Бланки-заявки на подбор очистного оборудования  

Промышленные системы водоподготовки
Системы очистки воды для квартир и коттеджей
Мембранное оборудование
Фильтрующие материалы
Работа с Юридическими лицами
Работа с Физическими лицами
Сервисная служба
Объекты внедрения
Наши партнеры
О компании
Вакансии
Новости
  
Заявки на подбор оборудования
Как связаться с нами?



  Новости 
2013.12.31
С Новым годом и Рождеством!
2013.03.21
О важности питьевой воды
2013.02.25
Фильтруйте воду
2012.12.29
С Новым годом!
2012.11.19
Как обстоят дела с качеством воды в Санкт-Петербурге?
2012.09.22
Нам 16 лет!
2011.05.10
Интересное о воде - 2



   Словарь терминов: 
Цветность
Оттенок или окраска, приданная воде растворенными веществами, и не удаляемая механической фильтрацией; чаще всего вызвана растворенным органическим веществом, но может быть вызвана и растворенным минеральным веществом.


Ультрафиолетовая дезинфекция воды в промышленности 10-94

B. М. АЛЬШИН, зам. директора Энергетического производства ПО "АвтоВАЗ";
C. В. ВОЛКОВ, инж. (Ростовводоканалпроект);
А. В. КАЛИНСКИЙ, гл. инженер Энергетического производства ПО "АвтоВАЗ";
С. В. КОСТЮЧЕНКО, канд. физ.-мат. наук (НПО "ЛИТ", МФТИ);
Н. Н. КУДРЯВЦЕВ, д-р физ.-мат. наук;
И. В. ФИЛЮГИН, канд. физ.-мат. наук (МФТИ)

До настоящего времени хлорирование продолжает оставаться основной промышленной технологией дезинфекции при обработке сточных вод, подготовке хозяйственно-питьевой воды и в ряде других производственных процессах водоподготовки. Однако этот метод имеет значительные недостатки.

Во-первых, в последние годы выявлены популяции микроорганизмов, нечувствительных к хлорированию. Во-вторых, остаточный хлор и особенно его соединения, например диоксины, являются сильными канцерогенами и образуются при взаимодействии природных фенольных соединений, находящихся в воде с хлором, вводимым в нее. Попадание диоксинов в организм человека приводит к ослаблению иммунной системы и снижению сопротивляемости организма к инфекционным заболеваниям. Эти проявления наблюдаются при малых концентрациях диоксинов в воде (на пределе чувствительности традиционно используемых анализаторов примесей).

Данная проблема особенно остро стоит перед водным хозяйством России, где интенсивное строительство гидросистем привело к затоплению лесных и болотистых массивов. Гниение затопленных органических остатков вызывает появление большого числа фенольных соединений в воде, что способствует увеличению количества диоксинов при ее хлорировании. Повышаются требования к безопасности и надежности хлораторных установок на водоочистных комплексах, особенно в городах и на крупных промышленных объектах. В связи с этим внедрение в промышленность альтернативных хлорированию технологий обеззараживания воды является актуальной задачей. Наиболее интенсивно развиваются технологии озонирования и ультрафиолетовой (УФ) обработки (в ряде случаев системы, совместно использующие воздействие озона и УФ-облучения). Каждая из этих технологий обладает преимуществами и недостатками по приемлемости в технологическом процессе, по характеру воздействия на воду и его последствиям по экономической эффективности, по сложности оборудования и его надежности, по квалификационному уровню эксплуатации, по энерговооруженности, по возможностям и затратам на внедрение технологии в действующую систему водоочистки.

В 50-70-е годы в России рядом научных и производственных коллективов (АКХ им. К. Д. Памфилова, Вяземский и Загорский машиностроительные заводы, водопроводные станции в Башкирии и др.) был успешно проведен цикл НИР и ОКР по развитию технологии УФ-дезинфекции, в том числе для подготовки хозяйственно-питьевой воды в промышленных масштабах. Созданы и прошли испытания крупные УФ-системы с расходом до 3000 м3/ч. Тем не менее уровень отечественной светотехники и электротехники в то время не позволил решить ряд принципиальных технологических задач, вследствие чего развитие УФ-технологии для систем водоочистки и водоподготовки было практически приостановлено.

