УФ-обеззараживание сточных вод

УФ-обеззараживание сточных вод - одно из наиболее перспективных направлений применения УФ-метода. Сточные воды - основной источник микробного загрязнения окружающей среды, поверхностных и морских вод, подземных водоносных горизонтов, питьевой воды и почвы, что является фактором риска распространения возбудителей инфекций. Согласно действующим нормативам, сточные воды перед сбросом в водные объекты должны в обязательном порядке подвергаться обеззараживанию. Применение УФ-излучения позволяет не только обеспечить эффективное обеззараживание сточных вод, а также ликвидировать с территории очистных сооружений хлорное хозяйство и исключить из состава сточных вод токсичные для водоемов хлор и хлорорганические соединения.

Обеззараживание при использовании воды из артезианских скважин. В последние годы и промышленные предприятия, и застройщики частного сектора повсеместно ведут бурение скважин, решая проблему обеспечения водопотребления на объектах с помощью артезианской воды. Действительно, такое решение представляется выгодным как по удобству эксплуатации, так и с точки зрения минимизации расходов на водообеспечение объектов.

К сожалению, довольно часто вода, получаемая из скважин, не соответствует нормативным требованиям, например СанПиН 2.1.4.1074-01 "Питьевая вода. Гигиенические требования...". Качество добываемой из скважины воды определяется глубиной залегания водоносного горизонта окружающими его породами, способностью окружающих пород задерживать загрязнения с поверхности. За редким исключением, артезианская вода характеризуется высокой жесткостью и содержанием железа. Концентрации этих примесей достигают нескольких мг/л, а иногда и десятков или даже нескольких десятков мг/л. И если в последнем случае - очень загрязненной воды - выгоднее искать другой источник водоснабжения, то в случае, когда жесткость воды и содержание в ней железа не превышают 10 мг/л, разумнее оборудовать скважину системой водоподготовки.

Типичная система очистки воды из скважины состоит из нескольких ступеней: фильтра грубой очистки для удержания крупных включений, взвешенных веществ, песка; блока обезжелезивания; блока умягчения и системы обеззараживания. Обычно у пользователя нет возражений по системам очистки воды от железа и содержания солей, и во то же время возникает явное недопонимание необходимости оснащения скважины системой обеззараживания. Это обусловлено тем, что отложения солей жесткости и железа легко заметны при эксплуатации бытового и нагревательного оборудования, а сами вещества легко определяются в ходе анализа воды.

В то же время бактериологический анализ воды из скважины обычно показывает отсутствие микробиологического загрязнения. Оценивая результаты разового анализа, потребитель считает, что с микробиологией в потребляемой воде все в порядке, и ради экономии отказывается от системы обеззараживания. Однако в силу того, что механизмы микробиологического загрязнения артезианской воды принципиально отличаются от механизмов загрязнения железом и солями, сэкономив на системе обеззараживания, потребитель рискует попасть в опасную ситуацию.

Пути проникновения микроорганизмов в воду, получаемую из артезианских скважин, следующие: 1) заражение воды непосредственно на комплексе водоочистки происходит следующим образом: когда в воде высокое содержание железа, то для его удаления необходимо перевести его из двухвалентной формы (FeII) в трехвалентную (FeIII), которая затем осаждается на загрузке фильтра, или, говоря проще, окислить имеющееся в воде железо. Но для окисления необходим кислород, и поэтому в схеме водоподготовки организуют зону аэрации, либо устраивая разрыв струи, либо вводя в технологическую цепочку аэратор. Вот с забортным воздухом и попадают в артезианскую воду микроорганизмы; 2) микробиологические загрязнения могут обнаруживаться в артезианской воде даже когда нет разрыва струи и вирусам вроде как нет возможности проникнуть в воду. Попадают они туда вместе с инфильтрационным пополнением водоносного горизонта, т. е. медленно проходя сквозь породу. Такой способ загрязнения наиболее характерен для неглубоких скважин и скважин, пробуренных вблизи поверхностных водоемов. Осадочные породы хорошо удерживают бактерии, но вирусы, обладая много меньшими размерами, легко проникают на значительную глубину и могут приводить к вирусному заражению водоносного горизонта. А так как обычно вирусы обладают высокой способностью к длительному сохранению своих вирулентных свойств, то их проникновение в скважную воду представляет эпидемиологическую угрозу.

В настоящее время существует много специальных способов обеззараживания воды: хлорирование и йодирование, обработка воды озоном и диоксидом хлора, ультрафиолетовое излучение. Какой же метод более эффективен? Ответ прост: каждый из них может обеспечить барьерную роль, защищая потребителя от проскока патогенных микроорганизмов. Какой же метод наиболее предпочтителен для воды, добываемой из скважины? Более чем 15-летний опыт работы с УФ-технологией показал, что этот метод одновременно самый надежный, простой и дешевый.

