Сантехник ...: Обеззараживание воды ультрафиолетом

Вода - благоприятная среда для размножения бактерий и вирусов. Ее обеззараживания осуществляется путем применения таких методов, как кипячение, хлорирование, обработка серебром, ультразвуком или ультрафиолетом. В статье мастер сантехник расскажет, особенности метода обеззараживания воды ультрафиолетом.

Методы обеззараживания воды

В большинстве поверхностных и подземных вод обитают микроорганизмы, способные вызывать различные заболевания. Нахождение этих микроорганизмов в воде делает ее опасной для здоровья человека, причем как при приеме внутрь, так и при мытье или купании и даже при вдыхании водных паров или аэрозолей. Поэтому обеззараживание воды является необходимым процессом системы водоподготовки.

По способу воздействия на микроорганизмы выделяют две основных группы методов обеззараживания воды:

Реагентные (химические) методы обеззараживания воды;
Безреагентные (физические) методы обеззараживания воды.

К химическим методам обеззараживания относят обработку окислителями:

Обеззараживание хлором или гипохлоритом натрия;
Обеззараживание озоном;
Обеззараживание йодом и т.п.

К физическим методам обеззараживания относят:

Обеззараживание кипячением;
Обеззараживание ультрафиолетом;
Обеззараживание ультразвуком.

Обработка воды ультрафиолетовым излучением считается сегодня наиболее безопасной технологией из безреагентных способов обеззараживания.

Обеззараживание воды ультрафиолетовым излучением

Метод обеззараживания воды ультрафиолетовым излучением получил широкое распространение за последние 20 лет во всем мире. Одной из основных мотиваций применения этого метода послужил обнаруженный в 70-х годах XX века факт, что хлорирование воды приводит к образованию опасных побочных продуктов. Анализ альтернативных хлорированию методов дезинфекции воды показал, что все окислительные технологии обеззараживания приводят к форматированию тех или иных побочных продуктов, большинство из которых представляют опасность для здоровья людей.

Вторым важным фактором в продвижении УФ технологии явилась недостаточная эффективность хлорирования в отношении ряда микроорганизмов.

Ультрафиолетовое обеззараживание оказалось идеальным решением обеих этих проблем, что и стало причиной бурного развития УФ технологий во всем мире.

Принцип действия УФ стерилизаторов

Установлено, что наибольшим бактерицидным действием обладают ультрафиолетовые лучи с длиной волны от 200 до 295 нм. Эта область ультрафиолетового облучения называется бактерицидной. Максимум бактерицидного действия располагается около длины волны в 254 нм.

Бактерицидное действие ультрафиолетовых лучей объясняется происходящими под их воздействием фотохимическими реакциями в структуре молекулы 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.

Основной характеристикой процесса УФ обеззараживания, определяющей степень снижения количества микроорганизмов в процессе облучения, является произведение интенсивности излучения (мВт/см²) и времени облучения (с), называемое дозой облучения (мДж/см²). Доза облучения определяет количество энергии ультрафиолетового излучения, сообщаемое микроорганизмам.

УФ облучение обладает очень высокой эффективностью по отношению к патогенным микроорганизмам. Исследования показали, что для инактивации большинства бактерий на 1-4 порядка достаточной является доза 10-16 мДж/см². 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.

Поскольку УФ излучение поглощается растворенными в воде веществами, доза, сообщаемая обрабатываемой воде, зависит от коэффициента пропускания воды УФ излучения на длине волны 254 нм.

Точное измерение коэффициента пропускания и проведение модельного облучения позволяют подобрать оптимальное оборудование, отвечающее конкретным условиям. При этом, в отличие от химических реагентов, при применении УФ обеззараживания отсутствует необходимость в ограничении верхнего предела дозы облучения.

Устройство УФ стерилизаторов

Ультрафиолетовые стерилизаторы представляют собой камеру из нержавеющей стали (камеру обеззараживания) с расположенными внутри ультрафиолетовыми лампами, заключенными в прочные кварцевые чехлы, которые исключают контакт УФ лампы с водой.

Вода, проходя через камеру обеззараживания, непрерывно подвергается облучению ультрафиолетом, который убивает все находящиеся в воде микроорганизмы (бактерии, вирусы, простейшие и т.д.). Установки обеспечивают надежное обеззараживание в широком диапазоне качества обрабатываемой воды за счет предусмотренного запаса УФ дозы.

Установки УФ обеззараживания комплектуются пультом управления, контролирующим работу УФ лампы и сигнализирующим о неисправностях.

Кроме того, в УФ установках может предусматриваться система очистки кварцевых чехлов, т.к. в процессе их работы на внутренней поверхности бактерицидных ламп накапливаются отложения органического и минерального происхождения. Системы очистки в современных УФ стерилизаторах позволяют производить удаление отложений не вынимая ламп, что делает эти устройства безопасными и удобными в использовании.

Условия применения УФ стерилизаторов

Использование ультрафиолетового облучения в качестве обеззараживания рекомендуется для воды, уже прошедшей очистку по цветности, мутности и содержанию железа.

Поэтому ультрафиолетовое обеззараживание воды наиболее применимо для локальных установок водоподготовки на завершающей стадии обработки воды для обеспечения ее надлежащего качества.