УФ-метод нашел применение лишь при обработке артезианской воды в системах с малыми и средними расходами, а также в специальной водоподготовке в приборостроении, пищевой и медицинской промышленности, на судовых и других автономных объектах. В среде производственников, разработчиков и технологов сложилось устойчивое представление, что УФ-дезинфекция является технологией малых расходов и специальных систем водоподготовки.

Начиная с 80-х годов на Западе технология УФ-дезинфекции на основе новых достижений в свето- и электротехнике интенсивно развивается для водоочистки и водоподготовки крупных промышленных систем, налажен выпуск серийного оборудования. Применение этой технологии регламентируется стандартами [1]. Цель настоящей статьи – стимулировать анализ современного состояния и перспектив развития технологии УФ-дезинфекции воды для очистки и подготовки в промышленных масштабах. Авторы представляют научные группы и производственные коллективы НПО "ЛИТ", Энергетического производства АО "АвтоВАЗ", Московского физико-технического института, АО "Рос-товводоканалпроект", которые работают в области развития данной технологии.

Основные физические принципы и технологические аспекты УФ-дезинфекции воды. УФ-излучение в диапазоне 200-300 нм губительно действует на микроорганизмы. Максимальное гербицидное воздействие находится в области длин волн 250-260 нм [2-4]. Гибель бактерий происходит в основном за счет необратимых повреждений молекул ДНК. Помимо ДНК УФ-излучение воздействует и на другие структуры клеток. Так, отмечается повреждение РНК в бактериях, в результате которого замедляется синтез. Одновременно с разрушением протекают и процессы восстановления – темновое восстановление и "фотореактивация". Дезактивация определяется совокупностью этих процессов. В практически важном диапазоне доз облучения степень дезактивации (отношение конечной концентрации микроорганизмов к их начальной концентрации до облучения) определяется соотношением

N/No = exp(-Et/k),

где Et – доза облучения (произведение интенсивности излучения на время облучения); к – сопротивляемость микроорганизмов.

Различные микроорганизмы обладают разной сопротивляемостью по отношению к УФ-облучению. В настоящее время накоплен обширный материал по УФ-воздей-ствию на различные микроорганизмы [4]. В табл. 1 представлены дозы облучения для некоторых микроорганизмов, обеспечивающие степень дезактивации, равную 10~3. Чаще всего при расчете УФ-аппаратов для дезинфекции воды ориентируются на степень дезактивации по E-coli, так как последние обладают одной из самых высоких сопротивляемостей в ряду патогенных . систем. С учетом экспоненциальной зависимости степени дезактивации от дозы облучения и обычно более низкой концентрации других патогенных микроорганизмов общий анализ по E-coli обеспечивает надежность оперативного контроля за работой УФ-аппарата.

Радиобиологические и химические исследования показали отсутствие нежелательных последствий при дозах УФ-облучения, значительно превышающих практически необходимые для дезинфекции. Это является важнейшим преимуществом УФ-дезинфекции по сравнению с окислительными технологиями (хлорирование, озонирование) [5]. Проникновение УФ-излучения бактерицидного диапазона в воду определяется ее физико-химическими свойствами. Подробные данные по пропусканию воды в зависимости от содержания солей железа, концентрации взвешенных частиц, цветности представлены в [б]. Исходя из западного опыта эксплуатации промышленных УФ-систем на различных водах приемлемыми с эксплуатационной и энергетической точек зрения являются воды с содержанием взвешенных частиц не более 30 мг/л, цветностью не более 50-60°, содержанием железа не более 2-3 мг/л. Именно эти характеристики определяют границу возможного использования технологии УФ-дезинфекции воды.

Существуют три принципиальных схемы обработки воды в УФ-аппаратах: открытые УФ-лампы расположены над текущим потоком либо рядом с падающим потоком воды; лампы окружают поток, проходящий через кварцевую (либо другую, прозрачную для УФ-излучения) трубу; лампы в прозрачном чехле погружены в поток и обтекаются им. Конструкция аппарата определяется свойствами воды, необходимым расходом, схемой и условиями включения УФ-комплекса в систему водоочистки. За рубежом накоплен значительный конструкторский, технологический и эксплуатационный опыт создания автоматизированных УФ-комплексов, использующих перечисленные выше схемы.

