ВИКОРИСТАННЯ УЛЬТРАФІОЛЕТОВОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ ДЛЯ БАКТЕРИЦИДНОГО ЗНЕЗАРАЖЕННЯ ВОДИ.
Дезодорація води.
Метод ультрафіолетового знезараження відноситься до числа фізичних, безреагентних методів. Він позбавлений головних недоліків хімічних методів дезинфекції: неминучого
Метод ультрафіолетового знезараження відноситься до числа фізичних, безреагентних методів. Він позбавлений головних недоліків хімічних методів дезинфекції: неминучого
Антимікробна дія УФ випромінювання проявляється в деструктивно-модифікуючих пошкодженнях ДНК в клітковому ядрі мікроорганізмів, що приводить до загибелі мікробної клітини в першому або наступних поколіннях.
УФ випромінення широко використовується в установках підготовки питної води та знезараження стічних вод. Суттєвим моментом в сучасному підході до УФ знезараження води є переважне впровадження УФ-опромінювачів на підприємствах постачання води, що подається до споживачів по трубопровідним системам. Споживачі такої води, не гарантовані від попадання в неї (під час забору та
транспортування до споживача) патогенних мікроорганізмів спричинене незадовільним станом існуючих водопровідних систем. Вода часто стає джерелом і розповсюджувачем хвороботворних мікроорганізмів. Тому знезараження води має проводитись не тільки в процесі водопідготовки (на підприємствах водозабезпечення), але й - безпосередньо у споживачів - у медичних та дитячих навчальних закладах, на підприємствах харчової промисловості, в санаторіях, кафе, ресторанах та інших об’єктах, де через заражену воду можуть інфікуватися люди. Одним з шляхів вирішення бактерицидної безпеки населення, на наш погляд, є широке впровадження УФ опромінювачів для знезараження води безпосередньо перед використанням
За останні два десятиліття технологія знезараження води УФ випроміненням набула популярності в багатьох країнах світу [2]. Досвід використання подібних установок в Німеччині, Великобританії, Австрії, Росії та інших країнах показав позитивні сторони променевих технологій:
- не утворюються побічні небажані речовини та не змінюються хімічний склад корисних (мінеральних та інших) домішок і не змінюються органолептичні властивості води;
- спосіб і процес відрізняються надійністю, простотою, низькою енергоємністю та собівартістю. Установки компактні, не займають великих площ, прості у використанні та обслуговуванні. На основі аналізу досвіду конструювання установок бактерицидного
знезаражування питної води з використанням УФ випромінення найбільш ефективною конструкцією можна визнати установку проточного типу, в якій лампа розташовується по осі циліндричної опромінювальної камери. В разі такого конструктивного рішення майже весь потік УФ випромінення проходить через шар води і дезинфеція (знешкодження 99,9% мікробіологічних об'єктів які перебувають у воді) може забезпечуватися мінімальною силою випромінення На ефективність знезараження води впливають як хімічний склад води (наявність домішок, які осідають на зовнішній колбі лампи та ін.), так і параметри конструкції установки (геометричні розміри, та величина променевого потоку, товщина шару води, швидкість її протікання та ін.). Наприклад, наявність у воді частинок нерозчинних органічних та неорганічних речовин знижує її прозорість для УФ випромінення, тому
що ці частинки можуть в деякій мірі поглинати УФ випромінення та екранувати мікроорганізми від нього.
Висновки:
Основні переваги технологічного процесу УФ знезараження води перед іншими технологіями:
- безреагентний і безконтактний метод який, на протязі короткого часу забезпечує знешкодження патогенних мікроорганізмів, в тому числі - хвороботворних бактерій, вірусів, грибків, водорослів та плісені;
- метод УФ стерилізації води не змінює її фізичних, хімічних і смакових властивостей, не створює на відміну від дезинфекції води хлоруванням хімічних радикалів шкідливих для здоров'я людини;
- менш енергоємний і дешевий, ніж метод озонування води, не потребує контролю за вмістом в воді низькомолекулярних та інших продуктів озонування.
3. Фінішне знезараження води УФ опроміненням може використовуватись безпосередньо на об’єктах споживання води - закладах громадського харчування, школах, лікарнях та ін.
