Качество воды: Проблемы и решения. Архив на сайте www.1os.ru

В ответ на проявленный интерес посетителей нашего форума Бытовая очистка воды темой очистки воды методом ультрафиолетового облучения, мы публикуем в предыдущем и этом выпуске рассылки статью, призванную ответить на Ваши вопросы по этой теме.

УФ-излучение для обеззараживания питьевой воды из поверхностных источников

(окончание)

Внедрение нового регламента обеззараживания воды на очистных сооружениях требует его совмещения с существующими этапами очистки воды.

Внедрение систем УФ-обеззараживания возможно в существующие, реконструируемые и новые очистные сооружения, имеющие различную технологическую схему водоподготовки. В настоящее время наиболее распространенной является схема водоподготовки, состоящая из обработки воды коагулянтами и флокулянтами, отстаивания и фильтрации. Правильная организация процессов физико-химической очистки позволяет значительно снизить требования к степени обеззараживания, которую должно обеспечить УФ-об- лучение или другой специальный метод обеззараживания. При коагуляции, осаждении и фильтрации хорошо удаляются простейшие, имеющие размер более 1 мкм, и водоросли [7]. Физико-химическая очистка позволяет снизить концентрации простейших на 99-99,9 % [8], обеспечивает 90-99%-ную эффективность уничтожения бактерий и вирусов [7]. Роль осаждения и фильтрации также очень важна для удаления микроорганизмов, находящихся внутри и на поверхности взвешенных частиц, так как именно эти фракции трудно доступны при обеззараживании воды дезинфек-тантами.

Особого внимания требует задача предотвращения биообрастания и повторного роста микроорганизмов в распределительных сетях. В настоящее время в практике водоподготовки существуют два основных подхода для решения этой задачи -удаление из воды в процессе очистки органических "питательных" веществ и добавление химических реагентов, обеспечивающих "консервирующий" эффект перед подачей воды в разводящую сеть. Первый подход широко распространен в европейских странах, например, применяется в таких крупных городах, как Амстердам и Берлин. В этих городах проблемы биообрастания решаются высокой степенью удаления органического углерода и комплексом мер по поддержанию санитарного состояния сетей.

В качестве консервирующих химических веществ обычно применяется хлор и хлорсодержащие соединения. При решении задачи защиты сетей от биообрастания обеспечение остаточной концентрации дезин-фектантов не несет нагрузки по обеззараживанию воды. Концентрации содержания реагентов в воде нужны значительно ниже, чем для удаления патогенных микроорганизмов, однако важна длительность их наличия. Более того, если в процессе водоподготовки обеспечено нормативное обеззараживание, то нет строгих требований и к непрерывности подачи реагентов в сеть. Для обеспечения эффекта последействия наиболее оптимальным считается применение хлораминов. Хлорамины чрезвычайно слабо действуют на вирусы и, как правило, не рекомендуются для основного обеззараживания воды. Однако вследствие более длительного сохранения в сетях и более активного, чем хлор, действия на биопленки в трубах [9] хлорамины находят все большее применение в практике водоподготовки.

Наиболее распространенной является схема, в которой УФ-облуче-ние в качестве основного метода обеззараживания применяется совместно с традиционными этапами физико-химической очистки и подачей небольших доз хлорреагентов перед сетями. Исходя главным образом из экономических соображений, предпочтительным является размещение УФ-оборудования в конце очистных сооружений, чтобы облучению подвергалась вода, имеющая наиболее высокий коэффициент пропускания УФ-излучения. Применение УФ-оборудования на заключительном этапе обработки воды не является единственно возможным техническим решением. В ряде случаев исходя из реальных условий очистных сооружений может быть выбрано другое место расположения УФ-установок. На практике выбор места должен осуществляться по результатам технологических обследований на конкретных очистных сооружениях (рисунок, а, б, в).