Ключевой проблемой является наличие высокоэффективных источников УФ-излучения бактерицидного диапазона. Широкое применение в УФ-аппаратах нашли лампы на парах ртути с инертными газами – так называемые лампы на дуге низкого и среднего давления. Лампы на дуге низкого давления преобразуют ~30 % подводимой электроэнергии с учетом потерь на пускорегулирующей аппаратуре в УФ-излучение линии ртути с длиной волны 253,7 нм, которое близко к максимальной бактерицидной эффективности [2]. Ресурс УФ-излучате-лей низкого давления достигает 10 тыс. ч, при этом спад интенсивности излучения бактерицидного диапазона к концу срока службы составляет не более 20 %. Питание пускорегулирующей аппаратуры осуществляется сетевым напряжением 110, 220, 380 В. Рабочая температура колбы лампы составляет 40-50 °С. Основным недостатком ламп является малая единичная мощность – 30-100 Вт, поэтому в крупных УФ-комплексах их требуется большое количество: одна лампа на 1-10 м3/ч обрабатываемой воды.

Тип ламп, основанный на использовании дуги среднего давления, отличает высокая единичная мощность – 1-10 кВт, высокие температуры колбы – 200-600 °С, низкий (2-5 %) КПД преобразования электроэнергии в УФ-излучение бактерицидного диапазона (100-500 Вт), ресурс 1000-5000 ч.

Выбор типа ламп осуществляется исходя из масштабов установки и конкретных технических условий эксплуатации УФ-комплекса дезинфекции воды. С развитием УФ-технологии в мире интенсифицировано создание УФ-ламп бактерицидного диапазона с высокими значениями единичной мощности и КПД преобразования электроэнергии в излучение [5]. Примером являются лампы фирмы "Браун Бовери", имеющие при потребляемой электрической мощности ~1 кВт мощность УФ-излучения бактерицидного диапазона "250 Вт. К сожалению, несмотря на все преимущества такие ламповые системы остаются слишком дорогостоящими, хотя находят применение в действующих УФ-комплексах дезинфекции воды.

Выбор лампы в свою очередь определяет конструкцию камеры обработки и условия обтекания и охлаждения ламповой системы. В нашей стране существовало мнение о быстром загрязнении кварцевого чехла лампы, в частности, из-за перегрева лампы и неверно выбранных условий обтекания и охлаждения. К настоящему времени опыт эксплуатации УФ-комплексов за рубежом свидетельствует о том, что кварцевые чехлы загрязняются незначительно. Отработаны технологические приемы (механические, химические и т. д.) очистки кварцевых чехлов. Периодичность очистки определяется свойствами обрабатываемой воды и обычно составляет от нескольких недель до нескольких месяцев при непрерывной эксплуатации.

Расчет необходимых доз УФ-облучения при конструировании УФ-аппарата осуществляется на основании данных о ламповой системе и свойствах обрабатываемой воды. Даже небольшой запас мощности обеспечивает многократный запас степени обеззараживания ввиду экспоненциальной зависимости последней от дозы облучения [2]. Совокупные энергозатраты на поток в 1 м3 на современных УФ-комплексах составляют: для сточных вод 50-100 Вт, для источников поверхностного водоснабжения 15-50 Вт, для артезианской воды 2-10 Вт [1-8]. В крупных УФ-комплексах дезинфекции воды применяют модульный тип компоновки с резервными УФт блоками. При возможности использования открытого канала наиболее распространенной, дешевой и удобной в эксплуатации является кассетная система блока ламп, погружаемая в лоток. Непрерывный автоматический контроль за дозой УФ-облучения и расходом позволяет не только гарантированно обеспечивать высокую степень дезинфекции воды, но и эффективно регулировать энергопотребление.

