используются бактерицидные ртутные лампы низкого давления, которые были специально разработаны и выпускаются НПО "ЛИТ" для установок обеззараживания воды. Их отличает высокий к. п. д. излучения в бактерицидном диапазоне - 30% - 35% (что в 5 - 6 раз выше, чем у ламп предыдущих поколений), большой срок службы (10000 - 12000 часов), низкая рабочая температура поверхности ламп (30°С - 40°С);

конструкция камеры обеззараживания позволяет обеспечить малые потери напора, поэтому эти установки могут успешно применяться как в напорных, так и в самотечных схемах. Разработаны различные конструктивные модификации оборудования, которые позволяют включить этап УФ-обеззараживания практически в любую схему очистных сооружений;

в установках используются высококачественные конструкционные материалы: корпус камеры обеззараживания изготовлен из нержавеющей стали, защитные чехлы - из стойкого кварцевого стекла, двойные уплотнения выполнены из долговечной резины. В установках применяется наиболее удобный и экономичный способ регламентной очистки: химическая промывка слабыми растворами пищевых кислот. Для этого установки комплектуются специальным блоком промывки. На пульт управления вынесены индикация о режиме работы установки, загрязнения кварцевых чехлов, счетчик времени наработки ламп и сигнализации об аварийных ситуациях. Особое внимание при разработке установок уделяется простоте и удобству обслуживания.;

конструктивное исполнение УФ-оборудования обеспечивает его длительную и безаварийную эксплуатацию в тяжелых климатических и технологических условиях реальных зданий и сооружений.

Выпускаются установки трех типов, предназначенные для обеззараживания питьевой, поверхностной, сточной очищенной и доочищенной воды.

4. Установки для обеззараживания питьевой воды

4.1 Характеристика установок

Установки для обеззараживания питьевой воды имеют производительность от 1 до 3000 м³/ч и рассчитаны на рабочее давление до 10 атм. Оборудование этого типа применяется также для обеззараживания оборотной воды плавательных бассейнов, морской воды. Для обеззараживания поверхностной воды выпускается оборудование единичной производительностью от 120 до 2000 м³/ч. Для обеззараживания сточных вод, прошедших полную биологическую очистку, изготавливаются установки производительностью от 5 до 2500 м³/ч как в безнапорном (погруженные лотковые модули), так и в напорном исполнении (рабочее давление до 10 атм.). Единичное оборудование при необходимости может соединяться последовательно или параллельно для реализации конкретных компоновочных решений, что позволяет комплектовать УФ-станции производительностью от единиц до миллионов кубических метров в сутки.

Дозы бактерицидного облучения, обеспечиваемые УФ-оборудованием, составляют не менее 16 мДж/см² для питьевой и 30 мДж/см² - для сточной воды, что соответствует требованиям современных нормативных документов и мировым стандартам.

Обеззараживание подземных вод является традиционной областью применения ультрафиолетового излучения. Целый ряд УФ-комплексов большой производительности эксплуатируются в системах водоснабжения городов и промпредприятий, использующих подземные источники водоснабжения.

Применение УФ-излучения в схемах подготовки питьевой воды из поверхностных водоисточников - относительно новое направление, однако разработанные технологические схемы и опыт эксплуатации показывают, что применение ультрафиолета в практике водоподготовки позволяет успешно решать актуальные проблемы и в этой области. Теоретически блок УФ-обеззараживания можно расположить на любом этапе очистки питьевой воды. Исходя из экономических соображений размещение УФ-оборудования в конце сооружений является более предпочтительным, поскольку отсутствие взвешенных и растворенных в воде веществ позволяет снизить требования к мощности излучения. Однако хотя применение УФ-оборудования на заключительном этапе обработки воды является предпочтительным, это не является единственно возможным техническим решением. Схема, в которой УФ-облучение в качестве основного метода обеззараживания применяется совместно с традиционными этапами физико-химической очистки и подачей небольших доз хлорреагентов перед сетями, является наиболее распространенной. В первую очередь это связано с тем, что отказ от первичного хлорирования позволяет значительно сократить суммарный расход хлора и снизить образование хлорорганических соединений. В ряде случаев для того, чтобы не производить значительных работ по реконструкции очистных сооружений, может быть выбрано другое место расположения УФ-установок.

На практике выбор места осуществляется по результатам технологических обследований на конкретных очистных сооружениях. В ходе технического обследования определяются возможности размещения УФ-оборудования исходя из задач, которые необходимо достигнуть внедрением этапа УФ-обеззараживания, технических возможностей размещения оборудования и физико-химического качества воды на различных этапах водоподготовки. УФ-обеззараживание применяется на десятках объектов водоподготовки из поверхностных источников. Более 10 лет эксплуатируются УФ-станции в городе Отрадный (75000 м3/сут.), а также в г. Тольятти (рис. 2) производительностью 405000 м3/сут.).

