|
| Обеззараживание воды УФ-облучением |
|
|
|
|
|
Обеззараживание воды УФ-облучением
|
|
|
23.04.2007
|
Обеззараживание воды УФ-облучением – универсальный метод
Обеззараживание воды, как питьевой, так и сточной, – одна из главных и насущных задач, которые необходимо решать в процессах водоподготовки и водоочистки. Вирусы, бактерии, простейшие – основные группы микроорганизмов, присутствующих в воде и представляющих опасность для здоровья и деятельности человека.
По способу воздействия на микроорганизмы методы обеззараживания воды подразделяются на реагентные, безреагентные и комбинированные. В первом случае должный эффект достигается внесением в воду биологически активных химических соединений; безреагентные методы обеззараживания подразумевают обработку воды физическим воздействием. Для обеззараживания сточных вод применяются также биологические методы – биопруды, поля фильтрации.
Принцип действия установок УФ-обеззараживания воды
На сегодняшний день среди довольно большого числа предлагаемых безреагентных методов наибольшее распространение получил метод обработки воды ультрафиолетовым (УФ) облучением. Невидимое глазом электромагнитное УФ-излучение охватывает диапазон с длиной волны » от 10 до 400 нм. Обеззараживающим (бактерицидным) эффектом обладает только часть спектра УФ-излучения в диапазоне волн с » = 205–315 нм и максимальным проявлением действия в области » = 258 ± 10 нм. Обеззараживающий эффект УФ-излучения в первую очередь обусловлен происходящими под его воздействием фотохимическими реакциями в структуре молекул ДНК и РНК, составляющими универсальную информационную основу аппарата воспроизводимости живых организмов. Результатом этих фотохимических реакций являются необратимые повреждения ДНК и РНК. 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 (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»).
Обычная бактерицидная установка УФ-обеззараживания воды (рис.) состоит из камеры обеззараживания, пульта управления и блока промывки. Основной элемент – камера обеззараживания, обычно изготавливаемая из пищевой нержавеющей стали. Внутри камеры располагаются бактерицидные лампы (ртутные или ксеноновые), заключенные в прочные кварцевые чехлы, которые исключают контакт УФ-лампы с водой. Количество ламп и их расположение определяются производительностью установки, ее предназначением, типом и качеством обрабатываемой воды. На камере находятся подводящие и отводящие патрубки, пробоотборники, смотровое окно, УФ-датчик и другие
элементы. Система автоматики располагается на выносном пульте управления. В состав большинства УФ-систем входит блок промывки, позволяющий легко осуществлять регламентную очистку камер обеззараживания.
Вода, проходя через камеру обеззараживания, непрерывно подвергается облучению ультрафиолетом, убивающим все находящиеся в воде микроорганизмы.
Основные причины распространенности метода
Установки УФ-обеззараживания выпускаются отечественными и зарубежными. Они применяются в самых разных случаях, когда необходимы стадии водоподготовки и водоочистки при водоснабжении широкого спектра промышленных объектов и объектов индивидуального пользования. водопроводной воды, подземных вод из скважин и поверхностных вод при автономном водоснабжении, а также в очистных сооружениях индивидуальных домов, коттеджных поселков, автозаправочных станций, автомоек, санаториев, пансионатов, промышленных предприятий и даже целых городских многонаселенных районов.. УФ-обеззараживание применяется в пищевой промышленности при производстве минеральной бутилированной воды и пива, в медицинской промышленности и пр.
Широкая распространенность метода УФ-обеззараживания объясняется такими его достоинствами, как:
• универсальность и эффективность воздействия на различные микроорганизмы;
• экологичность, безопасность для жизни и здоровья человека;
• относительно низкая цена;
• невысокие эксплуатационные расходы;
• низкие капитальные затраты;
• простота обслуживания установок.
Известно, что самыми распространенными современными реагентными методами обеззараживания воды являются хлорирование и озонирование, но по ряду характеристик они уступают УФ-облучению. Для наглядности проведем сравнение этих методов.
Универсальность и эффективность поражения микроорганизмов
Для оперативного санитарного и технологического контроля зараженность воды микроорганизмами принято оценивать по определению бактерий группы кишечной палочки. Основной вид этой группы Escherichia coli обладает одним из самых высоких коэффициентов сопротивляемости в общем ряду энтеробактерий. Мерой зараженности является так называемый колииндекс. Однако эта норма не коррелирует с обеззараживанием воды от вирусов. В ряде научных работ показано, что при дозах УФ-излучения и хлора, обеспечивающих одинаковый эффект обеззараживания по колииндексу, воздействие ультрафиолета на вирусы (вируцидный эффект) значительно сильнее, чем в случае применения хлора. Озонирование же по вируцидной активности практически не уступает УФ-облучению. Реальные практические дозы для достижения высокого вируцидного эффекта: 0,5–0,8 г/л озона при контакте 12 мин; при УФ-облучении – 16–40 мДж/см2.
