По данным Всемирной организации здравоохранения, до 80 процентов болезней передается водным путем. В воде уверенно себя чувствуют возбудители тифа, холеры, дизентерии и других опаснейших инфекционных заболеваний.
С ростом антропогенной нагрузки на окружающую среду роль надежной системы очистки воды и водоподготовки растет. Большая часть патогенной микрофлоры задерживается очистным оборудованием еще на первичной стадии. Для нейтрализации оставшихся микроорганизмов и доведения воды до нормативного качества по микробиологическим параметрам требуется обеззараживание.
Какой способ считается лучшим для обеззараживания воды
На практике воду дезинфицируют с применением реагентов, физическим путем или прибегают к комбинированной технологии. Из химических методов более других распространено хлорирование, намного реже пользуются озонированием и обеззараживанием препаратами серебра, активным углем, соединениями брома и йода.
Самым элементарный физический способ уничтожения болезнетворных бактерий и вирусов – кипячение. К более прогрессивным методам относится воздействие ультразвуком, гамма-лучами, электрическими разрядами. Ведущее место среди основанных на физическом принципе технологий в последние десятилетия заняло обеззараживание воды ультрафиолетовым излучением.
Дезинфицирующие свойства ультрафиолета обнаружили еще полтора столетия назад, а первые УФ установки появились уже в начале XX века. Однако в ту эпоху себестоимость оборудования оказалась высокой, поэтому выбор был сделан в пользу хлорирования.
Дальнейший опыт показал, что использование хлора порождает массу проблем, требующих значительных капитальных вложений в систему водоснабжения и канализации. В итоге с конца 1970-х годов в развитых странах Европы и Северной Америки начался интенсивный переход к обеззараживанию воды УФ излучением. В России деятельность в аналогичном направлении по многим причинам активизировалась с опозданием.
Главным элементом установки для УФ обеззараживания воды является бактерицидная лампа, ртутная, амальгамная или ксеноновая. В большинстве моделей лампы закрыты кварцевым чехлом и погружены в водный поток, однако также могут оснащаться отражателем и располагаться над поверхностью. Облучение воды ультрафиолетом приводит к гибели микроорганизмов.
На текущий момент это самая простая технология дезинфекции, недорогая и совершенно безопасная. С точки зрения совокупных финансовых расходов воздействие ультрафиолетом сопоставимо с хлорированием. Однако высокая эффективность работы системы УФ обеззараживания воды обеспечена только при верном выборе типа и количества бактерицидных установок, а также их правильной эксплуатации.
Что такое ультрафиолетовое излучение
Это та часть спектра электромагнитного излучения, которая расположена между рентгеновским излучением и видимым светом. Человеческим зрением ультрафиолетовые лучи не воспринимаются.
Бактерицидное действие ультрафиолетового излучения проявляет себя при длине волны от 205 до 315 нм и достигает максимума в диапазоне 250–270 нм. К этим параметрам привязаны характеристики бактерицидных ламп.
Как ультрафиолет воздействует на воду
При ультрафиолетовом обеззараживании воды необратимо разрушается ДНК и РНК клеток микрофлоры, в результате теряется способность к размножению.
На эффективность процесса влияет:
- Мощность бактерицидного излучения;
- Время облучения;
- Характеристики воды (цветность, мутность, содержание взвесей и железа);
- Чистота кварцевых чехлов;
- Чувствительность микроорганизмов к излучению (у разных видов она неодинакова).
Ультрафиолетовое излучение сильнее действует на вирусы и вегетативные формы бактерий, грибы и споры менее чувствительны. Дозы облучения, которые достаточны для бактерицидного эффекта, не гарантируют уничтожение возбудителей паразитарных болезней. Технология не имеет пролонгированного действия, поэтому часто сочетается с реагентными методами дезинфекции.
Где и как применяются УФ установки
Оборудование для обеззараживания УФ излучением широко используется в процессах очистки питьевой воды и сточных вод. По действующим нормативам минимальная доза облучения составляет 16 мДж/см2 для питьевой воды и 30 мДж/см2 для канализационных стоков. Наряду с водоснабжением и канализацией УФ станции применяются в бассейнах, пищевой и электронной промышленности, на предприятиях по выпуску лекарств, в аквакультуре и других отраслях экономики.