Крупнейший в мире УФ-комплекс обеспечивает обеззараживание питьевой воды в г. Санкт-Петербурге и состоит из нескольких блоков, расположенных в насосных станциях. Первый блок УФ-станции в МОN 5 Главной водопроводной станции был введен в эксплуатацию в мае 2003 года, к концу 2007 г. вся водопроводная вода в городе будет обеззараживаться УФ-облучением. Суммарный объем обрабатываемой воды составит 220 000 м3/час.

4.2 УФ-обеззараживание сточных вод

УФ-обеззараживание сточных вод - одно из наиболее перспективных направлений применения УФ-метода. Сточные воды - основной источник микробного загрязнения окружающей среды, поверхностных и морских вод, подземных водоносных горизонтов, питьевой воды и почвы, что является фактором риска распространения возбудителей инфекций. Согласно действующим нормативам, сточные воды перед сбросом в водные объекты должны в обязательном порядке подвергаться обеззараживанию. Применение УФ-излучения позволяет не только обеспечить эффективное обеззараживание сточных вод, а также ликвидировать с территории очистных сооружений хлорное хозяйство и исключить из состава сточных вод токсичные для водоемов хлор и хлорорганические соединения.

Обеззараживание при использовании воды из артезианских скважин. В последние годы и промышленные предприятия, и застройщики частного сектора повсеместно ведут бурение скважин, решая проблему обеспечения водопотребления на объектах с помощью артезианской воды. Действительно, такое решение представляется выгодным как по удобству эксплуатации, так и с точки зрения минимизации расходов на водообеспечение объектов.

К сожалению, довольно часто вода, получаемая из скважин, не соответствует нормативным требованиям, например СанПиН 2.1.4.1074-01 "Питьевая вода. Гигиенические требования ...". Качество добываемой из скважины воды определяется глубиной залегания водоносного горизонта окружающими его породами, способностью окружающих пород задерживать загрязнения с поверхности. За редким исключением, артезианская вода характеризуется высокой жесткостью и содержанием железа. Концентрации этих примесей достигают нескольких мг/л, а иногда и десятков или даже нескольких десятков мг/л. И если в последнем случае - очень загрязненной воды - выгоднее искать другой источник водоснабжения, то в случае, когда жесткость воды и содержание в ней железа не превышают 10 мг/л, разумнее оборудовать скважину системой водоподготовки.

Типичная система очистки воды из скважины состоит из нескольких ступеней: фильтра грубой очистки для удержания крупных включений, взвешенных веществ, песка; блока обезжелезивания; блока умягчения и системы обеззараживания. Обычно у пользователя нет возражений по системам очистки воды от железа и содержания солей, и во то же время возникает явное недопонимание необходимости оснащения скважины системой обеззараживания. Это обусловлено тем, что отложения солей жесткости и железа легко заметны при эксплуатации бытового и нагревательного оборудования, а сами вещества легко определяются в ходе анализа воды.

В то же время бактериологический анализ воды из скважины обычно показывает отсутствие микробиологического загрязнения. Оценивая результаты разового анализа, потребитель считает, что с микробиологией в потребляемой воде все в порядке, и ради экономии отказывается от системы обеззараживания. Однако в силу того, что механизмы микробиологического загрязнения артезианской воды принципиально отличаются от механизмов загрязнения железом и солями, сэкономив на системе обеззараживания, потребитель рискует попасть в опасную ситуацию.

Пути проникновения микроорганизмов в воду, получаемую из артезианских скважин, следующие: 1) заражение воды непосредственно на комплексе водоочистки происходит следующим образом: когда в воде высокое содержание железа, то для его удаления необходимо перевести его из двухвалентной формы (FeII) в трехвалентную (FeIII), которая затем осаждается на загрузке фильтра, или, говоря проще, окислить имеющееся в воде железо. Но для окисления необходим кислород, и поэтому в схеме водоподготовки организуют зону аэрации, либо устраивая разрыв струи, либо вводя в технологическую цепочку аэратор. Вот с забортным воздухом и попадают в артезианскую воду микроорганизмы; 2) микробиологические загрязнения могут обнаруживаться в артезианской воде даже когда нет разрыва струи и вирусам вроде как нет возможности проникнуть в воду. Попадают они туда вместе с инфильтрационным пополнением водоносного горизонта, т. е. медленно проходя сквозь породу. Такой способ загрязнения наиболее характерен для неглубоких скважин и скважин, пробуренных вблизи поверхностных водоемов. Осадочные породы хорошо удерживают бактерии, но вирусы, обладая много меньшими размерами, легко проникают на значительную глубину и могут приводить к вирусному заражению водоносного горизонта. А так как обычно вирусы обладают высокой способностью к длительному сохранению своих вирулентных свойств, то их проникновение в скважную воду представляет эпидемиологическую угрозу.

