Сен 27 2000

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЫБОРА

Опубликовано в 17:20 в категории Утилизация

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЫБОРА

УФ-ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ

СТОЧНЫХ ВОД СТАНЦИЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ

Б.М. Кац

Научно – исследовательский институт физики при

Одесском государственном университете им. И.И.Мечникова

Важнейшим источником загрязнения водоёмов Украины вредными веществами являются сточные воды, среди которых особое место занимают сточные воды станций биологической очистки (СБО) крупных городов и посёлков. Как правило, в результате работы таких станций осуществляется эффективная очистка сточных вод по основным физико-химическим показателям (биохимическое потребление кислорода, содержание взвешенных веществ и т.д.), однако нигде не производится микробиологическое обеззараживание очищенных стоков перед их выпуском в открытые водоёмы. Хотя практически все украинские СБО обеспечены хлораторными, применение такого активного дезинфектанта как хлор недопустимо из-за губительного действия самого хлора и его соединений на пресноводные и морские гидробионты.

Единственной реальной альтернативой хлорированию на сегодняшний день является ультрафиолетовое излучение, обеззараживающее действие которого обусловлено в основном фотохимическими реакциями, в результате которых происходят необратимые повреждения ДНК клеток микроорганизмов. Помимо ДНК ультрафиолетовое излучение губительно действует и на другие структуры клеток, в частности на РНК и клеточные мембраны. Таким образом, УФ – излучение как высокоточное оружие поражает именно живые клетки, не оказывая воздействия на химический состав среды, что имеет место при использовании химических дезинфектантов. Как видно из приведенной ниже табл.1, ультрафиолетовое излучение является эффективным средством обеззараживания для всех микроорганизмов, включая бактерии, вирусы, грибки, плесень, дрожжи и водоросли, которые могут присутствовать в очищаемой воде. При этом для достижения необходимой степени обеззараживания следу-

ет правильно определить УФ-дозу, которая представляет собой энергию, направленную на определённую поверхность за определённый период времени, и обычно измеряется в мДж/см2.

Таблица 1. УФ – дозы, необходимые для 90%-ого обеззараживания различных микроорганизмов, мДж/см2.

Бактерии

Вирусы

Aeromonas

5

Bacteriophage

2 – 3

Bacillus prodigiosus

1

Hepatitus B virus

3 – 11

Escherichia coli in water

5 – 6

Influenza

2 – 4

Micrococcus radiodurans

20 – 21

Poliоvirus

7 – 11

Pseudomonas fluorescens

3 – 4

Дрожжи

Salmonella typhi

1 – 4

Gunger yeast

19

Staphylococcus aureus

2 – 3

Saccharomyces willianus

34

Streptococcus lactis

6 – 9

Плесень

Простейшие

Aspergillus niger

44 – 132

Chlorella vulgarus

7 – 14

Водоросли

Nematode eggs

31 – 51

Blue aglae

300–600

При этом необходимо иметь в виду, что в случае использования УФ-излучения необходимая степень обеззараживания достигается только при правильном выборе соответствующего УФ-оборудования. Технологические основы этого выбора являются предметом настоящего сообщения. Несмотря на широкое использование УФ-облучения для обеззараживания сточных вод в России и других странах [1-5], в Украине УФ-оборудование (в основном производства голландской фирмы Berson UV – tecniek B.V.) пока применяется лишь для обеззараживания питьевой воды и на предприятиях пивобезалкогольной промышленности. В этой связи при обсуждении указанного вопроса мы использовали как литературные источники [6,7], так и собственные экспериментальные данные, полученные в результате десятилетней эксплуатации снабжённых ультрафиолетовыми бактерицидными блоками локальных водоочистных установок для производства доочищенной  питьевой воды [8,9].

Ниже кратко рассмотрены основные факторы, которые необходимо учитывать при выборе УФ-оборудования для очистки стоков СБО.

Количество стоков

Практически на всех СБО количество стоков существенно меняется в течение суток, поэтому при выборе оборудования следует учитывать величины максимального, минимального  и среднего стока. Соотношение между максимальной и минимальной величиной стоков обычно колеблется от 2 до 5, так что оптимальным является разделение потока на две отдельные части. В этом случае экономия электроэнергии за счёт использования специального устройства для энергетического контроля составляет до 40% от количества электроэнергии, рассчитанного на обработку максимального количества стоков.

УФ-прозрачность

Ультрафиолетовая прозрачность-важнейшая характеристика очищаемого потока, которая является относительной величиной и определяется отношением потоков лучистой энергии, проходящей через слои равной толщины дистиллированной и очищаемой воды. УФ-прозрачность дистиллированной воды принимается равной 100%, а для стоков эта величина обычно составляет от 40 до 80%, т.е. от 20 до 60% лучистой энергии теряется из-за различных факторов, перечисленных ниже.

В первую очередь к этим факторам следует отнести наличие взвешенных веществ, что хорошо видно из приведенной ниже табл. 2.

Таблица 2. Зависимость степени инактивации микроорганизмов (lg K) от концентрации взвешенных веществ (С, мг/л) при различных дозах облучения (Е, мДж/см2)

УФ-прозрачность,

%

С

5-15

15-30

lg K

E

lg K

Е

lg K

Е

>70

>4

35-45

4

35-45

4

60-90

60-70

4

35-45

4

35-45

3

60-90

50-60

4

35-45

3

35-45

2

45-60

3

35-45

2

35-45

0,5-2

—–

Помимо взвешенных веществ, УФ-прозрачность зависит также от цветности и мутности очищаемой воды, а также от концентрации в ней органических веществ и катионов железа и марганца. Последние не только поглощают УФ-излучение, но и оседают на кварцевых чехлах, внутри которых находятся УФ-лампы, что приводит к заметному понижению прозрачности самого кварцевого стекла.

