УФ обеззараживание в водоподготовке

Вне зависимости от целевого назначения систем водоподготовки – для питьевой, хозяйственно-бытовой воды, технических и оборотных вод промышленных предприятий, воды для производства напитков, рециркуляционных систем бассейнов, аквапарков - УФ обеззараживание, как в виде автономного процесса, так и в совокупности с другими процессами водоочистки должно осуществляться с помощью сертифицированных установок, разработанных и адаптируемых под требования соответствующих нормативно-правовых актов для воды конкретного качества в ходе проектирования профильными структурами на основе отбора и бактериологического исследования проб и выполнения расчетов. Обусловлено это тем, что:

• микробиологические исследования последних 3-4 десятков лет в разных странах подтверждают повышение устойчивости патогенной микрофлоры к воздействию УФ-облучения примерно в 4 раза и потому в ряде развитых стран мира (США, Канаде, Великобритании, Франции и т.д.) регламентирована минимальная экспозиция облучения 40 мДж/см², а при проектировании комплексов обеззараживания воды экспозиция смещается в интервал от 70 до 100 мДж/см², в то время, как МУК 4.3.2030-05 «Санитарно-вирусологический контроль эффективности обеззараживания питьевых и сточных вод УФ-облучением» устанавливает для питьевой воды регламентированного качества (см. таблицу здесь) из подземных источников I класса (по ГОСТ 2161-84) экспозицию 16 мДж/см², а для воды из подземных источников II , III класса (по ГОСТ 2161-84) и поверхностных источников 25 мДж/см²;
• комплектные установки УФ обеззараживания воды собираются из бактерицидных ламп разного давления и мощности при определенном расходе воды и с различным расстоянием между лампами в зависимости от коэффициента пропускания воды в УФ-С диапазоне, зачастую с локализацией по резонансной длине волны 254 нм, причем для разработки используются нормированные требования к качеству обрабатываемой воды по прозрачности (мутности, цветности).

Рис. Зависимость энергетической освещенности ламп от толщины слоя воды (для дистиллированной воды по ГОСТ 6709-72).

Однако в действительности кроме коэффициента пропускания для эффективной дезинфекции воды важно:

• значение концентрации твердых частиц в обрабатываемой воде – взвешенных твердых веществ (Total Suspended Solids - TSS), общего содержания растворенных веществ (Total Dissolved Solids - TDS), фиксированных твердых частиц (Total Fixed Solids - TFS) и т.д. – способных, как «затенять» вирусы и бактерии, так и наслаиваться на колбах трубок, снижая энергетическую освещенность и, соответственно эффективную бактерицидную освещенность ламп установок;

• температура обрабатываемой воды, которая должна находиться в пределах не ниже 4 °С и не выше 27 °С для эффективного воздействия на патогенную микрофлору;
• величина и стабильность сетевого напряжения, поскольку снижение напряжения на 10% приводит к снижению энергетической освещенности на 15%.

Рис. Зависимость энергетической освещенности лампы ДРБ-8 с колбой из кварцевого стекла и лампы ДРБ8-1 с колбой из увиолевого стекла от сетевого напряжения.

Справка: De facto снижение энергетической освещенности в процессе эксплуатации для ламп с колбами из увиолевого стекла составляет 13 ÷ 15% на каждые 1000 часов работы, для ламп с кварцевой колбой - 10 ÷ 12% на каждые 1000 часов работы, причем эти величины могут возрасти при больших значениях TSS, TDS, TFS, недостаточном охлаждении колбы (повышенной температуре обрабатываемой воды), уменьшении напряжения питания (или частых провалах напряжения) и т.д. Отчасти эти негативы нивелируются:

• применением специальных конструкций проточных установок, где перпендикулярное расположение патрубков на входе или на входе и выходе относительно потока воды в зоне обеззараживания формирует турбулентность потока, обеспечивающую лучшую эффективную бактерицидную освещенность микроорганизмов и удаление наслоений на колбах труб;

Рис. Конструкции установок с перпендикулярным расположением патрубков на входе или на входе и выходе относительно потока воды в зоне обеззараживания.