По схеме с расположением УФ-оборудования в конце очистки работают сооружения в Форте Бентон (США) [10], использующие в качестве источника воду р. Миссури. УФ-станция смонтирована при реконструкции очистных сооружений в 1987 г. Доза облучения в УФ-уста-новках 25-40 мДж/см2, перед поступлением воды в сеть подается хлор дозами до 1 мг/л. В течение всего срока эксплуатации система обеззараживания в Форте Бентон стабильно обеспечивает американские нормативы по микробиологии и побочным продуктам. УФ-комп-лекс на р. Темзе (Англия) успешно эксплуатируется с 1987 г. [11]. Комплекс состоит из 16 УФ-установок суммарной производительностью до 55000 м³/сут и дозой не менее 20 мДж/см². Установки расположены в конце очистных сооружений. Для предотвращения биообрастания разводящих сетей применяется хлор. Очистные сооружения для подготовки питьевой воды из Волчихин-ского водохранилища в г. Средне-уральске имеют производительность 3600 м3/ч. В новой схеме вода будет последовательно обрабатываться в микрофильтрах, контактных осветлителях, напорных фильтрах и УФ-установках. В качестве вторичного обеззараживания предусмотрен ввод гипохлорита натрия.

УФ-комплекс на очистных сооружениях Автозаводского района г. Тольятти производительностью 400 тыс. м3/сут и дозой облучения 35-55 мДж/см2 расположен на начальном этапе очистки воды, облучению подвергается вода из Куйбышевского водохранилища. Комплекс эксплуатируется с марта 1997 г., за весь период эксплуатации после облучения стабильно обеспечивалось питьевое качество воды по микробиологическим показателям. В период с апреля по октябрь для консервации воды при ее движении по очистным сооружениям перед смесителями периодически подается хлор дозами 0,5-1,5 мг/л (до внедрения УФ дозами до 9 мг/л). Вследствие наличия в исходной воде аммиака весь подаваемый хлор присутствует в воде в виде хлораминов, т. е. не приводит к образованию хлорорганических соединений. 8 качестве вторичного обеззараживания перед резервуарами чистой воды подается хлор. Для снижения хлорпоглащаемости и удаления органических предшественников образования хлорорганических соединений перед подачей вторичного хлора в 1999 г. на очистных сооружениях были проведены работы по оптимизации процесса коагуляционной обработки воды.

Возможные схемы оптимизации обеззараживания воды с использованием УФ-облучения
a - схема очистных сооружений в Лондоне (Англия), Форте Бентоне (США), Среднеуральске (Россия); б - то же, в городах Тольятти и Отрадном (Россия); в - то же, в Роттердаме (Нидерланды), Хельсинки (Финляндия)

Комплекс УФ-обеззараживания воды на НФС г. Отрадного производительностью до 75 тыс. мэ/сут эксплуатируется с октября 1997 г. и обеспечивает дозу облучения до 80 мДж/см2. Источником водоснабжения служит р. Кинель, вода которой имеет чрезвычайно высокое значение колииндекса (до 3000000), практически не зависящее от времени года. Вследствие высокого микробного загрязнения применение одной технологии хлорирования не всегда обеспечивало необходимую эффективность обеззараживания, до 9 % проб на выходе НФС не соответствовало норме даже при концентрации свободного остаточного хлора на выходе НФС 1,5-2 мг/л. Применение УФ-технологии обеспечило стабильное снижение колииндекса на этапе первичного обеззараживания на 4-6 порядков. УФ- обеззараживание эффективно в течение всех периодов года, в том числе в паводок и особенно зимой, когда эффективность хлорирования заметно снижалась. После внедрения УФ-обеззараживания дозы остаточ ного хлора перед подачей в сеть не превышали нормативных значений.

Важным преимуществом метода УФ-обеззараживания является возможность его внедрения в существующие традиционные технологические схемы без их значительного переустройства. В то же время применение УФ-обеззараживания не противоречит возможности дальнейшего развития очистных сооружений. Существуют примеры, когда УФ-облучение используется совместно с такими технологиями, как инфильтрация через почву, активированные угли, озонирование.

