обеззараживание воды

ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ВОДЫ, СТОКОВ

УЛЬТРАФИОЛЕТОМ И УЛЬТРАЗВУКОМ

ООО "СВАРОГ" (Москва); Тел./(факс): 8 800 100-123-7 (Звонки по России бесплатно); +7(495) 617-19 -45,-46,-47,-48; +7(499) 795-77-86; E-mail: svarog@svarog-uv.ru

English version


обеззараживание воды
Яндекс.Метрика

Технология «Лазурь» - новый шаг в обеззараживании воды и стоков. Вывести на печать в Adobe Reader.

Аннотация

Предложенная и развиваемая компанией «Сварог» технология "Лазурь" использует комбинированное воздействие ультрафиолетового излучения (ультрафиолета) и ультразвука в установках обеззараживания воды и стоков. В работе обосновывается эффективность этого метода и приводятся новые экспериментальные результаты комплексных эксплуатационных и микробиологических испытаний образцов серийно выпускаемых бактерицидных установок для обеззараживания воды и стоков ультрафиолетом с применением ультразвука серии «Лазурь-М», выполненных в специализированных лабораториях России, ЮАР, Австралии и Новой Зеландии.

Ключевые слова: Доза облучения, обеззараживание воды и стоков, обеззараживание воды ультрафиолетом, патогенные микроорганизмы, технология "Лазурь", ультрафиолет, ультразвук.

В последние десятилетия в различных регионах планеты отмечены многочисленные вспышки заболеваний населения, связанные с содержанием в питьевой воде возбудителей паразитарных болезней протозойной этиологии и, в первую очередь, лямблиоза и криптоспоридиоза. Основным симптомом этих заболеваний является водянистая диарея. Следует отметить, что цисты лямблий и ооцисты криптоспоридий обладают более выраженной, по сравнению с бактериями и вирусами, резистентностью к действию дезинфектантов (хлор, озон), используемых на водопроводных станциях. В связи с этим, передача указанных возбудителей в большинстве случаев осуществляется через питьевую воду, удовлетворяющую нормативным требованиям по колиформным бактериям.

Одним из ведущих факторов, загрязнения водоисточников возбудителями кишечных протозов является сброс в них неочищенных и недостаточно очищенных сточных вод. В связи с этим весьма актуальными являются исследования, направленные на изыскание эффективных методов обеззараживания природных и сточных вод от цист лямблий и ооцист криптоспоридий.

В настоящее время на территории Российской Федерации для водоочистки сточных вод наиболее часто используют отстойники, сооружения механической водоочистки (решетки-пескоголовки, отстойники) в районных центрах, аэро- и биостанции в городах, для водоочистки сточных вод отдельно стоящих зданий применяются малогабаритные водоочистные сооружения – ОС (КУ-200, 400, 700, БИО – 50, 100, 200). Находят применение водоочистные комплексы, включающие сооружения механической очистки, биологические пруды, поля фильтрации, поля орошения. Для обеззараживания так называемых очищенных стоков применяется, в основном хлор и гипохлорит натрия. Однако сооружения механической и биологической очистки не обеспечивают полной дезинвазии сточных вод.

Исследования последних лет, направленные на поиск действенных методов дезинвазии воды показали, что наиболее доступным методом является ультрафиолетовое облучение [3,4].

Эффективность обеззараживания ультрафиолетом зависит от качества воды, подвергающейся дезинфекции. Наличие в воде нерастворимых органических и неорганических веществ снижает эффективность ультрафиолетового излучения, поскольку данные вещества поглощают часть ультрафиолетового излучения, а также экранируют микроорганизмы от ультрафиолетового излучения [5].

Установлено, что эффективная инактивация ооцист криптоспоридий осуществляется в диапазоне 250 - 270 нм, поэтому для обеззараживания воды и стоков могут использоваться лампы низкого и среднего давления [7].

Методы обеззараживания питьевой воды ультрафиолетом, применяемые в России, не достаточно эффективны для уничтожения патогенной микрофлоры.

Действующие в России, плотности ультрафиолетового потока в 16 - 20 мДж/см2 [8] для питьевой воды и 28 - 30 мДж/см2 [9] для хозяйственно-бытовых и промышленных стоков не обеспечивают эффективной инактивации патогенной микрофлоры. Более того, следует учитывать повышение устойчивости микрофлоры к воздействию хлора, озона и ультрафиолета. Это естественный процесс эволюции. Микробиологи ведущих научных центров Америки, Азии и Европы показывают в своих отчетах, что за последние 15 - 20 лет устойчивость патогенной микрофлоры к хлору повысилась в 5 раз, к озону - в 2 - 3 раза, к ультрафиолету - в 4 раза [11]. Это означает, что с учетом дальнейшего повышения устойчивости микроорганизмов спор, вирусов и простейших, к перечисленным выше методам обеззараживания воды и стоков, необходимо при проектировании закладывать уровни воздействия с учетом динамики роста сопротивляемости объекта воздействия. Именно поэтому, сейчас в экономически развитых странах минимальная доза воздействия ультрафиолетового излучения определена в 40 мДж/см2, а во всех проектируемых станциях по обеззараживанию воды и стоков закладывается доза ультрафиолетового излучения 70-100 мДж/см2. В этом случае наиболее перспективными являются методы комбинированного воздействия на воду различных дезинфицирующих средств и способов.

