Использование УФ излучения для обеззараживания сточных вод

Шаляпін С.М., Штонда Ю.І., Шаляпіна Т.С.

На сьогоднішній день багато компаній випускає сучасне обладнання для очищення побутових стічних вод. Але лише деякі з них приділяють достатню увагу питанню їх знеза­ражування. Широке розповсюдження малих очисних споруд потребує окремого підходу до проблеми знезаражування очищених стічних вод. Так, наприклад, знезаражуюче обладнання повинно відповідати наступним вимогам:

• забезпечувати високу ефективність знезараження стічних вод як у літній, так і у зимовий час;
• виключати забруднення навколишнього середовища небезпечними речовинами, у тому числі токсичними хлорорганічними сполуками);
• мати високу надійність;
• бути простим в експлуатації та обслуговуванні;
• мати низькі експлуатаційні витрати.

Усім цим вимогам насамперед відповідає знезаражуюче обладнання, принцип дії якого заснований на бактерицидному ефекті ультрафіолетового (УФ) випромінювання. Застосування УФ випромінювання для знезаражування стічних вод базується на суто природному факторі - під дією короткохвильового ультрафіолетового випромінювання (яке є частиною сонячного спектру) здійснюється миттєве руйнування клітин мікроорганізмів, які знаходяться у воді. В результаті чого стічні води стають біологічно безпечними і їх можна не тільки скидати у природні водоймища, але і використовувати для поливу рослин на присадибній ділянці тощо.

Для знезаражування стічних вод широке розповсюдження отримали ультрафіолетові стерилізатори «лоткового» (рис. 1)та «колекторного» (рис. 2) типів. УФ стерилізатори лоткового» типу призначені для знезаражування стічної води, яка тече по відкритому лотку. В УФ стерилізаторах «колекторного» типу стічні води не мають прямого контакту з відкритим повітрям, що дозволяє розташовувати їх безпосередньо в приміщенні каналізаційної насосної станції.

УФ стерилізатори «лоткового» типу

В практиці знезаражування стічних вод широко використовуються два типа УФ стерилізаторів «лоткового» типу. До першого з них відносяться УФ стерилізатори, в яких джерела УФ випромінювання - УФ випроміювачі розташовані над водою, що знезаражується. До другого типу відносяться УФ стерилізатори з заглибленими у воду УФ випромінювачами.

УФ стерилізатори «лоткового» типу з розташуванням УФ випромінювачів над водою, застосовуються для знезаражування наперед зчищених побутових стічних вод на малих очисних спорудах локального типу, наприклад, для знезаражування стічних вод котеджів, невеликих готелів і т.п. УФ стерилізатори цього типу забезпечують високу ефективність знезараження стічних вод із вмістом завислих речовин не більше 10-12 мг/дм³. Основною перевагою УФ стерилізаторів цього типу є простота конструкції, невимогливість до умов експлуатації та можливість роботи при низьких температурах навколишнього середовища. В УФ стерилізаторах цього типу використовуються бактерицидні УФ лампи низького тиску, які розміщуються над водою, що знезаражується. Для стабілізації робочих параметрів УФ ламп при низьких температурах та захисту від бризок води, УФ лампи розміщуються в трубах із спеціального кварцового скла, так названих «кварцових чохлах».

УФ стерилізатори цього типу забезпечують надійне знезараження стічних вод при температурі навколишнього середовища від -40°С до +50°С, що дозволяє розміщувати їх в неглибоких колодязях або безпосередньо у відкритих лотках.

 Основні технічні параметри УФ стерилізаторів «лоткового» типу з розташуванням УФ випромінювачів над водою

УФ стерилізатори «лоткового» («канального») типу з заглибленими джерелами УФ випромінювання

Основною перевагою УФ стерилізаторів цього типу є більш висока ефективність зне­заражування стічних вод, що дозволяє використовувати їх для знезаражування стоків з більш високим вмістом завислих речовин та на більш потужних очисних спорудах.

Конструктивно УФ стерилізатори «канального» типу складаються із знезаражуючих касет (рис. 4), шаф управління (рис. 5) та системи підтримки необхідного рівня води у каналі (рис. 6), по якому протікають стічні води. За рахунок того, що джерела УФ випромінювання розташовуються у воді, що знезаражується, УФ стерилізатори цього типу мають більш високий коефіцієнт використання бактерицидного випромінювання, що приводить до збільшення продуктивності УФ стерилізаторів цього типу в порівнянні з УФ стерилізаторами, у яких джерела УФ випромінювання розташовані над водою.

 Враховуючи те, що стічні води містять велику кількість органічних речовин, які відкладаються на зовнішній поверхні кварцових чохлів і призводять до зниження ефективності знезаражування стічних вод, УФ стерилізатори цього типу повинні оснащуватись системою механічного очищення кварцових чохлів.

Основні технічні параметри УФ стерилізаторів «лоткового» («канального») типу із заглибленими джерелами УФ випромінювання

УФ стерилізатори «колекторного» типу

УФ стерилізатори «колекторного» типу складаються з камери знезаражування і шафи управління. Камера знезаражування являє собою металевий корпус, усередині якого розміновані ультрафіолетові лампи і механізм для очищення кварцових чохлів. Корпус камери знезаражування і механізм очищення кварцових чохлів, як правило, виконуються з нержавіючої сталі та інших стійких до корозії матеріалів. 

УФ стерилізатори «колекторного» типу повинні розташовуватися в закритому приміщенні. Вода, що знезаражується, по вхідному колектору поступає всередину камери знезаражування, де вона опромінюється ультрафіолетовим променями в дозі, яка гарантує її повне знезаражування. Знезаражена вода через вихідний колектор скидається до поверхневого водойму або в каналізацію. Очищення захисних кварцових чохлів від органічних та мінеральних відкладень проводиться за допомогою вбудованого очисного механізму з автоматичним або «ручним» приводом. Для забезпечення нормальних умов роботи механізму очищення кварцових чохлів УФ стерилізатори «колекторного» типу повинні оснащуватися датчиком наявності води (або реле протоку), який забезпечує вмикання і вимикання УФ стерилізатора в залежності від наявності в ній води, що знезаражується (або її протоку через камеру знезаражування).

Потужність електричного привода механізму очищення кварцових чохлів складає 0.09-0,12 кВт.

Розглянуті конструктивні особливості УФ стерилізаторів «лоткового» та «колекторного» типів, невеликі питомі витрати електроенергії, що витрачається на знезараження стоків, простота експлуатації та висока надійність знезаражуючих систем з використанням бактерицидного УФ випромінювання дозволяють забезпечити ефективне та надійне знезаражування нормативно очищених стічних вод без застосування хлору або його похідних. Широке поширення методу знезаражування стічних вод за допомогою ультрафіолетового випромінювання захистить навколишнє середовище та джерела питної води від забруднення шкідливими мікроорганізмами та токсичними хлорорганічними сполуками.