С 1998 г. УФ-облучение применяется как последняя ступень очистки на сооружениях подготовки питьевой воды г. Хельсинки. Производительность двух работающих станций составляет до 300 тыс. м3/сут. В технологической цепочке УФ-установки расположены после фильтров с гранулированными активными углями. В качестве вторичного обеззараживания возможно использование хлораминов. УФ-обеззараживание на сооружениях Бернплат в г. Роттердаме (Нидерланды) служит последним этапом после озонирования и фильтрации на ГАУ [12]. Целью применения УФ на этой станции является снижение микробного числа после фильтров. Высокая степень удаления органических соединений, которые могли бы стать питательными веществами при размножении микроорганизмов в сетях, позволила полностью исключить консервирующие реагенты.

Выводы

Задача оптимизации систем обеззараживания при водоподготовке является для водных хозяйств одной из наиболее актуальных. Применение традиционной и наиболее распространенной схемы двухступенчатого хлорирования не всегда может обеспечить выполнение современных нормативных требований по микробиологическим показателям и хлорорганическим соединениям.

В настоящее время УФ-облучение - это один из наиболее перспективных методов обеззараживания воды, обладающий высокой эффективностью по отношению к патогенным микроорганизмам, не приводящий к образованию вредных побочных продуктов. Основной задачей УФ-облучения является обеспечение обеззараживания воды до нормативного качества по микробиологическим показателям, необходимые дозы выбираются на основании требуемого снижения концентрации патогенных и индикаторных микроорганизмов.

Преимуществом метода УФ-обеззараживания является то, что УФ-оборудование легко вписывается в типовые технологические схемы и не требует значительных строительных работ на существующих сооружениях.

Метод УФ-облучения может рассматриваться как реальный элемент решения задачи обеззараживания при подготовке питьевой воды из поверхностных источников водоснабжения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Hargy T. Ultraviolet light found to be effective against Cryptosporidi-um // Water Technology. 1999. Sept.
2. Environmental Technology Verification Program // EPA/600/R-98/ 160VS. 1999. May.
3. МУ 2.1.4.7.19.98. Методические указания по санитарному надзору за применением ультрафиолетового излучения в технологии подготовки питьевой волы. - M.: Минздрав России, 1998.
4. HoIf J. С. The relationship of turbidity to disinfection of potable water// EPA-570/9-78-002. - 1978.
5. M a 11 с у Jr. Evaluation of byproducts by treatment of groundwater with ultraviolet radiation // AWWARF and AWWA, Denver. US.-1995.
6. К г u i t h о f J. C., Leer R. C. Practical Experience with UV-Disinfection in the Netherlands // Proc. AWWA Seminar on Emerging Technologies in Practice: Annual Conf., Cincinnati, Ohio.- 1990. 17-21 June.
7. Гончapук В. В., Потапченко H. Г. Современное состояние проблемы обеззараживания воды // Химия и технология воды. 1998. T. 20. № 2.
8. Methods for investigation and prevention of waterborne disease outbreaks // EPA/600/1-9/005. - 1990.
9. Biofouling and Biocorrossion in industrial water systems. - 1993, p. 91-106.
10. UV Light Disinfection Technology in Drinking Water Application: US EPA.- 1996, p. 4.11-4.16.
11. World's largest potable water UV plant for Tames water // Water Services. 1987. № 1096.
12. K r u i t h о f J. C. Ozonation and bio- j logical activated carbon filtration in i Dutch drinking water treatment: Regional Conf. on Ozone, Ultraviolet Light, ; Advanced Oxidation Processes in ? Water Treatment. - Amsterdam, 1996.

Обсудить выпуск

Выпуск подготовлен экологическим предприятием ООО "Очистные сооружения"
Наши тематические форумы:

• ПРОМЫШЛЕННАЯ ОЧИСТКА ВОДЫ
• БЫТОВАЯ ОЧИСТКА ВОДЫ