Меню Рубрики

Установки обеззараживания воды ультразвуком и ультрафиолетом

ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ, СТОЧНЫХ ВОД


Особенности интенсификации процесса обеззараживания воды ультрафиолетом и ультразвуком.

ЗАО «Сварог» давно и успешно применяет ультразвуковые колебания для интенсификации процесса обеззараживания питьевой воды и сточных вод с помощью ультрафиолета. Это становится все более актуальным в условиях повышения устойчивости бактерий и вирусов к ультрафиолетовому воздействию, т.к. простое повышение его уровня не приводит к достижению требуемых уровней инактивации. В этой ситуации требуется введение дополнительных эффективных энергетических факторов, которые при относительно небольшой их себестоимости приводили бы к необходимым результатам. Одним из таких факторов и является является применение ультразвука.

Существенное ограничение применения ультрафиолета (УФ) для обеззараживания питьевой воды и сточных вод играет биообрастание и обрастание кристаллами соли защитных кварцевых оболочек ультрафиолетовых ламп. Это приводит к остановкам оборудования для очистки чехлов химическими и физическими методами.

Введение в зону обработки упругих колебаний достаточной мощности с ультразвуковой частотой позволяет получить уровни обеззараживания, достижение которых только лучевой энергией невозможно. Причем достижение нужных уровней инактивации может быть обеспечено при более низких суммарных уровнях энергии, что обуславливает невысокую себестоимость обеззараживания воды при стабильном результате. Вода подвергается комплексному ультразвуковому воздействию, при котором происходит дробление бактериальных кластеров на более мелкие элементы, разрушение микроорганизмов и преобразование органических фаз. При этом происходит непрерывное вирулицидное воздействие ультрафиолетового излучения, приводящее к утрате микроорганизмами способности к воспроизводству. Эти процессы происходят совместно в одной камере, поэтому ультразвуковые колебания, распространяющиеся в водной среде, заставляют колебаться все внутренние поверхности в реакторе, что препятствует биообрастанию и соляризации поверхности, как реактора, так и защитных трубок ультрафиолетовых ламп [1]. Таким образом, одновременно происходит ряд процессов, поддерживающих постоянный уровень обеззараживания воды в течение всего срока службы ламп и ультразвуковых преобразователей. Это позволяет повысить эффективность обработки при сопоставимой мощности УФ-облучения до 10 3 раз (см. рис. 1) и практически полностью уничтожить (полное фотохимическое окисление) любые формы (в том числе споровые) микроорганизмов, вирусов и простейших в концентрациях до 10 6 ед/л 4. УФ-облучение и озонирование не всегда способны подавить эти виды микрофлоры в должной степени. Эффект полной инактивации в традиционных технологиях УФ и озонирования достигается при очень низких концентрациях споровых и простейших при длительном воздействии, и практически не уничтожает плесени.

Совместное использование технологии «Ультразвук + Ультрафиолет» для обеззараживания питьевой воды и сточных вод с традиционными технологиями позволяет существенно уменьшить использование химических средств дезинфекции. Например, использование «Ультразвук + Ультрафиолет» для бассейнов позволяет исключить «цветение» воды, а также снизить концентрацию хлора. Так использование технологии «Ультразвук + Ультрафиолет» в бассейнах с жесткой водой на бассейновых объектах в Англии (Ливерпуль, Манчестер) позволило снизить концентрацию активного хлора с 3,63,4 мг/л до 0,050,1 мг/л, а также расход флокулянтов и коагулянтов в 2-3 раза. При этом обеспечивалось высокое качество воды. Побочные продукты, образующиеся при обеззараживании питьевой воды и сточных вод в результате химических реакций между средствами дезинфекции и молекулами органических веществ, присутствующими в воде, могут быть причиной возникновения неприятного вкуса и запаха воды, либо образования в воде токсичных или канцерогенных веществ.

Как пример можно привести результаты длительного исследования обеззараживающих свойств бактерицидных установок «Лазурь», проведенного одной из крупнейших в мире компаний по производству средств водоочистки Rand Water Board в Южно-Африканской Республике в 1998 – 2003 г.г. [6].

По заключению специалистов этой компании, использование данного способа обеззараживания воды, по сравнению с традиционными УФ методами (при промышленных производительностях установок), эффективнее в 100–1000 раз, а экономические затраты на обработку 1 м 3 в 2…3 раза ниже (см. таблицу 1 и рис. 2).

Входная концентрация (орг/мл)

Выходная концентрация (орг/мл)

источник

Установки ультрафиолетового обеззараживания питьевой воды (УОВ)

В большинстве стран мира ультрафиолетовое обеззараживание воды считается одной из наиболее эффективных технологий бактерицидной обработки стоков, технических и бытовых вод, а также широко используется при очистке питьевой воды. Для каждой конкретной области применения установка УФ обеззараживания подбирается с учетом индивидуальных параметров водозабора.

