Облучение воды ультрафиолетом

В настоящее время все больше  внимания уделяется обеззараживанию природных и сточных вод УФ излучением. Достижения последних  лет в светотехнике и электротехнике обеспечивают высокую степень надежности УФ-комплексов. Источниками бактерицидного излучения служат аргоно-ртутные лампы низкого давления ( так  называемые  бактерицидные),  а  также  ртутно-кварцевые  лампы высокого  давления.  Установка  источников  бактерицидного  излучения  возможна  как при  размещении  этих  источников в воздухе над  свободной поверхностью облучаемой воды, так  и  при  погружении  их  в  воду  в  кварцевых  чехлах, защищающих  лампы  от Достоинство аргоно-ртутных  ламп низкого  давления в том, что основное их излучение совпадает с энергией максимального бактерицидного действия. В ртутном  разряде низкого давления (3-4 мм  рт. ст.) около 70% всей излучаемой  мощности приходится на область УФ лучей. Поэтому аргоно-ртутные лампы более экономичны. Однако, вследствии небольшой  потребляемой  мощности (не  более 100 Вт) их применимость ограничивается установками небольшой производительности до 30 м3/ч. Проблема обработки больших объемов воды решается при использовании ненапорных  водопогружных УФ-установок.  Для  достижения  высокой  объемной  плотности УФ-излучения  необходима  компоновка   большего  числа  ламп  на  единицу  объема обеззараживающей  воды.  В этом  случае обработке  подвергается поток воды, движущейся  под  действием  гравитации  по  лотку, в  котором  установлены  кассеты  водопогружных  УФ-ламп. Не  требуется  ни  насосов, ни  труб, ни  дополнительных  площадей или строений.

Ртутно-кварцевые  лампы  высокого  давления (400 – 800 мм рт.ст.) имеют потребляемую мощность более 1000 Вт и излучают большое количество концентрированной бактерицидной энергии. Поэтому, хотя они менее экономичны, установки вполне  применимы  для  обеззараживания  большого  количества  воды,  имеющей  незначительное бактериальное загрязнение.

Большинство существующих бактерицидных УФ-установок напорного типа рассчитаны на давление до 10 атм., а пропускная способность их, как правило, не превышает 50 м3/ч. Они представляют  собой камеру  облучения в виде трубы сравнительно небольшого диаметра, куда коаксильно вмонтирована одна или несколько УФ-ламп, помещенных в защитный кварцевый кожух.

Ультрафиолетовое  излучение  обладает  высокой  эффективностью  обеззараживания по  отношению к патогенным микроорганизмам, уничтожает  большинство  водных бактерий, вирусов, спор и  протозоа, возбудителей  таких  инфекционных  заболеваний, как тиф, холера, дизентерия, вирусный гепатит, полиомелит и др. Применение УФ позволяет  добиться  более  эффективного  обеззараживания,  чем  хлорирование,  особенно в отношении вирусов.  Бактерицидное действие УФ-излучения на разные типы микроорганизмов (бактерии, вирусы, водоросли и др.) имеет одинаковую природу. Основной  механизм  заключается  в прямом  воздействии  излучения  на  нуклеиновые  кислоты. Входящие  в состав  ДНК  пиримидиновые  основания – тимин  и  цитозин, отличающиеся  высокой  фотохимической  активностью  в  области 250–280 нм, - образуют под  воздействием  облучения  сшивки (димеры). Многочисленные  факты  свидетельствуют  об определяющей роли димеров  в  летальном  и других эффектах УФ-излучения.

При  этом  внешняя оболочка микроорганизма  оказывает  минимальное влияние  на  эффективность  УФ-излучения. Дозы, необходимые для инактивации различных патогенных  микроорганизмов,  включая вирусы,  имеют  следующие  значения,  мДж/см2: некоторые штаммы бактерий Shigella dysenteriae – 10 (энтерококки и фекальные стрептококки); полиовирусы (Mahoney) –11 (ротавирусы).  Из  приведенных данных видно, что дозы  УФ  для  бактерий и вирусов  отличаются  незначительно,  в  то  время как  при обеззараживании хлором требуемые дозы различаются в 50 раз. Для снижения на один - три порядка содержания цист  лямблий необходимы дозы порядка 40 – 80 мДж/см2 .    Доза облучения 16 мДж/см2 – это минимальная доза, установленная нормативами (МУ 2.1.4.719-98)  для  применения  УФ  при  обеззараживании  питьевой  воды.  Она обеспечивает не менее 5 порядков снижения по патогенным бактериям, 2-6 порядков по индикаторным бактериям и 2-3 порядков по вирусам.    Для  достижения  эффекта  обеззараживания  требуется  всего  несколько  секунд (1-10 с) по сравнению с 15 –30 мин. при обработке хлором или озоном.  Поэтому при  организации  процесса в проточном режиме  отсутствует  необходимость в  создании  контактных  емкостей,  отпадает  потребность  в  хранении,  транспортировке  или  производстве опасных  растворов и  газов,  не  нужны  склады токсичных хлорсодержащих реагентов, требующих соблюдения специальных мер технической и экологической безопасности, что повышает надежность систем водоснабжения и канализации в целом.

УФ - оборудование компактно, занимает минимальные площади, его внедрение возможно в действующие технологические процессы очистных сооружений без их остановки, с минимальными объемами строительно-монтажных работ. Обеззараживание  ультрафиолетом  происходит  за  счет  фотохимических  реакций внутри  микроорганизмов, поэтому  на  его  эффективность  изменение  характеристик воды  оказывает  намного меньшее влияние,  чем  при обеззараживании  химреагентами. Так, в частности, на бактерицидное  воздействие УФ-излучения практически не влияют рН и температура воды. Поэтому, в отличие от хлорирования и озонирования, изменение этих показателей качества воды оказывает минимальное влияние на инактивацию микроорганизмов УФ-облучением. Обработка воды УФ-излучением не приводит к образованию вредных химических  соединений. В  обрабатываемой  ультрафиолетовым  излучением  воде  не  обнаруживаются токсичные и мутагенные  соединения  негативно влияющие на биоценоз водоемов и человека.

Недостатки метода. Присутствие в воде ряда органических и неорганических веществ,  поглощающих  УФ-излучение,  приводит  к  снижению  фактической  дозы облучения. Влияние качества воды на пропускание УФ- лучей должно быть учтено при выборе УФ-оборудования. Наличие в воде взвешенных веществ может приводить к снижению эффективности обеззараживания при любом методе обеззараживания. В случае УФ-облучения присутствие взвеси может экранировать микроорганизмы от воздействия излучения.

Pages: 1 2