Одним из комбинированных методов для обеззараживания воды, разработанным в середине 90-х годов ХХ века, является метод, использующий одновременное воздействие на воду ультрафиолета и ультразвука [12]. Используя этот метод, была разработана новая технология обеззараживания воды под названием «Лазурь». В ее основе непрерывная обработка воды ультрафиолетовым излучением, с плотностью потока не менее 40 мДж/см2 и длиной волны 253,7 нм и 185 нм с одновременным ультразвуковым воздействием плотностью около 2 Вт/см2 и акустическими колебаниями. Предлагаемая технология «Лазурь» для обеззараживания питьевой и сточной воды успешно реализована и апробирована в бактерицидных установках модульного исполнения серии «Лазурь - М».

При обработке проходящего потока воды ультразвуком от излучателя, размещаемого непосредственно в корпусе камеры ультрафиолетового облучателя, в воде образуются короткоживущие парогазовые «каверны». Они возникают в момент локального разряжения в воде и схлопываются, взрываются при сжатии воды в объеме модуля установки на неоднородностях с частотой в несколько десятков килогерц.

При этом за счет резкого изменения давления и температуры в воде полностью уничтожается патогенная микрофлора, образуются активные радикалы и пероксид водорода, так как в роли неоднородностей выступают споры грибков, бактерии, собственно и являющиеся мишенями обработки. Помимо этого, под воздействием ультразвукового излучения в объеме обрабатываемой жидкости, в модуле установки возникает процесс объемной дегазации - появление многочисленных, микроскопических воздушных пузырьков.

Если оценивать эффективность этого метода по степени инактивации патогенной микрофлоры в сравнении с обеззараживанием ультрафиолетом (рис.14), то при аналогичных энергетических затратах (для стоков 15-20 Вт/м3) это воздействие эквивалентно 150 мДж/см2, что практически недостижимо в приемлемых экономически целесообразных вариантах УФ станций, производимых компаниями в США, Европе и в России.

Логарифм показателя инактивации фага MS2, как функция эффективной дозы ультрафиолетового излучения при обеззараживании питьевой воды, стоков ультрафиолетом и одновременное воздействие на воду ультрафиолета и ультразвука.

Рис. 1 Логарифм показателя инактивации фага MS2, как функция эффективной дозы ультрафиолетового излучения при обеззараживании питьевой воды и стоков ультрафиолетом

Логарифм показателя инактивации эндоспор Bacillus subtilis при обеззараживании питьевой воды, стоков ультрафиолетовым излучением и одновременное воздействие на воду ультрафиолета и ультразвука.

Рис. 2 Логарифм показателя инактивации эндоспор Bacillus subtilis при обеззараживании питьевой воды и стоков ультрафиолетом

Логарифм показателя инактивации цист Giadia Muris при обеззараживании питьевой воды, стоков ультрафиолетовым излучением и одновременное воздействие на воду ультрафиолета и ультразвука.

Рис. 3 Логарифм показателя инактивации цист Giadia Muris при обеззараживании питьевой воды и стоков ультрафиолетом

Логарифм показателя инактивации ооцистов Cryptosporidium parvum при обеззараживании питьевой воды, стоков ультрафиолетовым излучением и одновременное воздействие на воду ультрафиолета и ультразвука.

Рис. 4 Логарифм показателя инактивации ооцистов Cryptosporidium parvum при обеззараживании питьевой воды и стоков ультрафиолетом

Логарифм показателя инактивации E. coli при обеззараживании питьевой воды, стоков ультрафиолетовым излучением и одновременное воздействие на воду ультрафиолета и ультразвука.

Рис. 5 Логарифм показателя инактивации E. coli при обеззараживании питьевой воды и стоков ультрафиолетом

Подобная эффективность обеззараживания воды ( Lg Nвх./ Nвых.= 5 6) рис. 5 позволяет гарантировать безусловную надежность обеззараживания 99,9999% на ближайшие 20 - 30 лет при сравнимых затратах на сооружение станций обеззараживания воды и стоков, что является наиболее привлекательным для любого заказчика. Дополнительным преимуществом этих бактерицидных установок является более низкие требования к прозрачности воды (до 60%), количеству взвешенных в воде частиц (до 20 мг/л), а также отсутствие необходимости периодической очистки защитных чехлов ламп от биообрастания и соляризации.

