УФ-излучение для обеззараживания питьевой воды из поверхностных источников
В системах коммунального водоснабжения на протяжении более столетия применяются различные методы обеззараживания воды. Однако и в настоящее время сохраняется риск возникновения заболеваний, связанных с употреблением населением питьевой воды, содержащей вирусы и простейшие. Попытки повышения надежности обеззараживания воды в отношении этих микроорганизмов посредством увеличения доз хлора приводит к образованию опасных для здоровья человека хлорорганических соединений.
Анализ зарубежной научной литературы и нормативных документов показывает, что совершенствованию схем обеззараживания воды сейчас уделяется большое внимание. Во многих странах на государственном уровне ведутся исследования с целью определения возможности использования различных методов и технологий (программы Агентства по защите окружающей среды в США, Министерства образования, науки, исследований и технологий в Германии, EAAP в Италии и др.).
Реальными практическими методами, обладающими необходимым потенциалом обеззараживания воды и прошедшими проверку на действующих крупномасштабных сооружениях водоподготовки, являются хлорирование, озонирование, обработка диоксидом хлора и УФ-облучение. Существует ряд критериев, по которым оценивается приемлемость того или иного метода: обеспечение удаления патогенных и снижения концентрации индикаторных микроорганизмов до значений, установленных соответствующими санитарными нормативами; минимальное влияние колебаний физико-химического качества воды на эффективность обеззараживания; применяемый метод обеззараживания не должен приводить к возникновению вредных побочных продуктов в концентрациях выше ПДК; метод должен органически вписываться в общую технологическую схему очистки и быть приемлемым с экономической точки зрения.
Выбор конкретного метода в каждом случае основывается на комплексном анализе предлагаемого решения с технико-эксплуатационной и экономической точек зрения. Основное внимание при этом уделяется обеспечению надежного и непрерывного обеззараживания воды. Целью данной статьи является рассмотрение особенностей и перспектив применения обеззараживания воды УФ-излучением.
УФ-облучение обладает высокой эффективностью по отношению к патогенным микроорганизмам
Действие УФ на разные типы микроорганизмов имеет одинаковую природу, основной механизм заключается в прямом воздействии излучения на нуклеиновые кислоты. Входящие в состав ДНК пиримиди-новые основания — тимин и цитозин, отличающиеся высокой фотохимической активностью в области 250-280 HM, образуют под воздействием облучения сшивки (диме- ры). Этот фотопродукт обнаружен при использовании коротковолнового УФ-излучения в биологических дозах у самых различных объектов. Многочисленные факты свидетельствуют об определяющей роли димеров в летальном, мутагенном и других эффектах УФ-излучения, при этом внешняя структура микроорганизма оказывает минимальное влияние на эффективность УФ-излучения.
Анализ более 40 опубликованных работ, в которых имеются данные о действии УФ-излучения, показывает, что дозы, необходимые для инактивации различных патогенных микроорганизмов, включая вирусы, отличаются незначительно. Несмотря на некоторые различия в приведенных данных, связанных с методикой проведения экспериментов, дозы УФ-облу-чения для обеззараживания на один порядок имеют в среднем следующие значения: бактерии — от 1,5 мДж/см2 для некоторых штаммов Shigella dysenteriae до 10 мДж/см2 для энтеро- кокков и фекальных стрептококков; энтеровирусы — от 4,5 мДж/см2 для полиовирусов (Mahoney) до 11 мДж/см для ротавирусов. Из приведенных данных видно, что дозы УФ для бактерий и вирусов отличаются незначительно, в то время как при обеззараживании хлором требуемые дозы имеют различие до 50 раз. Для снижения на один порядок содержания цист лямблий необходимы дозы 40-80 мДж/см2. До последнего времени считалось, что для удаления криптоспоридий необходимы дозы более 200-300 мДж/см2, однако в 1997-1999 гг. был проведен цикл исследовательских работ, показавших, что УФ-облучения дозами 40-120 мДж/см2 достаточно для инактивации ооцист на 4 порядка [1]. Результаты были подтверждены при эксплуатации промышленных УФ-систем [2]. Исходя из полученных данных, в этом году в США готовятся официальные рекомендации по применению УФ для обеззараживания воды поверхностных источников водоснабжения, а ведущими американскими фирмами разрабатывается новый типовой ряд УФ-установок для этих целей.