Известны также научные данные, показывающие, что ряд видов бактерий способны образовывать штаммы, нечувствительные к действию хлорирования. В этом отношении методы УФ-обеззараживания и озонирования более предпочтительны: к их бактерицидному действию «привыкания» у бактерий не развивается. При это важно отметить, что для УФ-облучения не существует ограничения верхнего порога дозы. Увеличением дозы УФ-излучения почти всегда можно добиться желаемого уровня обеззараживания.
Впрочем, по отношению к цистам патогенных простейших ни один из указанных методов не обеспечивает высокой степени обеззараживания. Для их удаления рекомендуется сочетать процессы обеззараживания с другими методами очистки воды (коагуляцией, фильтрацией, обратным осмосом).
Еще одним важным моментом, характеризующим эффективность обеззараживания, является возможность повторного роста микроорганизмов после дезинфекции. Хлорирование в общем случае обеспечивает консервацию воды после обеззараживания, но остаточный хлор в дозах 0,3–0,5 мг/л не является барьером при вторичном загрязнении воды. После озонирования повторный рост бактерий наблюдается достаточно часто. Это происходит вследствие перехода под действием озона биологически устойчивых форм органических соединений в биоразлагаемые, которые легко усваиваются микроорганизмами. В случае УФ-облучения и при исключении вторичного загрязнения воды повторный рост наблюдается только тогда, когда нанесенная доза недостаточна. Этого легко избежать, поскольку при обеззараживании воды верхнего ограничения на размер дозы УФ-облучения не существует.
В некоторых случаях наиболее эффективным оказывается комплексное применение реагентных и безреагентых методов обеззараживания воды. Так, обработкой воды бассейнов хлорированием в сочетании с УФ-облучением дос-тигается не только высокая степень обеззараживания, снижение пороговой концентрации хлора в воде, но и, как следствие, существенная экономия средств на расходе хлора.
Безопасность метода для природы и человека
Традиционное хлорирование приводит к образованию в воде хлорорганических соединений, обладающих высокой токсичностью, мутагенностью и канцероген-ностью. Хлорирование сточных вод перед сбросом в водоемы к тому же отрицательно сказывается на экологии. Хлорпроизводные и остаточный хлор, попадая в естественные водоемы, оказывают неблагоприятное воздействие на различные водные организмы, вызывая у них физиологические изменения и даже гибель. Кроме того, хлорорганические соединения, обладающие высокой стойкостью, становятся загрязнителями питьевой воды, вызывают загрязнение рек вниз по течению. При озонировании также возможно образование побочных продуктов, классифицируемых нормативами как токсичные, – броматов, альдегидов, кето-нов, хинонов, фенолов и других гидроксилированных и алифатических ароматических соединений.
УФ-облучение в отличие от окислительных технологий не меняет химический состав воды даже при дозах, намного превышающих практически необходимые. Но следует учесть, что УФ-излучение в области 100–200 нм вызывает образование озона из молекул кислорода. Это излучение присутствует и в непрерывном спектре ксеноновых ламп, и в линейчатом спектре ртутных ламп. Образования озона удается избежать, применяя специальное стекло или специ-альное напыление на стекло ламп, не пропускающих ультрафиолет с длиной волны ниже 200 нм. С другой стороны, именно УФ-излучение в области 100–200 нм при использовании мощных импульсных ксеноновых ламп создает воз-можность для конструирования установок глубокой фотохимической очистки воды от загрязнения нефтепродуктами, пестицидами, токсическими и мутагенными циклическими органическими соединениями.
УФ-облучение убивает микроорганизмы, но клеточные стенки бактерий, грибков, белковые фрагменты вирусов остаются в воде. При использовании такой воды в качестве питьевой желательно удалять их с помощью последующих стадий обработки – тонкой фильтрацией или обратным осмосом.
|
|
|
>> Список статей в этой категории
|
|
Вы должны авторизоваться, чтобы оставлять сообщения.. Нажмите сюда для регистрации либо зайдите под своим именем. здесь чтобы зарегистрироваться
|