздействия не все микробы в сточной воде инактивируются.
• Известен механизм репарации, или восстановления ДНК клетки, даже после воздействия УФ-излучения. Репарация клетки может быть как световая (фотореактивация), так и темновая (без доступа света).
• Необходимо организовать профилактическое обслуживание и контроль загрязнения трубок.
• Высокая концентрация взвешенных частиц и мутность воды могут быть причиной низкой эффективности ультрафиолетовой дезинфекции. Метод УФ-дезинфекции лампами низкого давления не эффективен для вторичных стоков с концентрацией взвешенных частиц свыше 30 мг/л.
• По стоимости УФ-дезинфекция уступает методу хлорирования, однако конкурентноспособна при сочетании методов хлорирования и дехлорирования и выполнении требований пожарных нормативов.

Область применения

При выборе системы УФ-дезинфекции следует охватить три важные сферы:

• характеристики производителя оборудования;
• конструкция системы и работы, связанные с обслуживанием и эксплуатацией;
• контроль на стадии обработки.

Основные характеристики системы УФ-дезинфекции:

• Гидравлические свойства реактора. В идеале система УФ-дезинфекции должна обеспечивать равномерный поток жидкости с достаточным осевым движением (радиальным перемешиванием) для максимального воздействия ультрафиолета на воду. Дезинфицирующее действие УФ-излучения зависит от пути, который микроорганизм проходит в реакторе. Конструкция реактора должна исключать короткие замыкания и мертвые зоны, способные сокращать время контакта или неэффективно расходовать энергию.
• Интенсивность УФ-излучения. Зависит от срока эксплуатации ламп, степени их загрязнения, пространственной конфигурации и расположения ламп в реакторе.
• Характеристики сточных вод. К ним относятся расход воды в единицу времени, содержание взвешенных и твердых частиц, начальная бактериальная концентрация, а также другие физические и химические параметры. Доза УФ-излучения, достигающая целевой организм, зависит от концентрации взвешенных частиц и концентрации связанных с частицами микроорганизмов. Чем выше эти значения, тем меньше УФ-излучения поглощается микроорганизмами. В таблице представлены различные характеристики сточных вод и воздействие УФ-дезинфекции.

Воздействие УФ-излучения на сточные воды

Характеристики сточных вод	Воздействие УФ дезинфекции
Аммиак	Незначительное воздействие, при наличии
Нитрит	Незначительное воздействие, при наличии
Нитрат	Незначительное воздействие, при наличии
Биохимическая потребность в кислороде (БПК)	Незначительное воздействие, при наличии. Однако, в случае если большая доля БПК представлена гумусовым м/или ненасыщенным (или конъюгированным) составами, передача УФ излучения может быть ухудшена.
Жесткость	Воздействует на растворимость металлов, которые могут поглощать УФ излучение. Может стать причиной осаждения карбонатов на трубках из кварцевого стекла.
Железо, гуминовые материалы	Высокая оптическая плотность для УФ излучения.
pH	Воздействует на растворимость металлов и карбонатов.
Общее количество взвешенных твердых частиц	Поглощает УФ излучение и защищает включенные бактерии.

УФ-дезинфекция может применяться на станциях очистки сточных вод разного размера в качестве вторичной или дополнительной дезинфицирующей обработки.