Выбор УФ-оборудования для обеззараживания воды определяется по необходимой степени снижения концентрации патогенных и индикаторных микроорганизмов. В таблице приведена зависимость степени обеззараживания от различных доз облучения [степень обеззараживания — это десятичный логарифм или количество порядков отношения исходной и конечной концентрации микроорганизмов logio (No/N)]. Доза облучения 16 мДж/см2 — это минимальная доза, установленная нормативами для применении УФ при обеззараживании питьевой воды [3], которая обеспечивает не менее 5 порядков снижения для патогенных бактерий и 1,6-6 порядков по индикаторным бактериям. Для вирусов доза облучения 16 мДж/см2 обеспечивает снижение на 1,8-2,9 порядка, достижение более значительной степени обеззараживания обеспечивается дозой 40 мДж/см2 (более 4 порядков). Доза облучения 80 мДж/см2 инактивирует цисты на 1-4 порядка.
Степень обеззараживания при дозе УФ-облучения, мДж/с2
Ультрафиолетовое излучение для дезинфекции питьевой воды
Предлагаемые вниманию читателя статьи относятся к практической области применения ультрафиолетового (УФ) излучения для дезинфекции питьевой воды.
Наиболее важным с нашей точки зрения является то, что минимальная рекомендуемая доза УФ-излучения, необходимая для инактивации патогенной микрофлоры, составляет 40 мДж/см 2 при коэффициенте пропускания воды больше 85 % на 1 см.
Поэтому большое внимание вызвало сообщение русских ученых на Международном конгрессе по УФ-технологиям обеззараживания, который проходил в Вене в июле 2003 года, о новой технологии обеззараживания воды при одновременном воздействии на воду ультразвука и ультрафиолета.
Эта работа велась в течение ряда лет совместно с учеными ЮАР.
Эффективность инактивации патогенной микрофлоры при подобной технологии в сотни раз выше традиционой УФ-технологии. При этом общие энергозатраты составляют до 10 Вт/м 3 обрабатываемой воды (при себестоимости 0,04 долл. США/м 3 ).
Технология показала свою энергоспособность на тысячах объектах в России и за рубежом. Подробности по данной технологии можно найти на сайте www.svarog-uv.com. В целом мы считаем, что две представленные статьи правильно ориентируют специалистов по водоподготовке в выборе режимов применения дезинфектантов и УФ-излучателей.
Основные требования при работе с системами ультрафиолетового излучения
Метод дезинфекции с использованием УФ-излучения доказал свою эффективность при дезактивации переносимых водой болезнетворных микроорганизмов и вирусов без ухудшения вкуса и запаха воды и без внесения в воду нежелательных побочных продуктов. Такой метод дезинфекции завоевывает популярность в качестве альтернативы или дополнения к традиционным средствам дезинфекции, таким как хлор, из-за своей безопасности, экономичности и эффективности.
Метод УФ-дезинфекции не обеспечивает полной дезинфекции остаточных загрязняющих веществ, поэтому в больших системах распределения он должен сочетаться с применением дополнительных средств дезинфекции.
Принцип действия УФ-излучения
УФ-дезинфекция выполняется при облучении находящихся в воде микроорганизмов УФ-излучением определенной интенсивности в течение определенного периода времени. В результате такого облучения микроорганизмы «микробиологически» погибают, т. к. они теряют способность воспроизводства.
УФ-излучение, имеющее бактерицидную длину волны 260 нм или близкую длину волны, проникает сквозь стенку клетки переносимого водой микроорганизма и поглощается ДНК, называемой генетической цепочкой микроорганизма, в результате чего процесс воспроизводства микроорганизма прекращается.
Лишение микроорганизма способности воспроизводства обычно называется дезактивацией этого микроорганизма. УФ-свет с длиной волны 185 нм применяется для снижения концентрации полностью органического углерода (Total Organic Carbon – ТОС).
