X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Сточные воды содержат возбудителей опасных заболеваний. Основным источником загрязнения объектов водопользования являются сточные воды. Учитывая большую эпидемиологическую опасность, очистные сооружения должны иметь специальное оборудование для обеззараживания сточной воды. Обеззараживание сточных вод является заключительным этапом обработки – производится для уничтожения содержащихся в них патогенных микробов и устранения заражения водоема. Обеззараживание – чрезвычайно важный этап очистки сточных вод, направленный на предотвращение распространения инфекционных заболеваний и защиту поверхностных и подземных водоемов от заражения. Поэтому эффективное обеззараживание является приоритетным в процессах очистки сточных вод. В работе представлены методы обеззараживания городских сточных вод, указаны дозы для обеззараживания, представлены установки данных методов. Приведены преимущества использования каждого из методов.

Wastewater are containing pathogens of dangerous diseases. The main source of pollution of water is wastewater. With considering the large epidemiological danger, treatment facilities should have special equipment for disinfection of wastewater. Disinfection of wastewater is the final stage of treatment - is done to destroy contained in them the pathogenic microbes and eliminate the contamination of the reservoir. Disinfection is an extremely important stage of wastewater treatment aimed at preventing the spread of infectious diseases and protecting surface and underground reservoirs from pollution. Therefore, effective disinfection is a priority in wastewater treatment processes. In the work to methods of presented of disinfection of urban wastewater, doses for disinfection, the equipment of these methods are presented. The advantages of using each of the methods are given.

Метод обеззараживания сточных вод ультрафиолетовым (УФ) излучением получил широкое распространение во всем мире. Одной из основных причин распространения метода УФ-обеззараживания послужил тот факт, что хлорирование воды приводит к образованию опасных побочных продуктов. Анализ альтернативных хлорированию технологий обеззараживания показал, что все окислительные технологии приводят к образованию тех или иных побочных продуктов, большинство из которых представляют опасность для здоровья людей. Вторым важным фактором в продвижении УФ технологии явилась недостаточная эффективность хлорирования в отношении ряда микроорганизмов, таких как вирусы и цисты простейших.

Эффект обеззараживания при УФ-дезинфекции основан на воздействии ультрафиолетовых лучей с длиной волны 200-300 нм на белковые коллоиды и ферменты протоплазмы микробных клеток, он обусловлен фотохимическими реакциями, в результате которых происходят необратимые повреждения молекул ДНК и РНК вирусов [2]. Бактерицидный эффект зависит от прямого воздействия ультрафиолетовых лучей на каждую бактерию.

Единственным условием применения метода УФ обеззараживания является правильно выбранная доза УФ облучения, т.е. количество ультрафиолетовой энергии, которая необходима для уничтожения находящихся в воде микроорганизмов. Доза ультрафиолетового облучения определяется характером и качеством очистки сточных вод.

Согласно [2] доза УФ облучения должная быть:

не менее 16 мДж/см² для воды из подземных источников I класса и питьевых вод;

не менее 25 мДж/см² для воды из подземных источников II, III класса и поверхностных источников;

не менее 30 мДж/см² для бытовых и городских сточных вод.

При УФ облучении воды не существует проблемы передозировки. На эффективность обеззараживания влияет присутствие в воде взвешенных веществ. Рекомендуемый уровень взвешенных веществ 10мг/л [3].

Главный отечественный производитель – НПО «ЛИТ» производит ультрафиолетовые установки по обеззараживанию воды [4]. НПО «ЛИТ» занимает 3-е место по объемам производства. В табл. 1 приведена номенклатура УФ оборудования НПО «ЛИТ».

Таблица 1. Номенклатура оборудования для обеззараживания.Наименование	Производительность, не более	Энергопотребление, не более
Для очищенной сточной воды
УДВ-6/6	6 м3/ч	0,5 кВт
УДВ-250/144	250 м3/ч	12,8 кВт
УДВ-500/288	500 м3/ч	26,0 кВт
УДВ-1000/432	1000 м3/ч	38,0 кВт

Установки УФ-обеззараживания воды состоят из камеры обеззараживания, пульта управления и блока промывки. Внутри камеры располагаются бактерицидные лампы (ртутно-кварцевые высокого или аргоно-ртутные низкого давления), заключённые в прочные кварцевые чехлы, которые исключают контакт УФ лампы с водой. На камере находятся подводящие и отводящие патрубки, пробоотборники, смотровое окно, УФ-датчик и другие элементы. Система автоматики находится на выносном пульте управления. Вода, проходя через камеру обеззараживания, непрерывно подвергается облучению ультрафиолетом, убивающим находящиеся в воде микроорганизмы.

На рис. 1 приведены типы ультрафиолетовых установок.

Рис. 1. Установки УФ обеззараживания сточных вод: корпусные, напорные, лотковые.

Контроль за эффективностью работы УФ комплекса ведётся по дозе облучения. Эффективность обеззараживания воды определяется по количеству оставшихся в живых бактерий кишечной палочки, т.к. они имеют повышенную сопротивляемость воздействию бактерицидных лучей по сравнению с патогенными не спорообразующими бактериями.