Аттестация УФ-систем методом биодозиметрии. Критерием надежности УФ-обеззараживания является доза облучения, обеспечиваемая во всем объеме обрабатываемой воды. В условиях идеальной модели доза облучения зависит от УФ-интенсивности, расхода и пропускания воды на длине 254 нм. Однако на практике распределение дозы облучения в зоне обеззараживания неоднородно. Расстояние между УФ-лампами, геометрия зоны облучения оказывают значительное влияние на дозу облучения, т. е. на эффективность обеззараживания. УФ-установки, имеющие одинаковое количество УФ-ламп и равнозначную мощность, могут обеспечивать разную дозу облучения за счет конструктивных отличий.

Для определения фактической дозы облучения УФ-систем в Европе и Америке используется метод биодозирования. Суть метода заключается в определении дозы облучения по достигаемой степени инактивации микроорганизмов.

В настоящее время существует несколько протоколов проведения аттестационных тестов биодозирования, разработанных Австрийским институтом стандартов (ONORM M 5873-2), Агентством по защите окружающей среды США US EPA (Draft 6/03), Германской ассоциацией по проблемам воды и газа (DVGW). Протоколы имеют некоторые различия в обработке результатов и проведении процедуры, однако в целом сопоставимы.

В 2006 г. серия оборудования НПО "ЛИТ" на амальгамных лампах успешно прошла процедуру аттестации по протоколу ONORM M 5873-2, подтвердив высокий уровень своей продукции в соответствии с мировыми стандартами. Аттестация серии оборудования УДВ-А проводились на базе испытательного стенда Венского института гигиены и микробиологии (Австрия).

В процессе тестирования проверяется соответствие заявленных технических параметров оборудования при минимальном, среднем и максимальном расходах воды, в условиях снижения мощности УФ-ламп и снижения коэффициента пропускания воды в рамках границ, указанных производителем.

Для проведения испытаний производитель оборудования представляет зависимость дозы облучения от расхода и коэффициента пропускания воды и диапазон допустимых условий эксплуатации, при которых будет обеспечиваться заданная доза облучения. Также производитель представляет данные о снижении мощности УФ-ламп к концу срока службы.

Испытания проводятся в проточном режиме эксплуатации, в процессе которого на установку УФ-обеззараживания подается вода, зараженная тест-микроорганизмом в концентрации порядка 106 - 107 КОЕ/л. В качестве тест-микроорганизма используются споры бактерий Bacillus subtilis. Кривая инактивации спор B. subtilis позволяет производить количественное определение дозы облучения эквивалентной снижению концентрации спор в диапазоне от 20 до 60 мДж/см².

Определение дозы облучения производится калибровочной кривой чувствительности микроорганизмов, полученной в лабораторных условиях идеальной модели УФ-системы.

Процедура определения дозы облучения биодозиметрией может быть использована как для сточной, так и для питьевой воды. Однако в случае обеззараживания питьевой воды аттестации УФ-систем уделяется особое внимание. При обеззараживании сточных вод доза облучения по степени инактивации микроорганизмов может быть определена в любой момент, так как на УФ-обеззараживание постоянно поступает вода, содержащая высокие концентрации микроорганизмов, которые после УФ-обеззараживания не должны превышать установленного нормами уровня. Снижение дозы облучения на станции УФ-обеззараживания сточных вод будет заметно по снижению эффективности обеззараживания.

Аттестация УФ-систем на соответствие дозы облучения является обязательной процедурой для оборудования, применяемого для обеззараживания питьевой воды в странах Европейского союза и США. В России практика аттестации УФ-систем не используется. Тем не менее заказчик должен учитывать, что наличие у производителя оборудования аттестации на соответствие дозы облучения является объективным подтверждением надежности УФ-системы. В России применение УФ-оборудования регламентировано и рекомендовано Министерством природных ресурсов РФ, Главгосэкспертизой России, НТС Госстроя России, Российской ассоциацией водоснабжения и водоотведения, НИИ гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана, территориальными органами соответствующих федеральных служб и ГЦСЭН.

НПО "ЛИТ" также выпускает УФ-оборудование для обеззараживания воздуха и поверхности: облучатели открытого типа, рециркуляторы воздуха закрытого типа, бактерицидные УФ-модули для систем вентиляции и кондиционирования и др. Они эффективно применяются в промышленности, медицинских, образовательных, спортивных и общественно-культурных учреждениях и т. п.