• применением химической промывки модулей установки для удаления наслоений на колбах;

Рис. Конфигурация УФ установки DUV-N универсального использования для обеззараживания природных, промышленных и сточных вод, рециркуляционной воды в бассейнах и аквапарках, где: 1 – бактерицидная лампа с амальгамой и уплотнением; 2 – шкаф управления с электронной пускорегулирующей аппаратурой; 3 – датчики температуры воды и интенсивности УФ излучения; 4 - место отбора проб для биологического анализа непосредственно при работе установки; 5 – система химической промывки модуля с лампами.

• стабилизацией напряжения, подогревом или охлаждением обрабатываемой воды до уровня оптимальной температуры и пр.
• нормативы по микробиологическим и паразитологическим показателям в отраслевых СанПиН, МУК и МУ разные не только по величине, но и по числу титруемых показателей.

Так, СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» устанавливает в пакете микробиологических показателей качества питьевой воды число термотолерантных колиформных бактерий, общих колиформных бактерий, общее микробное число и отсутствие колифагов. В то же время СанПиН 2.1.4.1116-02 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в емкости. Контроль качества», по сути, регламентирующий воду для производства пива/безалкогольных напитков (по ТИ 10-5031536-73-10 «Технологическая инструкция по водоподготовке для производства пива и безалкогольных напитков») и производство водки (по ТР-10-04-03.09-88 «Пределы допустимого содержания компонентов воды, используемой для приготовления водок» и ТИ 10-04-03-07-90 «Показатели технологической воды для приготовления водок на экспорт») определяет большее число показателей для воды двух категорий: первой - воды питьевого качества (независимо от источника ее получения), безопасной для здоровья, полностью соответствующей критериям благоприятности органолептических свойств, безопасности в эпидемическом и радиационном отношении, безвредности химического состава и стабильно сохраняющей свои высокие питьевые свойства; высшей – воды, безопасной для здоровья и оптимальной по качеству из самостоятельных, как правило, подземных, предпочтительно родниковых или артезианских, водоисточников, надежно защищенных от биологического и химического загрязнения;

Таблица. Нормативы по микробиологическим и паразитологическим показателям качества питьевой воды СанПиН 2.1.4.1074-01.

Таблица. Нормативы по микробиологическим и паразитологическим показателям качества питьевой воды СанПиН 2.1.4.1116-02.

• тестирование установок по коэффициенту пропускания по резонансной длине волны 254 нм, в действительности не дает реального представления об эффективности обеззараживания и часто заставляет выбирать установки большей мощности, чем необходимо, поскольку de facto ключевыми показателями эффективности воздействия УФ излучения являются спектральная плотность энергетической освещенности (СПЭО) и эффективная экспозиция бактерицидного УФ излучения, которые согласно ГОСТ Р 8.760-2011 «ГСИ. Измерение энергетических и эффективных характеристик ультрафиолетового излучения бактерицидных облучателей. Методика измерений» напрямую зависят от спектрального коэффициента относительной бактерицидной эффективности, различного для разных длин волн УФ-С диапазона. Причем наибольшие значения спектрального коэффициента относительной бактерицидной эффективности имеют волны длин 260 – 275 нм, а значит благодаря реальному буферному запасу эффективной экспозиции бактерицидного УФ излучения по результатам полигонных испытаний можно подобрать более экономичную установку по потреблению энергии.

Таблица. Спектральные коэффициенты относительной бактерицидной эффективности Kbact (λ) по ГОСТ Р 8.760-2011.