Общие рекомендации при неполадках
Даже при выполнении всех требований по техническому обслуживанию могут возникнуть некоторые проблемы. В этих случаях перечень контрольных вопросов может помочь быстро найти нужное решение.
— Если УФ-монитор обнаруживает снижение дозы облучения, рекомендуется вначале определить, заменялась(лись) ли лампа(ы) и чистился(лись) ли стакан(ы) с момента установки системы.
— Если выдерживался необходимый график технического обслуживания, производилась ли повторная калибровка УФ-монитора после установки новой лампы?
— Если УФ-монитор был повторно откалиброван, очищался ли также датчик УФ-монитора от возможных загрязнений или биологических наслоений?
— Если линза датчика УФ-монитора очищалась во время текущего технического обслуживания лампы и кварцевого стакана, не изменились ли качество воды, значение коэффициента пропускания или температура воды?
Для УФ-систем, требующих перерыв в работе не более часа, перед повторным включением можно не производить каких-либо дополнительных действий. Если для системы требуется более длительный период отключения или если она находится в резервном состоянии в течение недель или месяцев, рекомендуется перед повторным запуском обработать хлором линии распределения согласно требованиям по установке.
Если наблюдается продолжительное бактериальное загрязнение от недавно запущенной системы, следует выяснить, промывалась ли система перед запуском.
Общие вопросы по установке
При оценке возможности установки УФ-системы необходимо рассмотреть параметры воды и характеристики конкретного приложения. Важно выбрать параметры системы и произвести ее установку таким образом, чтобы при максимальном расходе воды обеспечивалась необходимая доза УФ-излучения.
Каждая УФ-система сконструирована для обработки в конце срока службы лампы (EOLL) максимального расхода воды при определенном значении коэффициента пропускания. Коэффициент пропускания отражает способность УФ-излучения проходить через воду на расстояние 1 см. Для дезинфекции воды рекомендуется применять УФ-свет при значении коэффициента пропускания не ниже 85 %. Для определения истинного воздействия УФ-системы, кроме коэффициента пропускания, необходимо знание значения другого показателя – общего содержания в воде взвешенных твердых частиц (TSS).
Если взвешенные частицы не отфильтровываются, эффективность дезинфекции УФ-излучением снижается. Взвешенные частицы могут влиять на эффективность УФ-системы, затеняя микроорганизмы, в результате чего микроорганизмы могут не получить необходимой дозы облучения.
Как правило, для систем питьевой воды рекомендуемая максимальная концентрация TSS составляет 1 мг на 1 л воды. Однако даже при нормальной эксплуатации кварцевый стакан загрязняется слоем биологического или химического материала, интенсивность которого зависит от общего количества растворенных в воде твердых веществ (TDS). Этот слой уменьшает способность УФ-света проникать в микроорганизмы.
Косвенное влияние TDS на качество воды выражается в снижении эффективности лампы при увеличении загрязнения кварцевого стакана, защищающего от воды УФ-лампу.
Кроме этого, на выходные параметры системы влияет температура воды. При превышении температуры воды значения 27 °С воду следует охлаждать, а при снижении температуры ниже 4 °С необходимо подогревать воду или устанавливать дополнительные лампы для компенсации снижения эффективности системы.
Характеристики УФ-системы
Для облегчения эксплуатации УФ-системы может быть добавлено специальное оборудование для отслеживания, контроля и обслуживания базовой системы:
— ручной или автоматический механизм стеклоочистителя, служащий для очистки загрязнений на кварцевом стакане;
— автоматический соленоидный клапан, отключающий УФ-систему в случае снижения дозы облучения из-за разбитой лампы или изменения качества воды.
Общие предостережения и рекомендации
— Не следует касаться пальцами устройства.
Во время установки УФ-системы нельзя касаться пальцами кварцевого стакана или УФ-лампы. Жир на пальцах затрудняет передачу УФ-света от лампы. Он может также создать горячее пятно на лампе, которое увеличивает соляризацию лампы и резко уменьшает срок ее службы.
— Необходимо защищать глаза.
