Оборудование для обработки воды
озоном и ультрафиолетом
Оборудование для обработки воды озоном и ультрафиолетом

Определение минимальной эффективной ультрафиолетовой дозы облучения. Модельное облучение.


Иванов А.С.,
Ведущий инженер
ООО «SUGROUP», г. Киев

Технология ультрафиолетового облучения при обеззараживании питьевой и сточной воды применяется достаточно широко. Ультрафиолет действительно может являться непреодолимым барьером по отношению ко всем известным микроорганизмам, в том числе он весьма эффективен и против микроорганизмов устойчивых к воздействию химических препаратов. Очевидно, что появление патогенных микроорганизмов в конечном продукте крайне не желательно, а зачастую опасно для жизни и здоровья человека.


Однако, для того, чтобы УФ оборудование реально справлялось с поставленной задачей необходимо правильно задать мощность бактерицидного излучения, обеспечивающую требуемый эффект обеззараживания. На сегодняшний день разработаны нормативные документы регламентирующие минимальные дозы УФ облучения для вод различного происхождения и назначения. Выбор дозы УФ-облучения определяют характером и качеством воды, поступающей для обеззараживания. Одним из таких документов является Методические указания МУК 4.3.2030 – 05 «Санитарно-вирусологический контроль эффективности обеззараживания питьевых и сточных вод УФ-облучением». В частности для обеззараживания бытовых и городских сточных вод должна применяться УФ доза не менее 30 мДж/см2. Но на практике матрица воды настолько уникальна, что данной дозы может быть как более чем достаточно, так и не достаточно вовсе.
Как известно, основным параметром определяющим мощность УФ оборудования является коэффициент пропускания бактерицидного излучения, иначе говоря - это прозрачность воды для длины волны в 254нм.


Коэффициент пропускания ультрафиолетового излучения (обычно выражается в %) отражает способность взвешенных твердых частиц и растворенных веществ препятствовать проникновению ультрафиолетового света в толщу воды.


Чем больше ультрафиолетового света будет поглощаться веществами содержащимися в воде, тем ниже будет коэффициент пропускания, (таким образом, будет снижать эффект дезинфекции). Кроме того, при меньшей способности ультрафиолетового пропускания требуется большая мощность ультрафиолетового излучения для обеспечения той же дозы ультрафиолетового излучения.


Анализируя график, представленный на рис.1 можно увидеть закономерность: при облучении глубоко очищенной воды, можно обеспечить более высокую УФ дозу. График построен на основе экспериментальных данных, полученных специалистами WEDECO.

Рисунок 1. Диаграмма производительности УФ системы.

Зависимость обеспечиваемой Дозы облучения от коэффициента пропускания.

В значительной степени на коэффициент пропускания оказывают влияние такие параметры как железо, марганец, взвешенные вещества, углеводороды.


Концентрация взвешенных частиц имеет большое значение при проектировании систем ультрафиолетовой дезинфекции сточных вод: частицы могут препятствовать воздействию ультрафиолетового излучения на патогенные микроорганизмы, которые находятся в их порах. В результате, определенное количество необезвреженных патогенных микроорганизмов может пройти через системы ультрафиолетовой дезинфекции. При применении других технологий обеззараживания воды (таких как, использование хлора или озона) возникает та же проблема в связи с эффектом затенения патогенных микроорганизмов во взвешенных частицах, что приводит к ограничению степени дезинфекции. При воздействии на сточные воды различными дозами мощности ультрафиолетового излучения можно наблюдать сглаживание кривой эффективности дезинфекции. В этом случае, каждое последующее повышение значения дозы облучения не приводит к заметному достижению более высокого уровня дезинфекции. Такое сглаживание объясняется остаточной концентрацией бактерий, которые удерживаются и “защищаются” взвешенными частицами.


Имея портативный прибор, измерить коэффициент пропускания в реальном источнике воды не представляет труда. А знание реальной прозрачности воды для УФ предопределит выбор системы, причём вполне конкретной мощности, это позволит сэкономить электроэнергию расходуемую на «пересвечивание воды» ультрафиолетом.


Но стоит рассмотреть такое понятие как «минимальная эффективная ультрафиолетовая доза облучения» . Это такое минимальное значение дозы ультрафиолета, при котором достигается требуемый эффект снижения содержания микроорганизмов в образце воды до норм СанПиН, либо некоторые микроорганизмы не обнаруживаются вовсе.


В компании WEDECO разработана уникальная установка «CBD», позволяющая задавать анализируемым образцам воды строго фиксированные дозы ультрафиолетового облучения, см. рис.2.

Рисунок 2. CBD - установка модельного облучения


Доза облучения выбирается в зависимости от концентрации микроорганизмов, взвешенных веществ и многих других параметров исходной воды. Очень важно учитывать количество взвешенных твердых частиц: при меньшем количестве взвешенных частиц требуется меньшая доза ультрафиолетового излучения.


Модельное облучение, как правило, проводится для нескольких образцов воды, Каждому последующему образцу воды задаётся УФ доза с определённым шагом, значение которого может составлять 5-10 мДж/см2. После чего все образцы воды сразу же сдаются в лабораторию на микробиологический анализ.

По результатам анализа стоится график эффективности применения УФ. Пример подобного графика отображён на рис.3.

Рисунок 3. График эффективности применения УФ

В данном случае было проведёно модельное облучение сточной воды с коэффициентом пропускания 55-58%. И по результатам оставшейся в облучённых образцах воды микробиологии стало возможным определить то минимальное значение УФ дозы, при котором начинают выполняться требования СанПиН 2.1.5.980-00 «Гигиенические требования к охране


поверхностных вод». Минимальная эффективная ультрафиолетовая доза облучения составила 37,5 мДж/см2. Данный подход применим как для питьевой, так и для сточной воды. На основании проведённого модельного облучения составляется отчёт и разрабатываются рекомендации для выбора УФ системы.


Проведение подобных лабораторных испытаний позволяет достоверно определить то значение мощности бактерицидного излучения, которое обеспечивает реальный эффект обеззараживания очевидный для заказчика УФ-оборудования. Полученное значение минимальной эффективной ультрафиолетовой дозы облучения позволит правильно подобрать оптимальную конфигурацию основного оборудования. Позволит достичь надёжного результата. Немаловажным остаётся и будущий экономический эффект, так как для вполне определённого источника воды не придётся опрометчиво закупать лишнее УФ оборудование, а также нести все дополнительные затраты в ходе его эксплуатации.