Дезодорація води (видалення розчинених органічних речовин)Однією з проблем водопідготовки є необхідність дезодорації питної води. Погіршення смакових якостей природних вод обумовлене їх мінеральних і органічних складом. Небажані присмаки ізапахі викликаються неорганічними сполуками і органічними речовинами природного та штучного походження. Незважаючи на прийняті законодавчі заходи все ще спостерігається скидання промислових стічних вод в поверхневі водойми, що призводить до їх забруднення мінеральними і органічними сполуками. Серед них солі важких металів, нафта і нафтопродукти, синтетичні алифатические спирти, поліфеноли, кислоти, пестициди, СПАР і ін. Особливу небезпеку становлять пестициди, що відносяться до різних класів органічних сполук і знаходяться в воді в різних станах. Вони надають негативну дію на органолептичні властивості води. Токсичність пестицидів, присутніх в воді, зростає в процесі обробки її хлором або перманганатом калію. Нафта і нафтопродукти погано розчиняються у воді і дуже стійкі до біохімічного окислення. великі
концентрації нафти надають воді сильний запах, підвищують її кольоровість і окислюваність, знижують вміст розчиненого кисню. При невеликому вмісті нафти в воді її органолептичні показники помітно погіршуються. Потрапляючи в воду з побутовими і промисловими стоками, СПАР різко погіршують її якість, з'являються стійкі запахи (мильний, гасовий, каніфольного) і гіркі присмаки. Як правило, СПАР підсилюють стабільність запахів інших домішок, каталізують токсичність знаходяться в воді канцерогенних речовин, пестицидів, аніліну і ін. Присутні в природних водах Півночі і середньої смуги Росії гумінові кислоти та фульвокислоти, лігніни і багато інших органічні сполуки природного походження служать одним з джерел освіти фенолів, які погіршують їх органолептичні властивості. При хлоруванні води, що містить Феноли, утворюються діоксини - надзвичайно отруйні речовини. Іноді органолептичні властивості води погіршуються при передозуванні реагентів або в результаті неправильної експлуатації водоочисних споруд. Так, при знебарвленні води коагулированием без подальшої стабілізації зростає корозійна активність води і внаслідок цього погіршуються її органолептичні показники. При хлоруванні води спостерігається погіршення її органолептичних показників як при порушенні режиму процесу, так і в результаті утворення хлорорганічних сполук, що викликають неприємні присмаки і запахи. Запахи і присмаки, що викликаються органічними речовинами, відрізняються великою стійкістю. Зазвичай їх витягають шляхом оксидативного і сорбції. Речовини, що володіють сильними відновними властивостями (гумусові кислоти, солі заліза (II), дубильні речовини, сірководень, нітрити, полі- і одноатомні феноли тощо), добре витягуються з води шляхом оксидативного. Більш стійкі сполуки (карбонові кислоти, аліфатичні спирти, вуглеводні нафти і нафтопродукти і т.п.) в умовах обробки хлором і його похідними, а іноді і озоном окислюються погано. Іноді сильні окислювачі, впливаючи на ці речовини, значно посилюють початкові присмаки і запахи (наприклад, фосфорорганічні пестициди). Разом з тим дія окислювачів на легкоокислюваних з'єднання призводить до їх повної деструкції або до утворення речовин, які не впливають на органолептичні показники води. Таким чином, дія окислювачів ефективно лише стосовно обмеженої кількості забруднень. Недоліком окисного методу є також необхідність дозування окислювача в виключно точній відповідності з рівнем і видом забруднення води, що вкрай важко, беручи до уваги складність і тривалість багатьох хімічних аналізів.
Більш надійним і економічним є застосування фільтрів з гранульованим
Однак серйозним ускладненням для застосування цього методу очищення води є порівняно мала поглинаюча здатність вугілля, що викликає необхідність частої його заміни або регенерації. В умовах повищенной антропогенного забруднення водойм для дезодорації води, видалення токсичних мікрозабруднень необхідно поєднувати методи оксидації, сорбції та аерації.
Начало формы
Конец формы
Методи дезодорація води
Система реагентної дезодорації безнапірна з наступною сорбції в фільтрах з активованим вугіллям
Система фільтрації окислювачами
Система фільтрації окислювачамиНачало формы
Конец формы
Система реагентного обезжелезования безнапірна з наступною сорбції в фільтрах з активованим вугіллям. Для дезодараціі води використовують окислювачі: розчин активного хлору, перманганат калію, пероксид водню. Хлор - найбільш дешевий і поширений. Недоліком хлору є його здатність вступати в реакцію заміщення, в результаті чого можуть утворюватися небажані з'єднання. Невеликі дози хлору зазвичай підсилюють запахи і присмаки особливо при наявності в воді фенолів внаслідок утворення моно-, ди-і трихлорфенолом, що володіють сильним неприємним запахом. Тому в даному випадку або збільшують окіслітельновосстановітельние потенціал системи «природна вода - хлор» застосовуючи перехлорування, або знижують його хлоруванням з аммонізаціей. Система полягає в дозування розчину хлору Як окислювачі для усунення хлорфенольного запаху і присмаку застосовують хлорування з аммонізаціей. Оскільки швидкість взаємодії хлору з аміаком більш ніж в сто разів перевищує швидкість його взаємодії з фенолом, переважно утворюються хлораміни, а не