X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Обеззараживать воду можно самыми разными способами. Большой популярностью пользуется банальное хлорирование. Нет ничего проще, чем добавить в воду хлорсодержащие вещества, таким образом, очень качественно устраняются вредные бактерии. Но при этом очень быстро загрязняется вода уже хлором. К преимуществам этого способа относят довольно долгое остаточное явление, когда хлор в состоянии и в течении времени способен обеззараживать воду. Впрочем, если говорить точно, то всего есть три основных направления обеззараживания:

Химическое – применение вредных веществ, убивающих любые бактерии и вирусы, к нему хлорирование и относится;

Микрофильтрация - меньше используется, но эффективность его повыше, чем у химического воздействия;

Ультрафильтрация – хороша своей безреагентностью, не влияет на человека и не требуют большого расхода электроэнергии

Однако, каждый вариант дезинфицировать воду имеет свои преимущества и недостатки. Ученые не останавливаются на этом наборе и стремятся изобрести что-то новое.

У химических методов обеззараживания высока токсичность, они не в состоянии бороться со всеми видами бактерий, хлор еще к тому же вреден для окружайщей природы.

Что касается микрофильтрации, то тут тоже много недостатко. Слишком часто надо очищать мембраны от налета микроорганизмов. Это трудоемко и затратно, т.к. мембраны придется часто демонтировать.

Ультрафиолетовые лучи распространяются неравномерно, что приводит к неравномерному обеззараживанию. Температура воды возле лампы растет, то есть электричество затрачивается и на нагрев воды у лампы. Также в качестве недостатка отмечают сложности с обслуживанием таких лампочек.

Ниже приведена таблица, где кратко изложены плюсы и минусы всевозможных вариантов обеззараживания воды.

Таблица 1 – Анализ вариантов обеззараживания воды

Метод обеззараживания	Плюсы	Минусы
Хлорирование	Массовое применение Невысокая стоимость	Аллергия Образование белесового осадкаНе все виды бактерий в состоянии устранить
Озонирование	Экологически безопасна Полностью испаряется из воды	Трудности с перевозкой Дорогая Побочные затраты
Ультрафильтрация (мембраны)	Массовое применение Высокое качество очистки	Расход электроэнергии Высокие затраты на обслуживание и замену комплектующихЛегко испортятся от хлорки Устраняет микробные организмы только от определенного порога
Пастеризация – применение тепла	Высокое качество Широкое применение	Дорогая Трудности с обслуживанием
Обычное УФ обеззараживание воды	Экологическая безопасность Безреагентность Массовое использование Практически 100 процентная очистка от микробов и вирусов	Сложности с устранением кварцевых осдков Трудно контролировать работу ламп

Обеззараживание крайне важно в системе очисток [1, 2, 3]. Особенно в тех районах, где возможны вредные выбросы. В этом случае, лучше использовать УФ обеззараживание воды.

Конечно, большинство бактерий и вирусов попадают в воду из воздуха, и в процессе жизнедеятельности человека. Мелкие микроорганизмы вполне могут попадать в почву и затем оставаться в воде.

Новые методы использования ультрафиолета

При всех выше описанных недостатках, есть у УФ технологии обеззараживания воды и свои плюсы. Ультрафиолет никогда не изменит вкус воды, как это делает хлорирование. Ультрафиолетом нельзя передозировать, увеличение ультрафиолетового облучения не приводит к созданию побочных осадков. И чем выше облучение, тем выше потом экологическая безопасность воды (за счет уничтоженных микроорганизмов и вирусов).

В УФ установках нужно использовать специальные лампы. Для этого даже есть сборник методических указаний, где четко прописаны требования к УФ лампам. В качестве лампы могут применяться только газоразрядные лампы с длиной волны от 205 - 315 нм.

Для УФ установок используются лампы, внутри которых горят пары ртути и инертных газов. Такие устройства работают как на низком, так и на высоком давлении. Лампы бывают по конструкции с защитным кварцевым чехлом и лампы для погружения в воду.

Применяют такое обеззараживание как на стадии предварительной подготовки воды, так и после очистной обработки. На первичной стадии могут сочетать хлорирование (не более 5-10 процентов) и УФ-обеззараживание для более высокой степени дезинфекции воды. На конечном этапе лампы могут сочетать с умягчением.

Кроме стандартного УФ прибора сегодня применяют и новые технологии. К ним относится применение волоконной оптики для УФ излучения.

Такая технология позволяет разместить УФ лампу над водой. При этом все УФ лучи отправляют строго в воду, и охватывают ее по всему периметру. Данный вид технологии можно применять даже вместо хлорирования.

Основную работу в этой установке УФ облучения выполняет кварцевая труба. В ней генерируется поток УФ излучения, которым воду потом ударно облучают. Причем облучение идет равномерно, а накипь на лампе не образовывается, т.к. она не погружена в воду. Удаление микроорганизмов такой лампой имеет показатель 99,9%.

Во время проведения испытаний такой прибор удаляет из воды около 10 миллионов вирусов и бактерий. При этом еще и высокая производительность до 150 кубов в час, при малом расходе электроэнергии гарантирована.

Если сводить воедино все преимущества новой УФ технологии обеззараживания воды, то список будет следующим:

Не снижается напор воды, за счет отсутствия самой лампы в воде

Конструктивно лампа отделена от воды и попадания воды на электрические элементы исключено;

Нет тепла в воде, нет образования накипи на лампе;

Крайне просто поменять лампу.

Присутствие реактора в виде кварцевой трубы тоже дает свои плюсы. Эта труба, вполне может заменить трубопроводную, и при этом оставаться светоотражателем. Все бактерицидные лучи уйдут обратно в воду.

За счет этой трубы у луча облучения самый длинный путь и на всей протяженности луч эффективен. Гидродинамику можно регулировать с такой установкой. Двойной датчик даст возможность сразу измерить мощность работы лампы и позволит сразу контролировать ее работу.

При этом датчик еще и контролирует пропускную способность воды УФ лучей. Интенсивность лампы с его помощью можно отрегулировать.

Таким образом. Наглядно видно, что УФ технология обеззараживания воды сегодня шагнула далеко, оставив позади соперников. И применение новых технологий помогает сегодня эффективно дезинфицировать воду без применения хлорсодержащих препаратов.

Литература

Ардашников, С.Н. Защита от радиоактивных излучений / С.Н. Ардашников, С.М. Гольдин, А.В. Николаев. - М.:Глобус, 2006. - 603 c.

Байер, В.Н. Излучение релятивистских электронов / В.Н. Байер, В.М. Катков, В.С. Фадин. - М.: Наука, 2001. - 841 c.

Иоффе, А.Ф. Избранные труды (том 2). Излучение, электроны, полупроводники / А.Ф. Иоффе. - М. Наука, 1976. - 179c.

Код для цитирования: Скопировать