Установлено, что УФ излучение действует на вирусы намного эффективнее, чем хлор, и не приводит к образованиям в сточных водах токсичных веществ, что в свою очередь делает целесообразным широкое внедрение УФ технологий обеззараживания сточных вод на малых, средних и крупных очистных сооружениях. Сравнительная характеристика воздействия хлора и УФ облучения на различные виды патогенных микроорганизмов приведена на рис. 2.

Рис. 2. Относительные дозы хлора и УФ облучения, которые необходимы для обеззараживания сточных вод.

В отличие от химических методов обеззараживания, ультрафиолетовый метод в наиболее полной мере отвечает требованиям по охране окружающей среды и нашел наибольшее применение как безреагентный и экологически чистый метод обеззараживания.

Обеззараживание и очистка воды ультразвуком считается одним из новейших методов дезинфекции, хотя впервые этот метод был предложен в 1928 г.

Ультразвук–это упругие колебания и волны, частота которых выше 15-20 кГц. При воздействии ультразвука на жидкость возникают специфические физические, химические и биологические эффекты. Бактерицидное действие ультразвукового излучения зависит от интенсивности звуковых колебаний и в основном связано с кавитацией. Кавитация – это возникновение в жидкости массы пульсирующих газовых пузырьков. При ультразвуковом воздействии наблюдается рост кавитационного пузырька до максимального размера. Затем пузырек лопается, создавая ударные волны. Если ударная волна встречает на своем пути препятствие, то она разрушает его поверхность. Кроме того, в кавитационном пузырьке возникают активные радикалы ОН^-, являющийся сильнейшим окислителем. Кавитация возникает при интенсивностях звукового поля ≥0,3-1 Вт/см².

Преимуществом использования ультразвука перед многими другими средствами обеззараживания сточных вод служит его нечувствительность к высокой мутности и цветности воды, характеру и количеству микроорганизмов, и присутствию в воде растворенных веществ.

Единственный фактор, который влияет на эффективность обеззараживания сточных вод ультразвуком - интенсивность ультразвуковых колебаний.

В настоящее время на российском рынке представлено промышленное оборудование для обеззараживания воды, сочетающее в себе обработку ультрафиолетом и ультразвуком. В качестве преимуществ такого оборудования перед традиционными системами УФ-облучения является более выраженный эффект обеззараживания и отсутствие необходимости в очистке кварцевых чехлов ламп.

В бактерицидных установках серии «Лазурь» [5] обеззараживание воды происходит ультрафиолетовым излучением, с плотностью потока не менее40 мДж/см² и длиной волны 180-300 нм с одновременным ультразвуковым воздействием плотностью около 2 Вт/см²и акустическими колебаниями.

Рис. 3. Бактерицидная установка для обеззараживания сточных вод ультрафиолетовым излучением в комбинации с ультразвуком.

В процессе обработки проходящего потока воды ультразвуком от излучателя, размещаемого непосредственно в корпусе камеры фотохимического реактора, в воде образуются короткоживущие парогазовые «каверны». Они возникают в момент локального разряжения в воде и взрываются при сжатии воды в объеме модуля установки на неоднородностях с частотой в несколько десятков кГц. При этом, за счет резкого изменения давления и температуры, в воде уничтожается патогенная микрофлора, образуются активные радикалы ОН.

Достаточно новым способом обеззараживания воды является электроимпульсный метод - использование импульсивных электрических разрядов. Сущность метода заключается в возникновении электрогидравлического удара, так называемого эффекта Л. А. Юткина. В процессе обеззараживания воды электроимпульсным способом, который воздействует на обрабатываемую воду высоковольтным электрическим разрядом, происходит уничтожение всех видов микроорганизмов, включая вирусы и споры. Важно заметить, что вода, обработанная электроимпульсным способом, приобретает бактерицидные свойства, которые сохраняются до 4 мес.

Электроимпульсный метод имеет высокую эффективность обеззараживающего действия и относительно низкую энергоемкость (0,2-1 кВт⸱ч/м³), что позволяет считать указанный метод перспективным.

Литература:

1. СП 32.13330.2012. Канализация. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.03-85. – Введ. 2013-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 2012. - 85 с.

2. МУК 4.3.2030-05 «Санитарно-вирусологический контроль эффективности обеззараживания питьевых и сточных вод УФ-облучением»: Методические указания. —М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2006. —20 с.

3. МУ 2.1.5.732-99 «Санитарно-эпидемиологический надзор за обеззараживанием сточных вод ультрафиолетовым излучением»: Методические указания. - Минздрав России, Москва-1999.

4. http://www.lit-uv.com/ru Ультрафиолетовые технологии НПО «ЛИТ».

5. http://www.svarog-uv.ru ООО «Сварог» Обеззараживание питьевой воды, сточных вод. Водоподготовка, водоочистка.

Код для цитирования: Скопировать