Для предотвращения попадания в глаза опасного УФ-излучения необходимо надевать защитные очки.
— Необходимо промывать систему.
После установки УФ-системы следует промыть систему распределения воды химическими дезинфецирующими веществами, например, хлорной известью для удаления всех бактерий или загрязняющих веществ, которые имеются в линиях распределения.
После установки УФ-системы следует регулярно производить ее надлежащее техническое обслуживание. Кварцевые стаканы, УФ-лампы и механизм очистителя следует заменять согласно рекомендациям производителя.
— Для обычной УФ-системы низкого давления со стандартной выходной мощностью, используемой для приложений POU и POE, число циклов включений и выключений в течение дня не должно превышать четырех. Более частое включение и выключение может вызвать усиленный износ нитей накала ламп и, соответственно, сокращение срока службы.
— Рекомендуется применять УФ-лампы с предварительным нагревом или устанавливать механизм временной задержки. Обе возможности позволяют достичь максимальной температуры, при которой обеспечивается максимальная эффективность системы перед началом водообработки системой.
Заключение
УФ-системы обеспечивают безопасный, эффективный и недорогой метод дезинфекции. Простейший базовый вариант системы, оснащенный необходимыми системами измерения и управления, предоставляет пользователю возможности для удобной эксплуатации и несложного технического обслуживания.
Специалисты по водообработке должны иметь общие представления о дезинфекции при помощи УФ-излучения, а также о способах эксплуатации и технического обслуживания УФ-систем. В свою очередь, дилеры должны обучать своих клиентов правильному обращению и использованию систем для обеспечения чистой питьевой воды.
Удаление остатков хлора и хлорамина при помощи ультрафиолетового излучения
УФ-свет лежит в основе мощной технологии, которая уже в течение многих десятилетий успешно применяется во многих отраслях промышленности, таких как фармацевтика, полупроводниковая промышленность, производство электроэнергии, пищевая и косметическая промышленности, аквакультура, здравоохранение.
Наряду с тем, что мощная энергия УФ-излучения традиционно используется в таких приложениях, как дезинфекция, уничтожение озона, уменьшение ТОС, в последнее время было разработано приложение по использованию УФ-технологии для уничтожения остатков хлора и/или хлорамина.
Наука химических присадок
Для дезинфекции воды в основном используется хлор в газообразном состоянии. Он соединяется с молекулами воды и образует хлорноватистую кислоту (HOCl), ионы Н + и ионы хлора. HOCl распадается на Н + и ионы OCl (гипохлорида).
Хлорноватистая кислота вместе с ионами гипохлорида называется свободным хлором.
При реакции хлора с аммиаком, присутствующим в воде, образуется хлорамин, который так же, как и хлор, имеет биоцидные свойства. Имеется три разновидности хлорамина: монохлорамин, дихлорамин и трихлорамин. Для дезинфекции воды в основном применяется монохлорамин. Концентрация различных разновидностей хлорамина зависит в основном от уровня рН воды.
Наряду с тем, что хлор или хлорамин позволяют очень хорошо контролировать бактериальный уровень, эти агенты привносят и некоторые проблемы. Внесение хлора, будучи разновидностью химической обработки, вызывает изменения химического состава, вкуса и запаха воды, что крайне нежелательно для большинства отраслей промышленности. Кроме того, серьезным недостатком применения хлора является возможность появления канцерогенных побочных продуктов или трехгалогензамещенного метана (ТНМ), образующихся, когда остаточный хлор реагирует с органическими смесями, присутствующими в воде.
УФ-лампы необходимо заменять каждые 8—9 тыс. ч для лучшей их работы
Удаление хлора
В обычных системах водоснабжения остаточный хлор обычно удаляется слоем активированного угля или внесением химических веществ, например метабисульфита натрия. Слой активированного угля адсорбирует остаточный хлор и преобразует его в молекулы соляной кислоты и углекислого газа. В случае хлорамина побочными продуктами реакции адсорбции активированным углем являются аммиак и соляная кислота. Механизм действия метабисульфита натрия более сложен. Вначале из метабисульфита натрия образуются ионы сульфита. Затем эти ионы разлагают хлор и хлорамин на сульфат, аммиак и соляную кислоту.