Интенсивное внедрение УФ-дезинфекции воды и сточных вод в зарубежные муниципальные системы началось 10-15 лет назади было связано с достижением конкурентоприемлемых параметров в эксплуатации: энергозатрат, надежности, безопасности и т. д. по сравнению с альтернативными технологиями обеззараживания, такими, как хлорирование. Причем эксплуатационные расходы не превышают соответствующих затрат для технологии хлорирования [7; 8]. Поэтому за рубежом идут на некоторое увеличение затрат на модернизацию сооружений и переход на системы УФ-дезинфек-ции. За последние 10 лет в США, Канаде и Западной Европе пущены и действуют около 150 УФ-станций обработки воды с расходом от 10 до 350 тыс. м3/сут и создаются еще более производительные системы. Рост числа патентов в данной области опережает практически все другие методы обработки воды, что является одним из основных показателей развития данной технологии (табл. 2).

Интенсивное внедрение УФ-дезинфекции воды происходит из-за отсутствия побочных эффектов в силу физико-биологического механизма обеззараживания в отличие от окислительных технологий (хлорирование, озонирование). Даже когда при озонировании отрицательные последствия менее велики, чем при хлорировании, все же опыт эксплуатации и исследований свидетельствует об опасности воздействия озона. В ряде случаев (в зависимости от специфики и состава примесей в обрабатываемой воде) зафиксировано образование ингредиентов, по отрицательному воздействию не уступающих диоксинам (например, рост концентрации бро-матов при озонировании).

Основные преимущества УФ-технологии дезинфекции воды в средних и больших объемах следующие.

1. Энергозатраты в промышленных УФ-системах составляют: 50-100 Вт"ч/м3 сточной воды; 15-50 Вт"ч/м3 воды из поверхностных источников водоснабжения; 2-10 Вт"ч/м3 воды из подземных источников водоснабжения, т. е. в 3-4 раза ниже совокупного энергопотребления озонаторных систем.

2. Степень УФ-дезинфекции не линейно, а экспоненциально растет с увеличением дозы УФ-излучения, поэтому незначительно (единицы – десятки %) увеличение УФ-мощности при заданном расходе обрабатываемой жидкости в несколько раз улучшает степень дезинфекции. В случае передозировки в облучении отсутствуют отрицательные эффекты в отличие от окислительных технологий.

3. Современные УФ-комплексы на основе дуговых ламп низкого либо среднего давления работают напромышленном питании с напряжением ПО, 220, 380 В, озонаторные комплексы – от 8 до 30 кВ, что приводит к обеспечению более высоких требований по электробезопасности и квалификации обслуживающего персонала.

4. Современные бактерицидные ламповые системы и их пускорегулирующая аппаратура обеспечивают высокую степень надежности и простоту эксплуатации УФ-комплексов дезинфекции, а автоматизация крупных систем, требующая регулировки исключительно электрических параметров, существенно проще, надежнее и дешевле, нежели в технологиях, применяющих в качестве окислителей хлор или озон.

5. Отсутствие газообразного ("либо жидкого) опасного технологического ингредиента (озон, хлор) при УФ- дезинфекции воды обеспечивает принципиально больший запас безопасности и надежности системы.

6. УФ-комплексы дезинфекции и их периферийные устройства по компактности не уступают, а в ряде случаев превосходят системы хлорирования и озонирования.

7. При внедрении УФ-технологии дезинфекции в действующие системы водоочистки и водоподготовки не требуется специального разнесения подобъектов комплекса, создания дополнительных систем вентиляции, специального защитного оборудования, удовлетворения специальных требований для работы с высоким напряжением, что особенно тяжело в помещениях с открытым водным зеркалом. Необходимость проведения вышеуказанных мероприятий при внедрении технологии озонирования существенно удорожает проект, а зачастую превосходит стоимость озонаторного комплекса обработки воды.

8. Использование УФ-дезинфекции не меняет окислительных характеристик воды в отличие от хлорирования и озонирования, тем самым исключается необходимость использования дополнительных добавок для достижения "устойчивости" воды и повышается ресурструбопроводов и арматуры.

