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: 
Аэрация
Процесс при котором воздух тесно контактирует с водой, путем распыления воды в воздухе, или пропуская пузырьки воздуха через воду. Аэрация может использоваться при насыщении воды кислородом для окисления таких веществ как железо, или способствовать удалению из воды растворенных газов, таких как двуо...


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






Грязная вода

Может дело не в Вас, а в воде которой Вы пользуетесь ...


© 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