Эти методы имеют определенные внутренние недостатки. Использование метабисульфита натрия означает применение одного химиката для удаления другого, поэтому слой активированного угля может служить питомником для бактерий. Кроме того, дехлорирование слоем активированного угля не обеспечивает полного удаления хлора.
Так как слой активированного угля благодаря адсорбции может одновременно снизить уровень органических примесей, присутствующих в потоке воды, эти органические примеси могут служить в качестве питательного состава для размножения бактерий, тем самым еще более усугубляя проблему.
Наконец, метабисульфит натрия нейтрализует хлор, но он может разлагаться и образовывать сульфат натрия, способствующих развитию уничтожающих сульфат бактерий (SRB).
Применение УФ-излучения
Исследования показали, что остатки свободного хлора с концентрацией более 1.0 на миллион и остатки хлорамина с концентрацией более 2.0 на миллион могут успешно уничтожаться УФ-излучением.
Обычными побочными продуктами реакции разрушения хлора (в присутствии молекул воды и при воздействии УФ-света) являются соляная кислота и разновидности гидроксила (последние помогают в разложении некоторых органических смесей в воде). Обычными побочными продуктами реакции разрушения хлорамина (в присутствии молекул воды и при воздействии УФ-света) являются соляная кислота, нашатырь и различные разновидности нитратов. Реакции разрушения свободного хлора и хлорамина удовлетворяют условиям кинетики первого порядка.
Минимально необходимая доза облучения УФ-светом зависит от следующих переменных:
— качество воды (рН, TSS, TDS, мутность, наличие солей металлов (железа, марганца), ТОС / цвет, жесткость и т. д.);
— концентрация остаточного свободного хлора / хлорамина.
УФ-модули состоят из цилиндрической камеры с УФ-лампами, заключенными в кварцевые стаканы
УФ-оборудование
Основу обычного УФ-модуля составляет цилиндрическая камера, содержащая УФ-лампы, заключенные в кварцевые стаканы, поверх которых протекает вода. Оптимальная конфигурация ламп внутри камеры позволяет обеспечить облучение УФ-светом каждую часть цилиндра камеры. Лампы надежно крепятся ламповыми фиксаторами.
Подключение воды, протекающей вдоль цилиндра, осуществляется при помощи впускного и выпускного соединений (фланцы стандарта ANSI или тройные зажимы).
В течение короткого периода времени протекания воды в цилиндре вещества, загрязняющие воду (бактерии, ТОС, озон, хлор или хлорамин) подвергаются воздействию УФ-излучения, испускаемого лампами. В результате эти вещества разрушаются, и вода становится чище.
Питание ламп осуществляется от балластной схемы, являющейся существенной компонентой УФ-модуля. Эта схема увеличивает входное напряжение до уровня, при котором возникает электрическая дуга и зажигаются лампы. Балластная схема также продлевает срок службы ламп.
Интенсивность излучения ламп со временем падает, поэтому для большей эффективности модуля они должны заменяться каждые 8 000–9 000 ч.
Общие сведения об ультрафиолетовом свете
УФ-свет расположен в электромагнитном спектре между видимым светом и рентгеновскими лучами. УФ-область занимает в электромагнитном спектре диапазон от 400 до 100 нм. Кроме этого, этот диапазон подразделяется еще на четыре поддиапазона:
— УФ-А (длинноволновый УФ) – 315–400 нм;
— УФ-В (средневолновый УФ) – 280–315 нм;
— УФ-С (коротковолновый УФ) – 200–280 нм;
— вакуумный УФ – 100–200 нм.
Для водообработки применяется УФ с двумя длинами волн – 254 и 185 нм.
Свет с длиной волны 254 нм (1 нм = 10 –9 м = 10 A ° ), называемый также бактерицидным светом из-за его способности убивать микроорганизмы, применяется для дезинфекции и уничтожения озона. Он проникает через внешнюю стенку клетки микроорганизма в тело клетки и изменяет генетический материал дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК).