• теоретические расчеты установок УФ обеззараживания даже на основе исследований качества проб конкретной воды предельно сложные, требуют большого времени и инвестиций, поскольку необходимо учесть огромное количество факторов, как в самой системе, так и внешних, и поэтому производителя-инсталляторы оборудования УФ обеззараживания: подбирают оптимальную по энергосбережению установку исключительно на базе исследования проб воды до и после обеззараживания, обеспечивая соответствие качества воды на выходе требованиям СанПиН для конкретной системы водоподготовки.

Установки УФ обеззараживания для водоподготовки компании ООО «Эко-Центр» - погружаемые для напорных систем с параллельным и/или перпендикулярным расположением ламп относительно потока воды в обеззараживаемой зоне:

• Серия УДВ/K– УФ оборудование для воды с низким коэффициентом пропускания; УФ излучения (30% ⩽τ⩽ 65%);
• Серия УДВ/B– УФ оборудование для воды со средним коэффициентом пропускания УФ излучения (60% ⩽τ⩽ 80%);
• Серия УДВ/E– УФ оборудование для воды с высоким коэффициентом пропускания УФ излучения (75% ⩽τ⩽ 95%);
• Серия УДВ/A– УФ оборудование для воды со сверхвысоким коэффициентом пропускания УФ излучения (τ⩾ 85%);

Рис. Установки группы УДВ для серий Е, В, К высокой производительности и N малой и средней производительности в трех основных модификациях Z, U, L с рабочим давлением до 10 атм. (под заказ до 20 атм). Установки малой и средней производительности (1–500 м³/час) серии A выпускается только в L конфигурации.

• Серия DUV-N– универсальное УФ оборудование малой и средней производительности (50% ⩽τ⩽ 90%), включающая установки:
• DUV-N MASTER- Это самая функциональная и технологически продвинутая линейка серии DUV-N, разработанная для обеззараживания различных типов воды производительностью до 400 м3/ч, с контролем всех параметров установки. Оборудование оснащено дистанционным управлением и блоком химической промывки, может быть встроено в системы АСУ ТП, возможно управление уровнем интенсивности УФ излучения.

Рис. Установки УФ обеззараживания воды DUV-N MASTER.

• DUV-N ADVANCED- Линейка ультрафиолетового оборудования ADVANCED представлена компактными одноламповыми установками с производительностью до 70 м³/ч. Оборудование оснащено пультом управления, системой контроля УФ интенсивности, температурным датчиком, возможностью дистанционного управления и блоком химической промывки (опционально).

Рис. Установки УФ обеззараживания воды DUV-N ADVANCED.

• DUV-N BASIC - простая и доступная по цене линейка одноламповых УФ установок BASIC разработана нами специально для обеззараживание небольших объемов воды. Производительность УФ систем достигает 20 м³/ч. Оборудование оснащено компактным пультом управления и температурным датчиком.

Рис. Установки УФ обеззараживания воды DUV-N BASIC

• Серия УДВ Pro – УФ оборудование для воды с низким коэффициентом пропускания УФ излучения (30% ⩽τ⩽ 65%)
• Серия УДВ Pro/B – УФ оборудование для воды со средним коэффициентом пропускания УФ излучения (60% ⩽τ⩽ 80%)
• Серия УДВ Pro/E – УФ оборудование для воды с высоким коэффициентом пропускания УФ излучения (75% ⩽τ;⩽ 98%)
• Серия УДВ Pro/K – УФ оборудование для воды с низким коэффициентом пропускания УФ излучения (30% ⩽τ⩽ 65%)
• Серия УДВ Pro/B – УФ оборудование для воды со средним коэффициентом пропускания УФ излучения (60% ⩽τ⩽ 80%)
• УДВ Pro/E – УФ оборудование для воды с высоким коэффициентом пропускания УФ излучения (75% ⩽τ⩽ 98%)

Рис. Установки УФ обеззараживания воды серии УДВ Pro с расположением бактерицидных ламп перпендикулярно потоку воды в зоне дезинфекции и единичной производительностью от 500 до 10 000 м³/час