Дозы бактерицидного облучения, обеспечиваемые УФ-оборудованием, составляют не менее 16 мДж/см2 для питьевой и 30 мДж/см2 - для сточной воды, что соответствует требованиям современных нормативных документов и мировым стандартам.
Обеззараживание подземных вод является традиционной областью применения ультрафиолетового излучения. Целый ряд УФ-комплексов большой производительности эксплуатируются в системах водоснабжения городов и промпредприятий, использующих подземные источники водоснабжения.
Применение УФ-излучения в схемах подготовки питьевой воды из поверхностных водоисточников - относительно новое направление, однако разработанные технологические схемы и опыт эксплуатации показывают, что применение ультрафиолета в практике водоподготовки позволяет успешно решать актуальные проблемы и в этой области. Теоретически блок УФ-обеззараживания можно расположить на любом этапе очистки питьевой воды. Исходя из экономических соображений размещение УФ-оборудования в конце сооружений является более предпочтительным, поскольку отсутствие взвешенных и растворенных в воде веществ позволяет снизить требования к мощности излучения. Однако хотя применение УФ-оборудования на заключительном этапе обработки воды является предпочтительным, это не является единственно возможным техническим решением. Схема, в которой УФ-облучение в качестве основного метода обеззараживания применяется совместно с традиционными этапами физико-химической очистки и подачей небольших доз хлорреагентов перед сетями, является наиболее распространенной. В первую очередь это связано с тем, что отказ от первичного хлорирования позволяет значительно сократить суммарный расход хлора и снизить образование хлорорганических соединений. В ряде случаев для того, чтобы не производить значительных работ по реконструкции очистных сооружений, может быть выбрано другое место расположения УФ-установок.
На практике выбор места осуществляется по результатам технологических обследований на конкретных очистных сооружениях. В ходе технического обследования определяются возможности размещения УФ-оборудования исходя из задач, которые необходимо достигнуть внедрением этапа УФ-обеззараживания, технических возможностей размещения оборудования и физико-химического качества воды на различных этапах водоподготовки. УФ-обеззараживание применяется на десятках объектов водоподготовки из поверхностных источников. Более 10 лет эксплуатируются УФ-станции в городе Отрадный (75000 м3/сут.), а также в г. Тольятти (рис. 2) производительностью 405000 м3/сут.).
Крупнейший в мире УФ-комплекс обеспечивает обеззараживание питьевой воды в г. Санкт-Петербурге и состоит из нескольких блоков, расположенных в насосных станциях. Первый блок УФ-станции в МОN 5 Главной водопроводной станции был введен в эксплуатацию в мае 2003 года, к концу 2007 г. вся водопроводная вода в городе будет обеззараживаться УФ-облучением. Суммарный объем обрабатываемой воды составит 220 000 м3/час.
УФ-обеззараживание сточных вод - одно из наиболее перспективных направлений применения УФ-метода. Сточные воды - основной источник микробного загрязнения окружающей среды, поверхностных и морских вод, подземных водоносных горизонтов, питьевой воды и почвы, что является фактором риска распространения возбудителей инфекций. Согласно действующим нормативам, сточные воды перед сбросом в водные объекты должны в обязательном порядке подвергаться обеззараживанию. Применение УФ-излучения позволяет не только обеспечить эффективное обеззараживание сточных вод, а также ликвидировать с территории очистных сооружений хлорное хозяйство и исключить из состава сточных вод токсичные для водоемов хлор и хлорорганические соединения.
Обеззараживание при использовании воды из артезианских скважин. В последние годы и промышленные предприятия, и застройщики частного сектора повсеместно ведут бурение скважин, решая проблему обеспечения водопотребления на объектах с помощью артезианской воды. Действительно, такое решение представляется выгодным как по удобству эксплуатации, так и с точки зрения минимизации расходов на водообеспечение объектов.
К сожалению, довольно часто вода, получаемая из скважин, не соответствует нормативным требованиям, например СанПиН 2.1.4.1074-01 "Питьевая вода. Гигиенические требования ...". Качество добываемой из скважины воды определяется глубиной залегания водоносного горизонта окружающими его породами, способностью окружающих пород задерживать загрязнения с поверхности. За редким исключением, артезианская вода характеризуется высокой жесткостью и содержанием железа. Концентрации этих примесей достигают нескольких мг/л, а иногда и десятков или даже нескольких десятков мг/л. И если в последнем случае - очень загрязненной воды - выгоднее искать другой источник водоснабжения, то в случае, когда жесткость воды и содержание в ней железа не превышают 10 мг/л, разумнее оборудовать скважину системой водоподготовки.