Таким образом, микроорганизмы уничтожаются нехимическим способом.
Кроме этого, УФ-свет может разрушать остаточный озон, присутствующий в потоке воды.
УФ-свет длиной 185 нм, используемый для уменьшения ТОС, разлагает органические молекулы. Излучение длиной 185 нм имеет большую энергию, чем излучение длиной 254 нм, и оно формирует из молекул воды свободные радикалы гидроксила (ОН).
Поделиться статьей в социальных сетях:
Все иллюстрации приобретены на фотобанке Depositphotos или предоставлены авторами публикаций.
Статья опубликована в журнале “Сантехника” за №4’2003
Санитарно-вирусологический контроль эффективности обеззараживания питьевых и сточных вод УФ-облучением
Дата введения: с момента утверждения
1. РАЗРАБОТАНЫ: ГУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н.Сысина РАМН (А.Е.Недачин, Р.А.Дмитриева, Т.В.Доскина, Д.В.Лаврова, А.Г.Санамян); ГУ Центральный НИИ эпидемиологии Роспотребнадзора (Г.А.Шипулин); Московской медицинской академией им. И.М.Сеченова (М.В.Богданов).
Методические указания подготовлены с учетом замечаний и предложений Главного эксперта Комиссии по государственному санитарно-эпидемиологическому нормированию при Федеральной службе по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека член-корр. РАМН Л.В.Урываева.
2. РЕКОМЕНДОВАНЫ к утверждению Комиссией по государственному санитарно-гигиеническому нормированию при Федеральной службе по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека 6 октября 2005 г. (протокол N 3).
3. УТВЕРЖДЕНЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ Руководителем Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации Г.Г.Онищенко 18 ноября 2005 г.
1. Область применения
1.1. Методические указания устанавливают требования к организации и осуществлению санитарно-эпидемиологического надзора обеззараживания питьевых и сточных вод УФ-облучением в отношении вирусного загрязнения.
1.2. Методические указания предназначены для органов и учреждений Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, осуществляющих государственный санитарно-эпидемиологический надзор (контроль) за обеззараживанием питьевых и сточных вод, а также могут использоваться организациями, деятельность которых связана с проектированием и эксплуатацией УФ-установок.
2. Основные положения
2.2. Значительное количество вспышек кишечных вирусных инфекций, в т.ч. ротавирусных, гепатитов А и Е, обусловлено употреблением недостаточно очищенной или загрязненной воды.
2.3. Концентрация кишечных вирусов в воде колеблется в зависимости от эпидемической обстановки, эффективности очистки и обеззараживания сточных вод и может варьировать от тысяч до десятков тысяч вирионов в литре неочищенной сточной воды и от сотен до тысяч в литре воды поверхностных водоемов в сезон подъема заболеваемости кишечными вирусными инфекциями. В воде водных объектов вирусы могут длительно сохранять свою инфекционную активность (прилож.5).
2.4. Сроки выживания вирусов в воде зависят от таких факторов, как температура, рН воды, присутствие органических веществ и др. В сильно загрязненных и очень чистых водах длительность сохранения инфекционной активности кишечных вирусов увеличивается. В силу высокой устойчивости в водных объектах, кишечные вирусы могут распространяться на значительные расстояния от источников загрязнения.
2.5. Присутствие вирусов в питьевой воде является чрезвычайно высоким фактором риска, поскольку попадание одной или нескольких вирусных частиц в кишечник человека способно вызвать заболевание.
2.6. При наличии неорганизованных сбросов бытовых сточных вод вирусы обнаруживаются в подземных водоисточниках, в воде которых выживаемость и инфекционная активность энтеровирусов выше по сравнению с поверхностными водоемами.
2.7. Эпидемические вспышки кишечных вирусных инфекций могут наблюдаться в любое время года, однако для большинства инфекций характерна определенная сезонность. Для вирусного гепатита А рост заболеваемости начинается в июле-августе и достигает максимума в октябре-ноябре с последующим снижением в первой половине очередного года. Сезонность вирусного гепатита Е выражена нечетко, вспышки и спорадические случаи могут возникать постоянно в течение года.