Несмотря на значительные преимущества УФ-дезинфекции воды перед "окислительными" технологиями, прежде всего озонированием, она обладает некоторыми принципиальными ограничениями:

  • УФ-обработка воды обладает слабо выраженным последствием. Применение исключительно УФ-дезинфекции в промышленных системах подготовки питьевой воды осуществляется лишь при определенных требованиях на водопроводные магистрали, системы хранения воды и т. п. Поэтому на крупных промышленных станциях подготовки питьевой воды, где применяется УФ-дезинфекция, как и при озонировании, обычно используют дехлорирование либо оно присутствует в резерве (например, станция подготовки питьевой воды Айлсбери, Англия, 55 тыс. м3/сут);
  • приемлемыми с точки зрения энергетической целесообразности применения УФ-дезинфекции принято считать следующие характеристики воды: цветность не более 50-60"; взвешенные вещества не более 30 мг/л; содержание солей железа не более 2-3 мг/л. Именно эти характеристики определяют границу, где УФ-технология дезинфекции продолжает оставаться конкурентоспособной. Другие условия требуют применения других технологий .

Выводы

Выбор технологии обеззараживания воды и ее внедрение в действующие очистные сооружения всегда должны быть предметом детального исследования и проработки. Внедрение данной технологии и затраты, связанные с ней экономически и экологически, обоснованными являются только тогда, когда другими средствами невозможно решить поставленные задачи водоочистки и водоподготовки. Выдвигаемый применительно к обеззараживанию воды в западной литературе тезис "там, где не проходит ультрафиолет, нужен озон" более верен, но столь же популистичен. Анализ научного и производственного западного опыта последних лет показывает, что не конкуренция этих двух технологий, а их разумный симбиоз позволяет решать не разрешаемые в некоторых случаях традиционными технологиями задачи водоочистки и водоподготовки. Использование мирового опыта в этой области в промышленных масштабах, накопление научного, производственного и эксплуатационного опыта в России на новой элементной и технологической базе путем создания и отработки крупных УФ-комплексов позволят в ближайшее время приступить

© В. М. Альшин, С. В. Волков, А. В. Калинский, С. В. Костюченко, Н. Н. Кудрявцев, И. В. Филюшн, 1994


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ultraviolet Microbiological Water Treatment Systems. Standart Nomber 55, NSFI.
2. Meu1mrans С. С E. The Bazic Principles of UV-Disinfection of Water // Ozone Science and Engineering. 1987. V. 9.
3. HaveIuar A. H., P о t-H ogeboomW. M., Кооt W., Pоt R. F. – Specific Bacteriophages as Indicators of the Disinfection Efficiency of Secondary Effluent with Ultraviolet Radiation // Ozone Science Engineering. 1987. V. 9.
4. RоуL Wо1fe. Ultraviolet Disinfection of Potable Water // Environ. Sci. Technol. 1990. V. 24.
5. KruithofJ. C, R. Chr. van der Leer, Hijen W. A. M. Practical Experiences with UV-Disin-fection in the Netherlands // J Water SRT – Agua. 1992. V. 41.
6. Соколов В. Ф. Обеззараживание воды бактерицидными лучами.- М.: Стройиздат, 1964.
7. Impulse Power UV-Radiation Source Pumped by the Ionization Waves for the Bacteriological Disinfection of Water / I. V. F i 1 i о u g u i n e, S. V. К о s -tiouchenko, N. N. Koudriavtsev and e t s. // SPIE. 1993. V. 2107.
8. Кirkwa1d D. Disinfection with Ultraviolet Radiation Givil Engineering // ASCE. 1984. V. 54.
9. JhackerG. Large-Scale UV-Disinfection System Arrives in New Zealand // WWI. 1992. V. 3.







Телефон Вашего консультанта:
+7 812 320 44 20
  Санкт-Петербург 
  Адрес?



–  Cправочная информация.
–  Статьи по водоподготовке.
–  Словарь терминов.


Новые возможности
в подборе технологии водоподготовки






Чистая вода

"Чистая вода" круглый год для всего дома или квартиры...


© 1996-2010 Группа компаний «WaterLand group» - Водоподготовка, системы водоочистки.
197136, Россия, Санкт-Петербург, ул. Всеволода Вишневского дом 12, литера A, офис 601   Телефон/Факс: +7 812 320 44 20
Яндекс.Метрика    Рейтинг@Mail.ru   Rambler's Top100