Обеззараживание питьевой воды УФ излучением рекомендуется применять для обработки воды, соответствующей требованиям:

Мутность - не более 2 мг/л (прозрачность по шрифту 30 градусов);
Цветность - не более 20 градусов;
Содержание железа (Fe) - не более 0,3 мг/л (по СанПиН 2.1.4.1074-01) и 1 мг/л (по технологии установок УФ);
Коли-индекс - не более 10 000 шт/л.

При обеззараживании сточной воды, исходная вода должна отвечать следующим требованиям:

Взвешенные вещества - не более 12 мг/л;
БПК5 О2/л - не более 10 мг;
ХПК О2/л - не более 50 мг;
Число термотолерантных колиформных бактерий в 1 л - не более 5х106;
Колифаги БОЕ/л - не более 5х104.

Дозы бактерицидного облучения, обеспечиваемые УФ оборудованием, составляют не менее 16 мДж/см² для питьевой и 30 мДж/см² - для сточной воды, что соответствует требованиям современных нормативных документов и мировым стандартам.

Области применения УФ стерилизаторов

Обеззараживание воды ультрафиолетом используется в настоящее время в различных областях.

Сферы применения ультрафиолетовых стерилизаторов воды:

Обеззараживание питьевой воды;
Обеззараживание сточной воды;
Обеззараживание технической воды;
Обеззараживание воды бассейнов.

С развитием технологий сфера применения УФ стерилизаторов постоянно расширяется. Установки обеззараживания воды ультрафиолетом используются в системах:

Водоснабжения городов и поселков;
Очистки питьевого водоснабжения жилых домов, коттеджей;
Очистки водоснабжения в детских садах, школах, лагерях;
Очистки водоснабжения учреждений здравоохранения;
Подготовки воды пищевых производств;
Обеззараживания воды бассейнов, аквапарков (технического, в том числе оборотного водоснабжения);
Обеззараживания сточных вод.

Особенности УФ стерилизаторов (отличия, плюсы и минусы)

Ультрафиолет – это естественное излучение, которое попадает к нам с солнечным светом. Оно не имеет негативного влияния на используемую нами воду, поэтому данный метод считается самым востребованным сегодня. УФ-лучи могут навредить только в том случае, если в течение долгого времени воздействуют на тело человека.

К прочим достоинствам ультрафиолетового обеззараживания воды можно отнести:

Многофункциональность. Данный тип излучения влияет на большинство болезнетворных бактерий. Если в жидкости нет резистентных к УФ микробов, метод можно считать эффективным и оптимальным по соотношению цена/качество. В противном случае придется прибегнуть к более дорогому и сложному озонированию.
Большая скорость реакции. Жидкость считается обеззараженной уже через несколько секунд обработки ультрафиолетом, даже ели доза облучения была максимальная.
Дозы ультрафиолета могут быть как высокими, так и более низкими, ведь метод не подразумевает применения химикатов. Что касается реагентных методик, повышение дозировки чревато попаданием токсичных веществ в воду.
Ультрафиолетовое облучение может выступать в качестве подготовительного обеззараживания перед реагентной обработкой. В таком случае дозы химических веществ будут куда ниже.

Есть у данной методики и некоторые недостатки:

Метод недостаточно эффективен, если в воде имеются резистентные к УФ-лучам бактерии. Такие микроорганизмы достаточно редкие, но если они есть в очищаемой воде, УФ-обработка подойдет только как подготовительная мера.
Может понадобиться предварительная очитка воды от крупных примесных частичек и железа.
Ультрафиолет воздействует на воду только в момент ее прохождения через установку, после чего обеззараживание прекращается. Поэтому в дальнейшем своем пути вода может снова обсемениться патогенными микроорганизмами. Эта проблема несущественна, если вы уверены в чистоте и герметичности вашей системы водоочистки.

Как выбрать установку ультрофиолетового обеззараживания воды

Водоочистные системы, включающие УФ-лампы, различаются между собой по некоторым критериям. Суть самой установки остается прежней – применяются УФ-лампы в чехлах из кварца, которые омываются очищаемой водой. Но не всякая система подходит к конкретным условиям, а эффективность ее останется под вопросом.

Изначально стоит обратить внимание на производительность оборудования. Так как УФ-агрегаты воздействуют на воду бесперебойно, производительность рассчитывается соответственно количеству расходуемой воды, а также скорости фильтрации в час. Производительность может увеличиться путем подключения к системе накопительного резервуара, но для УФ-установок такой способ не подходит, так как в баке вода может повторно обсемениться.

Также при выборе оборудования стоит учитывать пропускную способность воды к ультрафиолетовым лучам, что зависит от ее физических и химических свойств. Если вода мутная и окрашенная, и в ней содержится большое количество крупных механических частиц, пропускная способность снижается, а дозу облучения стоит увеличить.

Последний важный параметр подбора оборудования – его мощность, то есть общая доза облучения. Ее можно рассчитать, исходя из видового разнообразия микробов и их количества. Вид микроорганизма определяет его резистентность к ультрафиолетовым лучам, поэтому условия УФ-обработки должны подстраиваться под данный факт.

Пропускная способность воды определяется химическим анализом, а качественное и количественное содержание бактерий в воде – микробиологическим анализом. Если вы проверили воду в лаборатории, вам будет гораздо проще подобрать оборудование, а его эффективность не будет вызывать сомнений.

Видео

В сюжете - Принцип работы ультрафиолетовых ламп для стерилизации воды