В настоящее время существует много специальных способов обеззараживания воды: хлорирование и йодирование, обработка воды озоном и диоксидом хлора, ультрафиолетовое излучение. Какой же метод более эффективен? Ответ прост: каждый из них может обеспечить барьерную роль, защищая потребителя от проскока патогенных микроорганизмов. Какой же метод наиболее предпочтителен для воды, добываемой из скважины? Более чем 15-летний опыт работы с УФ-технологией показал, что этот метод одновременно самый надежный, простой и дешевый.

Аттестация УФ-систем методом биодозиметрии. Критерием надежности УФ-обеззараживания является доза облучения, обеспечиваемая во всем объеме обрабатываемой воды. В условиях идеальной модели доза облучения зависит от УФ-интенсивности, расхода и пропускания воды на длине 254 нм. Однако на практике распределение дозы облучения в зоне обеззараживания неоднородно. Расстояние между УФ-лампами, геометрия зоны облучения оказывают значительное влияние на дозу облучения, т. е. на эффективность обеззараживания. УФ-установки, имеющие одинаковое количество УФ-ламп и равнозначную мощность, могут обеспечивать разную дозу облучения за счет конструктивных отличий.

Для определения фактической дозы облучения УФ-систем в Европе и Америке используется метод биодозирования. Суть метода заключается в определении дозы облучения по достигаемой степени инактивации микроорганизмов.

В настоящее время существует несколько протоколов проведения аттестационных тестов биодозирования, разработанных Австрийским институтом стандартов (ONORM M 5873-2), Агентством по защите окружающей среды США US EPA (Draft 6/03), Германской ассоциацией по проблемам воды и газа (DVGW). Протоколы имеют некоторые различия в обработке результатов и проведении процедуры, однако в целом сопоставимы.

В 2006 г. серия оборудования НПО "ЛИТ" на амальгамных лампах успешно прошла процедуру аттестации по протоколу ONORM M 5873-2, подтвердив высокий уровень своей продукции в соответствии с мировыми стандартами. Аттестация серии оборудования УДВ-А проводились на базе испытательного стенда Венского института гигиены и микробиологии (Австрия).

В процессе тестирования проверяется соответствие заявленных технических параметров оборудования при минимальном, среднем и максимальном расходах воды, в условиях снижения мощности УФ-ламп и снижения коэффициента пропускания воды в рамках границ, указанных производителем.

Для проведения испытаний производитель оборудования представляет зависимость дозы облучения от расхода и коэффициента пропускания воды и диапазон допустимых условий эксплуатации, при которых будет обеспечиваться заданная доза облучения. Также производитель представляет данные о снижении мощности УФ-ламп к концу срока службы.

Испытания проводятся в проточном режиме эксплуатации, в процессе которого на установку УФ-обеззараживания подается вода, зараженная тест-микроорганизмом в концентрации порядка 106 - 107 КОЕ/л. В качестве тест-микроорганизма используются споры бактерий Bacillus subtilis. Кривая инактивации спор B. subtilis позволяет производить количественное определение дозы облучения эквивалентной снижению концентрации спор в диапазоне от 20 до 60 мДж/см².

Определение дозы облучения производится калибровочной кривой чувствительности микроорганизмов, полученной в лабораторных условиях идеальной модели УФ-системы.

Процедура определения дозы облучения биодозиметрией может быть использована как для сточной, так и для питьевой воды. Однако в случае обеззараживания питьевой воды аттестации УФ-систем уделяется особое внимание. При обеззараживании сточных вод доза облучения по степени инактивации микроорганизмов может быть определена в любой момент, так как на УФ-обеззараживание постоянно поступает вода, содержащая высокие концентрации микроорганизмов, которые после УФ-обеззараживания не должны превышать установленного нормами уровня. Снижение дозы облучения на станции УФ-обеззараживания сточных вод будет заметно по снижению эффективности обеззараживания.

Аттестация УФ-систем на соответствие дозы облучения является обязательной процедурой для оборудования, применяемого для обеззараживания питьевой воды в странах Европейского союза и США. В России практика аттестации УФ-систем не используется. Тем не менее заказчик должен учитывать, что наличие у производителя оборудования аттестации на соответствие дозы облучения является объективным подтверждением надежности УФ-системы. В России применение УФ-оборудования регламентировано и рекомендовано Министерством природных ресурсов РФ, Главгосэкспертизой России, НТС Госстроя России, Российской ассоциацией водоснабжения и водоотведения, НИИ гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана, территориальными органами соответствующих федеральных служб и ГЦСЭН.