При дезинфекции питьевой воды воздействие ультрафиолетом можно использовать на предварительном и заключительном этапе обеззараживания. Чтобы обеспечить последействие и предупредить вторичное загрязнение патогенной микрофлорой, технологию комбинируют с хлорированием. Применение ультрафиолетового бактерицидного излучения позволяет снизить дозу хлора от 15 до 100 процентов.
В плавательных бассейнах УФ станции для обеззараживания воды используются в сочетании с хлорированием или озонированием. Проще обстоит дело с канализационными стоками, для них достаточно дезинфекции одним лишь ультрафиолетом.
В системе водоподготовки бассейнов оборудование обеззараживания воды выполняет еще одну важную задачу. Посетители зачастую жалуются на неприятный запах, аллергию и раздражение слизистых, причиной которых являются хлорамины. Эти соединения возникают при контакте хлора с потом и мочой. С хлораминами успешно борются облучением бактерицидными лампами высокого давления с широким диапазоном длины волн ультрафиолетового излучения.
Преимущества обеззараживания УФ установками
- Высокая эффективность. По сравнению с хлором ультрафиолет более результативен при нейтрализации болезнетворных микробов, особенно вирусов. На ход дезинфекции не влияет pH и температура воды.
- Мгновенное действие. Времени протекания через обеззараживающую камеру достаточно, чтобы вода успела продезинфицироваться.
- Полная безопасность. Отсутствуют вредные для здоровья побочные продукты, включая канцерогенные, сброс очищенных стоков в водоем не угрожает биоценозу. Не приходится беспокоиться о мерах безопасности при хранении опасных реагентов. Верхнего порога дозы облучения нет, поэтому ее всегда можно увеличить, чтобы добиться нужных параметров по микробиологии.
- Сохранение водой органолептических свойств. При использовании для обеззараживания ультрафиолетового бактерицидного излучения химический состав воды, вкус и запах остается прежним.
- Компактность оборудования. Для работы бактерицидной установки не нужны технологические здания, дезинфицирующие емкости, склады для хранения химических веществ.
- Низкие эксплуатационные расходы. Отсутствует потребность в дорогих реагентах, как при хлорировании. По сравнению с озонированием на обеззараживающие мероприятия уходит в несколько раз меньше электроэнергии.
Недостатки обеззараживания УФ установками
- Краткосрочное действие. Если между процедурой обеззараживания и потреблением проходит достаточно времени (наглядный пример – централизованное водоснабжение), вода вторично загрязняется микроорганизмами, не исключается и реактивация патогенной микрофлоры. При использовании ультрафиолета для очистки воды в системах индивидуального водоснабжения этот недостаток не играет роли, дезинфицирующий эффект успевает сохраниться.
- Зависимость от прозрачности среды. Присутствие в воде взвесей снижает дозу облучения, на результатах обеззараживания также сказывается отложение минеральных солей на кварцевых чехлах бактерицидных ламп и обрастание их органикой. Для сохранения эффективности на прежнем уровне чехлы периодически очищают, в УФ установках с большой производительностью этот процесс автоматизирован.
Какие бывают УФ фильтры
УФ фильтр (стерилизатор) – это та же установка ультрафиолетового обеззараживания, которая используется в быту и на небольших производственных предприятиях. Существует два вида фильтров – погружные и проточные.
При пользовании устройствами погружного типа бактерицидная лампа в кварцевом чехле опускается прямо в резервуар с водой. У проточных фильтров лампа размещена в камере из нержавеющей стали, через которую протекает водный поток. Во втором случае вся вода получает примерно одинаковую дозу облучения, что гарантирует более эффективное обеззараживание.
Отдельный вид УФ стерилизаторов предназначен специально для аквариума. Это устройство используется время от времени, на период карантина или болезни рыб. Аквариумный УФ фильтр также успешно применяется для очистки воды от зелени, в том числе в небольших прудиках возле дома.
Проблема обеззараживания воды стоит крайне остро. От качества данного процесса зависит здоровье людей, это важнейший критерий эпидемиологической безопасности населения. Серийный выпуск оборудования на уровне лучших мировых достижений позволяет надеяться на успешное развитие этой технологии в России.