хлорфеноли. Аміак і амонійні солі додають перед введенням в воду хлору з розрахунку 1: 4 - 1:10 по відношенню до дозі хлору. Метод хлорування з аммонізаціей застосовується при утриманні фенолу у воді до 3 мг / л. Він не вимагає великих витрат і особливих заходів безпеки, не супроводжується утворенням сполук, шкідливих для організму людини. Однак можливість використання цього методу обмежена, оскільки присмаки і запахи, що викликаються органічними речовинами біологічного походження, в даному випадку не усуваються. Запахи і присмаки, що викликаються наявністю в воді деяких отрутохімікатів, ефективно усуваються пероксидом водню. Наприклад, обробка розчинів ептама вихідної концентрацією 19 мг / л дозою пероксиду водню 68 мг / л знижує інтенсивність запаху приблизно в п'ять разів. Розглядаючи дію окислювачів в цілому, слід зазначити, що в більшості випадків при їх застосуванні спостерігається поліпшення органолептичних властивостей оброблюваної води: зникають запахи і присмаки, знижується або повністю зникають кольоровість і забарвлення, вода перестає пінитися. В результаті деструктивних процесів утворюються менш складні за хімічною структурою і, як правило, менш небезпечні, в тому числі і в плані віддалених наслідків дії, речовини - продукти трансформації. Однак необхідно підкреслити, що деякі хімічні речовини в звичайних умовах практично не піддаються дії окислювачів, навіть такого найбільш сильного з них, як озон. До таких речовин, що є досить поширеними забруднювачами води поверхневих водойм, відносяться піридин, бензол і його похідні, ряд ароматичних нітросполук, альдегіди, кислоти. Ряд сполук окислюються в повному обсязі, в результаті чого можуть утворитися продукти, які надають воді запах (фосфорорганічні і поверхнево-активні речовини, феноли) або забарвлення (нітросполуки, феноли). При неповному окисленні хімічних речовин, присутніх в воді, можуть з'являтися і більш токсичні сполуки, як, наприклад, при окисленні деяких фосфорорганічних пестицидів. Дозування окислювача здійснюється системою дозування (Рис.1, поз.1) в залежності від кількості проходить води. Далі оброблена вода надходить в накопичувальну ємність (Рис.1, поз.2) де протікає реакція взаємодії окислювача з забруднюючими органічними речовинами. З ємності вода насосом другого підйому (Рис.1, поз.3) напраляющіе в сорбційний фільтр (Рис.1, поз.4) колонного типу з фільтруючим матеріалом активованим вугіллям. Періодично проводиться регенерація фільтруючого матеріалу зі скиданням промивних вод в дренаж. Очищена вода подається споживачу.
Сорбція на фільтрах з активованим вугіллям. Для дезодорації води сорбцией використовують гранулірованнний і порошкоподібний активоване вугілля, активоване антрацит, вуглецеві волокнисті матеріали і Невуглецеві адсорбенти (клиноптилоліт, цеоліти). Сорбційний метод дезодорації є значно більш надійним, в порівнянні з окислювальним, так як він заснований не на трансформації органічних речовин, а на їх вилученні з води. З відомих сорбентів найбільш ефективні - активні вугілля. Вони добре сорбують феноли, поліциклічні ароматичні вуглеводні, в тому числі канцерогенні, більшість нафтопродуктів, хлор і фосфорорганічні пестициди і багато інших органічні забруднення. Однак і сорбцію на активних вугіллі можна розглядати як універсальний засіб очищення води від органічних сполук. Так, є речовини, які ними не затримуються (наприклад, органічні аміни) або затримуються погано (наприклад, синтетичні поверхнево-активні речовини). Недоліком застосування вугільних фільтрів є необхідність заміни або регенерації активованого вугілля, яка може здійснюватися такими методами: хімічним, термічним. Хімічний метод передбачає попередню обробку вугілля гострою парою, а потім лугом. Метод складний, трудомісткий і недостатньо ефективний, оскільки не відновлює сорбційної здатності матеріалу повністю. Термічний метод полягає в випалюванні адсорбованих органічних сполук в спеціальних печах при температурі 800 - 900 ° С. На (Рис.3) представлений сорбційний фільтр колонного типу.
Література
1. Мейер А., Зейтц Э. Ультрафиолетовое излучение. М., ИЛ, 1952- 424 с.
2. Бутилированая вода: типы, состав, нормативы/ под ред. Д. Сениор, Н. Деге; пер. с анг. Е. Боровиковой, Т. Зверевич. - СПб: Профессия, 2006 - 424 с.
3. Белявский М.П., Вассерман А.Л., Рубинштейн П.В. Методика контроля потока излучения бактерицидных ламп в процессе их эксплуатации // Светотехника. - 2001. - №1. - С.6-8.
4. Вассерман А.Л. Ультрафиолетовые бактерицидные установки для обеззараживания воздушной среды помещений. - М.: Изд-во дом света, 1999, выпуск 8(20).
5. Методика виконання вимірювань параметрів ультрафіолетового випромінювання. МВУ 11-038-2007, від 1 квітня 2007р.
6. Кожушко Г.М., Семенов А.О., Берлінова Л.В. Патент України на корисну модель №71953 «Установка бактерицидного знезараження питної води» від 25.07.2012 р.
7. Сарычев Г.С. К расчету бактерицидных установок / Светотехника. - 2005. - №1. - С.62-63.
8. Матвеев А.Б., Лебедкова С.М., Петров В.И. Электрические облучательные установки фотобиологического действия. Под ред. д.т.н. С.П. Решенова – М.: МЭИ, 1989.
9. Masschel I., Debacker E., Chebakbak S. Stude sur modele dela disinfection de lean par rayconement ultraviolet. // Rev.sci.can. 1980, - №2. – p. 29-41.
Перевірила Крапивніцька І.О.