Температура стоков

Температура стоков по-разному влияет на работу УФ-ламп из-за разницы в их собственной температуре. Лампы среднего давления устойчиво работают в интервале температур от 1 до 900С, в то время как наилучшая температура для работы ламп низкого давления равняется 15-200С, поэтому их нецелесообразно использовать при работе УФ-установок в холодное время года.

Виды микроорганизмов, присутствующих в данных стоках

Зная природу патогенных микроорганизмов, которые должны быть уничтожены с помощью данного УФ-оборудования, легко определить минимальную УФ-дозу, используя например данные, приведенные в табл. 1. На практике необходимая УФ-доза может изменяться от 10 до 100 мДж/см2, однако её расчёт достаточно сложен и зависит от ряда факторов: гидродинамики, выбора точки отсчёта в камере облучения, интенсивности излучения, степени турбулентности потока в камере облучения, а также срока службы данной УФ-лампы. Поэтому паспортные данные о величине УФ-дозы для данного конкретного УФ-оборудования обычно представляют фирмы-изготовители, обладающие необходимыми методиками и специальными приборами, а потенциальные заказчики, включая проектантов, могут лишь использовать эти данные. Здесь необходимо иметь в виду, что паспортные данные определены только для дистиллированной воды с УФ-прозрачностью равной 100%, так что реальная УФ-доза из-за влияния указанных выше факторов всегда будет существенно ниже. В случае, если УФ-прозрачность очищаемой воды ниже 40% либо концентрация в ней взвешенных веществ превышает 15 мг/л, применение УФ-оборудования для очистки сточных вод является нецелесообразным.

Степень дезинфекции

Необходимая степень дезинфекции определяется потребителем с учётом максимального содержания патогенных микроорганизмов в очищаемых стоках и норме их содержания на выбросе в водоём. Так, если в 1999 году основной показатель бактериальной загрязнённости морской воды - индекс ЛКП (лактозополжительные кишечные палочки) в водах Одесского залива в 2,4·10 – 2,4·103 раз превышал предельно-допустимую величину [10], то необходимая степень дезинфекции при выборе УФ-оборудования для обеззараживания стоков одесских СБО «Северная» и «Южная» определяется величиной lg4 (т.е. в 10 000 раз).

Техника безопасности

Защита от возможного неблагоприятного воздействия УФ-излучения на обслуживающий персонал должна быть обеспечена конструкцией УФ-установок, гарантирующей отсутствие выхода указанного излучения за пределы камеры облучения. Здесь несомненным преимуществом перед известными УФ-установками открытого (канального) типа [1,2] обладают УФ-установки типа InLine производства фирмы Berson UV – tecniek B.V., содержащие герметично закрытую камеру облучения.

В заключение выражаю благодарность представителю фирмы Berson UV – tecniek B.V. в Украине г– ну  Малышко С.А. за предоставленные рекламные материалы и полезное обсуждение данной работы.

Литература

1. Васильев С.А., Волков С.В., Костюченко С.В. Обеззараживание воды ультрафиолетовым излучением. Особенности применения // Водоснабжение и санитарная техника. – 1998. - №1. – С.28.

2. Скурлатов Ю.И., Штамм Е.В. Ультрафиолетовое излучение в процессах водоподготовки и водоочистки //Там же.–1997.- №9.–С.14 - 18.

3. Savolainen R. Ultraviolet disinfection of secondary effluents// Aqua tehn.- 1991.- V.21,N2.- P. 211-218.

4. McClean J. Shedding light on tertiary effluent treatment // Water and Waste Treatment (Gr. Brit.).- 1991. –V.34, N12.- P. 26.

5. Trengrove R. Wastewater disinfection research // Ibid. – 1992. – V.35,N5.- P. 50-51,74.

6. Костюченко С.В., Васильев С.А., Ахмадеев В.В., Волков С.В., Якименко А.В. Технологическое обследование очистных сооружений канализации и выбор УФ-оборудования // Водоснабжение и санитарная техника.  - 1999.-№4.-С.17-19.

7. Потапченко Н.Г., Савлук О.С. Использование ультрафиолетового излучения в практике обеззараживания воды // Химия и технология воды.- 1991.-Т.13, №12.-С.1117-1129.

8. Кац Б.М., Длубовский Р.М., Нестеренко Н.П., Иоргов А.И. Создание и развитие системы водоочистных установок коллективного пользования в г. Одессе // Качество воды и здоровье человека: Сб. научн. статей.- Одесса: ОЦНТЭИ. – 1999. – С.195 – 200.

9. Кац Б.М., Длубовский Р.М., Нестеренко Н.П., Петренко Н.Ф., Созинова Е.К. Водоочистные установки средней производительности «Мидия – 05»: особенности конструкции и опыт эксплуатации // Вода и здоровье – 98: Сб. научн. статей.– Одесса: Астропринт.–1998.–С.120- 124.

10. Климентьев И.Н., Бабич И.В. Санитарно-гигиенические аспекты состояния прибрежной зоны г. Одессы // Экологические проблемы Чёрного моря: Сб. научн. статей. - Одесса: ОЦНТЭИ. – 1999. – С.112 –116.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.