bbk 000000

УДК 628.166.085

Костюченко С. В., Кудрявцев Н. Н., Свитнев С. А., Тимаков С. В., Устюжанинов А. М., Щеглов А. Ю.

Биотестирование – современный критерий  определения эффективности систем  ультрафиолетового обеззараживания воды

Аннотация

В настоящее время ультрафиолетовое облучение становится все более востребованным способом обеззараживания воды. При этом используются преимущественно установки на амальгамных и ртутных лампах низкого давления. В спектре излучения подобных ламп доминирует резонансная линия ртути с длиной волны 253,7 нм, на которую может приходиться до 40% мощности лампы. Излучение с такой длиной волны обладает выраженным обеззараживающим эффектом. В результате действия УФ-излучения происходят необратимые повреждения ДНК и РНК микроорганизмов, в связи с чем последние теряют способность к размножению (инактивируются). Основным параметром, характеризующим эффективность таких установок, является доза УФ-облучения. Это расчетная величина, поэтому для получения максимальной информации о том, как работает установка УФ-обеззараживания, целесообразно проводить биотестирование с помощью реальных микроорганизмов. Кроме того, в ряде стран (Германия, Франция, Австрия, США) проведение биотестирования УФ-систем является обязательным. В России биовалидация не обязательна, поэтому реальные биологические тесты зачастую заменяются компьютерным моделированием. Моделирование процесса, проведенное для семиламповой установки производства НПО «ЛИТ», дает результат, близкий к полученному при биотестировании. Это подтверждает заявленный производителем УФ-оборудования диапазон применения обеззараживающей УФ-установки. Однако абсолютной гарантией эффективной работы УФ-установки является только биовалидация, так как она подразумевает использование реальной воды и живых микроорганизмов. Данные, полученные в процессе биотестирования, позволяют наиболее полно охарактеризовать особенности работы обеззараживающей установки. Сертификат, подтверждающий прохождение биотестирования, является надежной гарантией того, что установка обеспечит требуемый уровень обеззараживания воды.

Ключевые слова

микроорганизмы , инактивация , биотестирование , амальгамная лампа , ультрафиолетовое излучение , УФ-обез­зараживание , УФ-установ­ка , доза облучения

УДК 628.166.085
DOI 10.35776/VST.2023.03.06

Богун П. В.

Влияние отражения от стенок реактора на энергоэффективность установок обеззараживания воды УФ-излучением

Аннотация

Приведены результаты теоретического исследования возможности повышения эффективной дозы облучения установки обеззараживания воды ультрафиолетовым (УФ) излучением без увеличения мощности лампы, а также изучения влияния отражения излучения от внутренней поверхности реактора на работу установок. Расчеты проведены для наиболее распространенной конструкции установки с одной лампой и цилиндрическим реактором с зеркальным отражением от стенок. Расчеты показали, что при высоком коэффициенте отражения излучения и при определенных соотношениях эффективной длины распространения УФ-излучения в воде и размеров реактора энергоэффективность, т. е. производительность установки на единицу потребляемой мощности, может быть повышена по сравнению с ранее известными конструкциями на 35–40%.

Ключевые слова

энергоэффективность , обеззараживание воды , ультрафиолетовое излучение , эффективная длина распространения излучения

bbk 000000

УДК 628.166.085

Костюченко С. В., Смирнов А. Д., Похил Ю. Н., Багаев Ю. Г.

Внедрение УФ-обеззараживания  на очистных сооружениях г. Новосибирска

Аннотация

Оборот воды в современном городском хозяйстве представляет собой комплексную задачу. С одной стороны, необходимо обеспечивать жителей города качественной питьевой водой, соблюдая все санитарно-гигиенические требования, с другой стороны, сбрасываемые сточные воды города не должны наносить ущерб окружающей среде. В Новосибирске для решения этих задач на городских станциях водоподготовки и очистных сооружениях канализации были последовательно применены самые современные технологии обеззараживания, обеспечивающие соблюдение всех мик­робиологических требований к питьевой воде и очищенным сточным водам. Использование ультрафиолетового излучения позволило создать мультибарьерную эффективную защиту при подготовке питьевой воды и обеспечить экологически безопасное обеззараживание сточных вод.

Ключевые слова

хлорирование , обеззараживание , сточные воды , водоснабжение , водоотведение , ультрафиолетовое излучение

bbk 000000

УДК 628.1/.2(98)

Кофман В. Я.