Проведение испытаний и тестирования технологии «Лазурь» по обеззараживанию воды ультрафиолетом и ультразвуком проводились в крупнейших аккредитованных центрах России [10], ЮАР, Австралии [6], Новой Зеландии. Проведенные испытания безусловно доказали наличие синергетического эффекта при одновременном использовании ультрафиолета и ультразвука, что полностью совпадает с выводами [1, 2].

Так, по оценкам результатов, приведенных в табл. 1, при расчетной дозе УФ облучения 50 мДж/см2 реально было получено 75 мДж/см2 по MS2 фагу.

Таблица 1. Инактивация по MS2 фагу при одновременном воздействии ультрафиолета (УФ) и ультразвука (УЗ).

Обеззараживание питьевой воды, стоков ультрафиолетом и ультразвуком.

Анализ результатов тестирования показал, что эффективная доза обеззараживания воды при одновременном воздействии ультрафиолета и ультразвука по различным группам микрофлоры составляет 100-150 мДж/см2, что также подтверждает высокую эффективность предлагаемого метода обеззараживания. Результаты сертификационных испытаний проведенных Австралийским Центром Качества Воды в 2007 г. (июнь – декабрь) на установке по обеззараживанию воды и стоков серии «Лазурь-М», для оценки эксплуатационных качеств представлены в табл. 2.

Таблица 2. Результаты сертификационных испытаний на установке по обеззараживанию воды серии «Лазурь М»

Обеззараживание питьевой воды, стоков ультрафиолетом и ультразвуком.

* - Показатель количество микроорганизмов после обработке, лимитируется чувствительностью прибора контроля.

Список литературы:

1. Blume T., Neis U. (2004). Improved Waste Water Disinfection by Ultrasonic Pre-treatment. Ultrasonics Sonochemistry, V.11.№ 5

2. Blume T., Martinez I., Neis U. (2002). Wastewater disinfection using ultrasound and UV light. TU Hamburg-Harburg Reports on Sanitary Engineering, № 35

3. Clancy I.L., Bukhari Z. et al. (1999). Inactivation of Cryptosporidium parvum oocysts by medium pressure ultraviolet light. Water technology, p. 151-154, September

4. Campbell A.T. (1995). Inactivation of oocyst Cryptosporidium parvum by ultraviolet radiation. Water Res., 29:2583.

5. Gwy-Am Shin, Zuzana Bohrerova, Karl G. Linden, and Gaetan Faubert. (2005). DNA repair of UV-irradiated Giardia lamblia cysts detected by both infectivity and molecular biological assays.Third International Congress on ultraviolet Technologies, May

6. Test report. (2007). Determination of the efficiency of inactivation of MS2 phage, Poliovirus, Cryptosporidium parvum and a bacterial cocktail in Adelaide drinking water-A detailed evaluation, AWQC

7. МУК 4.2.964-00 Санитарно-паразитологическое исследование воды хозяйственно-питьевого использования. (2000), Москва.

8. МУ 2.1.4.719-98 Санитарный надзор за применением ультрафиолетового излучения в технологии подготовки питьевой воды. (1998) , Москва.

9. МУ 2.1.5.732-99 Санитарно-эпидемиологический надзор за обеззараживанием сточных вод ультрафиолетовым излучением. (1999) , Москва.

10. Отчет от ИМПиТМ им. Е.И. Марциновского ГОУВПО ММА им. И.М. Сеченова. (2007). Испытание паразитоцидной функции в отношении протозойных возбудителей кишечных болезней установки бактерицидной ультрафиолетовой серии «Лазурь-М» для обеззараживания воды и стоков производства ЗАО «Сварог».

11. По материалам Конгрессов 2 nd International Congress on Ultraviolet Technologies (2003), 9-11 July, Vienna, Austria, Third International Congress on Ultraviolet Technologies, IUVA, Telus Whistler Conference Centre, Whistler, BC, Canada ; IOA/ IUVA World Congress on Ozone and Ultraviolet Technologies. (2007), August 27-29, Hyatt Regency Century Plaza, Los Angeles, CA USA .

12. Ульянов А.Н., Патент № 2092448. (1996). Способ водоочистки и обеззараживания водных сред.

 

Ген. директор ЗАО «Сварог» А.Н. Ульянов

 

Назад


  2002 © ЗАО "СВАРОГ"  

                Тел./Факс: 8 800 100-123-7 (Звонки по России бесплатно); +7(495)617-19 -45,-46,-47,-48; +7(499)795-77-86;

 
 E-mail:svarog@svarog-uv.ru