Технологии подготовки воды

Принцип УФ-обеззараживания заключается в прямом воздействии излучения на нуклеиновые кислоты, входящие в состав ДНК и РНК всех живых организмов. Уже в первых работах по исследованию воздействия УФ-излучения на микроорганизмы был обнаружен оптимум длин волн для уничтожения бактерий, находящийся в области 250 - 266 нм. Действие ультрафиолета на разные типы микроорганизмов имеет одинаковую природу

. Входящие в состав ДНК пирамидиновые основания - тимин и цитозин, отличающиеся высокой фотохимической активностью в области 250 - 280 нм, образуют под воздействием облучения сшивки (димеры). Этот фотопродукт обнаружен при использовании коротковолнового УФ-излучения 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. Ультрафиолетовое облучение является летальным для большинства микроорганизмов, в том числе и для устойчивых к окислительным методам вирусов и цист простейших.

Основной характеристикой процесса УФ-обеззараживания, определяющей степень снижения количества микроорганизмов данного типа в процессе облучения, является произведение интенсивности излучения - I [мВт/см2] и времени облучения - t [с]. Произведение I x t называется дозой облучения - D [мДж/см2]. Доза облучения определяет количество энергии ультрафиолетового излучения, сообщаемое микроорганизмам.

УФ-облучение обладает высокой эффективностью по отношению к патогенным микроорганизмам. Исследования, проведенные НПО "ЛИТ" на более чем 120 объектах водоснабжения и канализации, показали, что для инактивации большинства бактерий на 1 - 4 порядка достаточной является доза 10 - 16 мДж/см2. Лабораторные исследования, проведенные НПО "ЛИТ" совместно с Институтом медицинской паразитологии и тропической медицины им. Е. И. Марциновского ММА им. И. М. Сеченова; НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина РАМН, показали, что доза облучения 16 мДж/см2 обеспечивает снижение содержания вирусов (коли-фаги и энтеровирусы) на 1,8 - 2,9 порядка. Достижение более значительной степени обеззараживания по вирусам обеспечивается дозой 40 мДж/см2 (более 4 порядков). В отношении наиболее устойчивых к обеззараживанию цист лямблий и ооцист криптоспоридий требуемая доза УФ-облучения зависит от исходной концентрации этих микроорганизмов: при концентрации до 10000 экз/мл доза 16 мДж/см2 обеспечивает инактивацию на 2 - 4 порядка, доза 40 мДж/см2 - обеспечивает отсутствие жизнеспособных цист (рис. 1).

Поскольку УФ-излучение поглощается рядом растворенных в воде веществ, доза, сообщаемая обрабатываемой воде, зависит от коэффициента пропускания воды УФ-излучения на длине волны 254 нм.

В 1995 - 1997 годах специалистами НИИ гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана был проведен цикл работ по определению влияния обобщенных показателей качества воды (цветность, мутность, окисляемость, ХПК, БПК) на эффективность УФ-обеззараживания. Эти исследования, а также анализ данных, полученных при обследовании реальных объектов, проведенные специалистами НПО "ЛИТ", показали принципиальную возможность обеззараживания УФ-облучением воды с различными характеристиками физико-химических показателей. Кроме того, накопленные данные позволяют делать прогноз коэффициента пропускания воды на основании данных физико-химического качества.

Точное измерение коэффициента пропускания и проведение модельного облучения позволяют подобрать оптимальное оборудование, отвечающее конкретным условиям. При этом, 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.

На основе многочисленных исследований, многолетнего опыта практической эксплуатации промышленных станций УФ-обеззараживания различного назначения в различных отраслях промышленности ведущими гигиеническими институтами России (НИИ гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана, НИИ ЭЧиГОС им. А. С. Сысина) разработаны санитарно-гигиенические нормативные документы, регламентирующие применение УФ-метода для обеззараживания природных и сточных вод.

В их числе такие документы, как Методические указания МУ 2.1.4.719-98 "Санитарный надзор за применением ультрафиолетового излучения в технологии подготовки питьевой воды"; МУ 2.1.5.732-99 "Санитарно-эпидемиологический надзор за обеззараживанием сточных вод ультрафиолетовым излучением"; МУ 2.1.2.694-98 "Использование ультрафиолетового излучения при обеззараживании воды плавательных бассейнов".

В этих документах нормативно установлены минимальные эффективные дозы УФ-излучения, соответствующие мировым стандартам и позволяющие обеспечить надежное и стабильное обеззараживание в системах питьевого водоснабжения, очистки сточных вод и водооборотных циклах плавательных бассейнов. Описаны элементы конструкции УФ-установок, обязательные для обеспечения их нормальной эксплуатации, регламентировано использование систем контроля дозы УФ-излучения как средства контроля за эффективностью процесса обеззараживания.

Современные строительные нормативы разработаны также с учетом уровня развития УФ-технологии. В новую редакцию СНиП 40-03-99 "Канализация. Наружные сети и сооружения" внесены рекомендации по применению УФ-метода для обеззараживания сточных вод, что позволяет регламентировать проектирование и строительство УФ-обеззараживания.

Высокие технико-эксплуатационные показатели выпускаемого УФ-оборудования и современный уровень развития УФ-технологии в целом создали условия для масштабного применения ультрафиолета в различных областях коммунального хозяйства и проблем больших городов и крупных промышленных предприятий.

УФ-оборудование, выпускаемое НПО "ЛИТ", соответствует современным требованиям к промышленному оборудованию для водного хозяйства и нормативным документам, регламентирующим его применение, так как:

в оборудовании реализована предварительно рассчитанная доза облучения, которая гарантирует достижение нормативных санитарно-бактериологических показателей качества обрабатываемой воды;

используются бактерицидные ртутные лампы низкого давления, которые были специально разработаны и выпускаются НПО "ЛИТ" для установок обеззараживания воды. Их отличает высокий к. п. д. излучения в бактерицидном диапазоне - 30% - 35% (что в 5 - 6 раз выше, чем у ламп предыдущих поколений), большой срок службы (10000 - 12000 часов), низкая рабочая температура поверхности ламп (30°С - 40°С);

конструкция камеры обеззараживания позволяет обеспечить малые потери напора, поэтому эти установки могут успешно применяться как в напорных, так и в самотечных схемах. Разработаны различные конструктивные модификации оборудования, которые позволяют включить этап УФ-обеззараживания практически в любую схему очистных сооружений;

 Скачать реферат