Водоснабжение и водоотведение в Арктическом регионе: современные технические решения  (обзор)

Аннотация

В Канаде разработана технология очистки сточных вод для небольших изолированных арктических поселений, основанная на эффективной биодеградации органического углерода с использованием комбинации анаэробного метаногенного и микробного биоэлектрохимического процессов, обеспечивающих получение биометана. Микробную электрохимическую деградацию проводят в безмембранном проточном реакторе с биоанодом и биокатодом, работающем при напряжении ниже порога электролиза воды. В лабораторных экспериментах в широком диапазоне мезофильных и психрофильных температур (5–23 °С) достигнута высокая эффективность снижения БПК₅ (90–97%) при остаточном содержании менее 7 мг/л. Энергопотребление составляет 0,6 кВт.ч/кг ХПК. Низкое энергопотребление наряду с производством биометана обеспечивают работу реактора в режиме энергогенерации. Для условий Гренландии разработана схема обеззараживания сточных вод, включающая химическую коагуляцию и обработку перуксусной кислотой и/или ультрафиолетовым излучением. Полная инактивация Escherichia coli достигается при комбинированном использовании ультрафиолетового излучения (2,1 кВт.ч/м³) и пер­уксусной кислоты. Предварительная коагуляция является необходимым условием эффективной инактивации микроорганизмов. В США для г. Фэрбанкс (Аляска) предложена замкнутая схема водоочистки на основе процесса пероксон с повторным использованием воды для питьевых нужд. Большим преимуществом схемы с замкнутым циклом является сохранение 85% воды в системе с сохранением тепловой энергии, полученной от различных водонагревателей. В результате очищенная вода возвращается потребителю теплой, при этом требуется меньше энергозатрат для ее дополнительного нагрева. Кроме того, минерализация органических веществ в окислительном процессе обеспечивает достижение остаточного значения ХПК 0,7 мг/л.

Ключевые слова

сточные воды , обеззараживание воды , водоочистка , ультрафиолетовое излучение , повторное использование воды , Арктический регион , предварительная коагуляция , перуксусная кислота , процесс пероксон , тепловая энергия воды , ана­эробный метаногенный процесс , микробный электро­хими­ческий процесс

bbk 000000

УДК 628.166.085

Смирнов А. Д., Стрелков А. К., Ткачев А. А.

К вопросу выбора технологии обеззараживания сточных вод

Аннотация

Ужесточение природоохранного законодательства в части сброса хлора и хлорорганических соединений побуждает к использованию современных безопасных и эффективных бесхлорных методов обеззараживания сточных вод. Использование ультрафиолетового излучения позволяет соблюдать все требования, предъявляемые к технологии обеззараживания сточных вод, не нанося никакого ущерба окружающей среде. Применение такой технологии исключает возможность начисления штрафов за загрязнение окружающей среды хлором и хлорорганическими соединениями. Экономическое сравнение двух методов обеззараживания (применение гипохлорита натрия и УФ-облучение) также показывает значительную эксплуатационную выгоду при внедрении УФ-обеззараживания. Годовая экономия в эксплуатационных расходах составляет 50% и более при сопоставимых капитальных затратах. Достоинства УФ-обеззараживания: эффективность в отношении всех типов индикаторных и патогенных микроорганизмов, в то время как хлорсодержащие реагенты зачастую не обес­печивают достаточной эффективности по вирусам и простейшим; не образуются побочные продукты, отсутствует негативное воздействие на водные объекты (а значит, нет и штрафов); нет опасности передозировки; легкий и простой контроль над процессом обеззараживания, нет необходимости в системе дозирования и дополнительных системах контроля; независимость эффекта обеззараживания при колебаниях качества сточных вод в пределах проектных параметров; минимальная занимаемая площадь, не нужны дополнительные сооружения (например, контактный резервуар для дехлорирования); возможность «вписаться» в уже существующие здания или сооружения, например, при модернизации очистных сооружений канализации и замене хлорирования; низкие эксплуатационные расходы (замена ламп один раз в полтора-два года и электроэнергия). В таких условиях переход на использование бесхлорных технологий обеззараживания, не приводящих к образованию хлорорганических загрязнителей, является верным решением.

Ключевые слова

хлорирование , обеззараживание , сточные воды , дехлорирование , ультрафиолетовое излучение , плата за сбросы

bbk 000000

УДК 628.166.085

Богун П. В.

Об увеличении производительности установок ультрафиолетового обеззараживания жидкостей

Аннотация

Приведены результаты теоретического исследования возможности увеличения производительности установок обеззараживания жидкостей, в том числе воды, ультрафиолетовым излучением без увеличения потребляемой электроэнергии. Увеличение производительности возможно при фиксированных геометрических размерах реактора и мощности источников за счет перераспределения потоков жидкости в реакторе. Показано, что максимально возможная эффективная доза облучения равна средней по объему реактора интенсивности облучения, умноженной на среднее время пребывания жидкости в реакторе. Необходимым и достаточным условием для получения такой дозы является наличие потока жидкости в каждой точке объема реактора и равная доза облучения для каждого микрообъема жидкости. В качестве примера приведены расчеты максимально возможной дозы облучения для сферического реактора с точечным источником излучения и для цилиндрического реактора с линейным источником излучения. Отмечено, что широко выпускаемые в настоящее время конструкции установок УФ-обеззараживания воды с одним источником (лампой) используют возможности источника примерно на 30%. В конструкции с цилиндрическим реактором и спиральным сходящимся потоком жидкости, распределенным по длине реактора, достигается максимально возможная доза облучения и/или производительность установки.

Ключевые слова

обеззараживание воды , ультрафиолетовое излучение , доза облучения , реактор , производительность установки