Типичная система очистки воды из скважины состоит из нескольких ступеней: фильтра грубой очистки для удержания крупных включений, взвешенных веществ, песка; блока обезжелезивания; блока умягчения и системы обеззараживания. Обычно у пользователя нет возражений по системам очистки воды от железа и содержания солей, и во то же время возникает явное недопонимание необходимости оснащения скважины системой обеззараживания. Это обусловлено тем, что отложения солей жесткости и железа легко заметны при эксплуатации бытового и нагревательного оборудования, а сами вещества легко определяются в ходе анализа воды.
В то же время бактериологический анализ воды из скважины обычно показывает отсутствие микробиологического загрязнения. Оценивая результаты разового анализа, потребитель считает, что с микробиологией в потребляемой воде все в порядке, и ради экономии отказывается от системы обеззараживания. Однако в силу того, что механизмы микробиологического загрязнения артезианской воды принципиально отличаются от механизмов загрязнения железом и солями, сэкономив на системе обеззараживания, потребитель рискует попасть в опасную ситуацию.
Пути проникновения микроорганизмов в воду, получаемую из артезианских скважин, следующие: 1) заражение воды непосредственно на комплексе водоочистки происходит следующим образом: когда в воде высокое содержание железа, то для его удаления необходимо перевести его из двухвалентной формы (FeII) в трехвалентную (FeIII), которая затем осаждается на загрузке фильтра, или, говоря проще, окислить имеющееся в воде железо. Но для окисления необходим кислород, и поэтому в схеме водоподготовки организуют зону аэрации, либо устраивая разрыв струи, либо вводя в технологическую цепочку аэратор. Вот с забортным воздухом и попадают в артезианскую воду микроорганизмы; 2) микробиологические загрязнения могут обнаруживаться в артезианской воде даже когда нет разрыва струи и вирусам вроде как нет возможности проникнуть в воду. Попадают они туда вместе с инфильтрационным пополнением водоносного горизонта, т. е. медленно проходя сквозь породу. Такой способ загрязнения наиболее характерен для неглубоких скважин и скважин, пробуренных вблизи поверхностных водоемов. Осадочные породы хорошо удерживают бактерии, но вирусы, обладая много меньшими размерами, легко проникают на значительную глубину и могут приводить к вирусному заражению водоносного горизонта. А так как обычно вирусы обладают высокой способностью к длительному сохранению своих вирулентных свойств, то их проникновение в скважную воду представляет эпидемиологическую угрозу.
В настоящее время существует много специальных способов обеззараживания воды: хлорирование и йодирование, обработка воды озоном и диоксидом хлора, ультрафиолетовое излучение. Какой же метод более эффективен? Ответ прост: каждый из них может обеспечить барьерную роль, защищая потребителя от проскока патогенных микроорганизмов. Какой же метод наиболее предпочтителен для воды, добываемой из скважины? Более чем 15-летний опыт работы с УФ-технологией показал, что этот метод одновременно самый надежный, простой и дешевый.
Аттестация УФ-систем методом биодозиметрии. Критерием надежности УФ-обеззараживания является доза облучения, обеспечиваемая во всем объеме обрабатываемой воды. В условиях идеальной модели доза облучения зависит от УФ-интенсивности, расхода и пропускания воды на длине 254 нм. Однако на практике распределение дозы облучения в зоне обеззараживания неоднородно. Расстояние между УФ-лампами, геометрия зоны облучения оказывают значительное влияние на дозу облучения, т. е. на эффективность обеззараживания. УФ-установки, имеющие одинаковое количество УФ-ламп и равнозначную мощность, могут обеспечивать разную дозу облучения за счет конструктивных отличий.
Для определения фактической дозы облучения УФ-систем в Европе и Америке используется метод биодозирования. Суть метода заключается в определении дозы облучения по достигаемой степени инактивации микроорганизмов.
В настоящее время существует несколько протоколов проведения аттестационных тестов биодозирования, разработанных Австрийским институтом стандартов (ONORM M 5873-2), Агентством по защите окружающей среды США US EPA (Draft 6/03), Германской ассоциацией по проблемам воды и газа (DVGW). Протоколы имеют некоторые различия в обработке результатов и проведении процедуры, однако в целом сопоставимы.
В 2006 г. серия оборудования НПО "ЛИТ" на амальгамных лампах успешно прошла процедуру аттестации по протоколу ONORM M 5873-2, подтвердив высокий уровень своей продукции в соответствии с мировыми стандартами. Аттестация серии оборудования УДВ-А проводились на базе испытательного стенда Венского института гигиены и микробиологии (Австрия).