2.8. Широкое распространение на всех территориях имеет ротавирусная инфекция. Эпидемический процесс при ротавирусной инфекции характеризуется выраженной зимне-весенней сезонностью, высокой контагиозностью и очаговостью, локальностью домашних очагов, наличием бессимптомного выделения вируса.
2.11. Частота выделения вирусов из неочищенных сточных вод может составлять 90-100% от количества исследованных проб при концентрации колифагов до 10000 БОЕ/100 мл исследуемой воды. После механической очистки частота выделения вирусов может незначительно возрастать за счет дезагрегирования крупных конгломератов и реадсорбции вирусов.
2.13. Этап доочистки на песчаных фильтрах позволяет снизить количество вирусов и колифагов на 98%, что определяет необходимость обеззараживания сточных вод даже после глубокой очистки до нормативных показателей, регламентируемых СанПиН 2.1.5.980-00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод» (количество колифагов в очищенной и обеззараженной сточной воде при отведении в поверхностные водоемы не должно превышать 100 БОЕ/100 мл).
3. Технологические и гигиенические критерии использования УФ-облучения для обеззараживания питьевых и сточных вод
3.1. Для обеззараживания природных и сточных вод используют биологически активную область спектра УФ-облучения с длиной волны от 205 до 315 нм, называемую бактерицидным излучением.
3.2. Максимум вирулицидного действия приходится на область спектра 250-270 нм. Наибольший коэффициент полезного действия в области коротковолнового излучения имеют лампы низкого давления. В лампах этого типа до 95% электрической энергии преобразуется в излучение с длиной волны 254 нм.
3.3. Механизм обеззараживания УФ-облучения основан на повреждении молекул ДНК и РНК вирусов. Фотохимическое воздействие предполагает разрыв или изменение химических связей органической молекулы в результате поглощения энергии фотона. Имеют место также вторичные процессы, в основе которых лежит образование в воде под действием УФ-облучения свободных радикалов, которые усиливают вирулицидный эффект.
3.4. Степень инактивации микроорганизмов под действием УФ-облучения пропорциональна интенсивности излучения (мВт/см ) и времени облучения (с). Произведение интенсивности излучения и времени называется дозой облучения (мДж/см ) и является мерой вирулицидной энергии.
3.5. Основными факторами, влияющими на эффективность обеззараживания природных и сточных вод УФ-облучением, являются:
— чувствительность различных вирусов к действию УФ-облучения;
— степень поглощения УФ-облучения водной средой;
— уровень взвешенных веществ в обеззараживаемой воде.
3.6. Различные виды вирусов при одинаковых условиях облучения различают по степени чувствительности к УФ-облучению. Дозы облучения, необходимые для инактивации отдельных видов вирусов на 99,0-99,9%, приведены в прилож.6.
3.7. Лампы низкого давления имеют электрическую мощность 2-200 Вт и рабочую температуру 40-150 °С. В лампах этого типа 30-95% электрической энергии преобразуется в биоцидное излучение с длиной волны 254 нм. Срок службы ламп низкого давления составляет до 15 тыс. ч.
3.8. Лампы высокого давления обладают широким спектром излучения, имеют мощность 50-10000 Вт при рабочей температуре 600-800 °С. Они характеризуются относительно низким коэффициентом полезного действия в биоцидном диапазоне (5-10% от потребляемой электрической энергии).
3.10. С целью достижения гигиенической надежности, наименьших эксплуатационных и экономических затрат, обеззараживание питьевых, природных и сточных вод необходимо проводить при соответствии их качества параметрам, представленным в табл.1. В случае превышения допустимых характеристик воды, представленных в табл.1, хотя бы по одному из показателей, требуется проведение дополнительных санитарно-вирусологических исследований с целью обеспечения эффективного обеззараживания воды в отношении вирусов и выявления величины рабочей дозы облучения для конкретных условий. Необходимую дозу облучения рекомендуется определять по степени инактивации колифагов как индикаторов вирусного загрязнения.
Дозы УФ-облучения в зависимости от качества обрабатываемой воды