Рекомендуемая интенсивность излучения устройств, осуществляющих обеззараживание питьевой воды:

  • для воды из подземных источников 1 класса — свыше 16 мДж/см2;
  • для воды из поверхностных источников и подземных II и III класса — свыше 25 мДж/см2;
  • для ультрафиолетового обеззараживания воды по паразитологическим параметрам — свыше 40 мДж/см2.

В нашем каталоге указана производительность установок ультрафиолетового обеззараживания воды (УОВ) для различных коэффициентов поглощения УФ-лучей водной средой (Т на длине волны 254 нм) при расчетной дозе облучения в 25 мДж/см2 и 40 мДж/см2.

Все установки укомплектованы селективным УФ-датчиком.

Наименование 90% 85% 70% Потреб.
мощн.
Вт
БСК-2 Монтаж.
стойка
Блок пром. Автомат. мех. система очи
25 мДж/см2 40 мДж/см2 25 мДж/см2 40 мДж/см2 25 мДж/см2 40 мДж/см2
УОВ-УФТ-П-2 3 1,9 2 1,2 1,5 0,6 40 заказ
УОВ-УФТ-П-3 4 2,5 3 1,8 2 1 65 заказ
УОВ-УФТ-П-5 6 3,8 5 3 3,5 2 90 заказ
УОВ-УФТ-П-7 8 5 7 4 4 2,5 90 заказ
УОВ-УФТ-А-1-150 12 7 10 5 6 4 210 + заказ
УОВ-УФТ-А-1-200 18 10 15 8 10 6 250 + заказ
УОВ-УФТ-А-1-250 24 14 20 12 13 8 340 + + заказ
УОВ-УФТ-А-1-350 35 24 30 20 21 12 400 + + заказ
УОВ-УФТ-А-1-500 60 35 50 30 28 18 550 + + заказ
УОВ-УФТ-АМ-1-700 80 50 70 40 40 25 730 + + заказ
УОВ-УФТ-А-2-500 100 62 85 53 52 33 1170 + + заказ
УОВ-УФТ-АМ-2-700 140 87 115 75 72 45 1400 + + заказ
УОВ-УФТ-А-3-500 180 112 150 90 85 55 1700 + + заказ
УОВ-УФТ-АМ-3-700 250 160 200 120 110 70 2100 + + заказ
УОВ-УФТ-А-4-500 260 165 210 130 120 75 2200 + + заказ
УОВ-УФТ-А-5-500 350 230 270 170 150 94 2750 + + заказ
УОВ-УФТ-А-6-500 400 265 315 200 180 112 3300 + + заказ
УОВ-УФТ-А-7-500 450 280 385 240 210 130 3850 + + заказ
УОВ-УФТ-АМ-6-700 550 340 450 270 260 162 4200 + + заказ
УОВ-УФТ-АМ-7-700 615 380 500 290 280 175 4900 + + заказ
УОВ-УФТ-АМ-9-700 740 460 600 370 360 225 6300 + + + заказ
УОВ-УФТ-АМ-12-700 1000 625 800 510 500 320 8400 + + + заказ
УОВ-УФТ-АМ-15-700 1230 770 1000 630 600 380 10500 + + + заказ
УОВ-УФТ-АМ-18-700 1450 900 1200 740 720 460 12600 + + + заказ
УОВ-УФТ-АМ-21-700 1700 1000 1400 880 840 530 14700 + + + заказ
УОВ-УФТ-АМ-24-700 1950 1200 1600 1000 960 600 16800 + + + заказ
УОВ-УФТ-АМ-30-700 2400 1500 2000 1300 1200 750 21000 + + + заказ
УОВ-УФТ-АМ-36-700 2950 1800 2400 1500 1400 875 25200 + + + заказ
УОВ-УФТ-АМ-36-800 3100 1900 2500 1600 1500 950 30000 + + + заказ

Установки ультрафиолетового обеззараживания воды

Рекомендации по выбору производительности оборудования в зависимости от дозы и коэффициента УФ пропускания:
Вода из поверхностного источника — коэффициент пропускания УФ-лучей 70%; доза облучения 25 мДж/см2;
Вода из подземного источника или вода из любого источника, очищенная с применением сорбционных методов — коэффициент пропускания УФ-лучей 80%; доза облучения 25 мДж/см2;
Оборотная вода бассейнов после фильтрации — коэффициент пропускания УФ-лучей 85%; доза облучения 25 мДж/см2;
Вода очищенная с применением мембранных методов очистки (обратный осмос) — коэффициент пропускания УФ-лучей 90%; доза облучения 25 мДж/см2;
*** Оборудование изготавливается в трех основных исполнениях И, Г, П — первая буква в описании означает штатное исполнение, другие последующие исполнение под заказ.
Камера обеззараживания штатно расположена горизонтально. Вертикальное расположение по запросу заказчика.

Оборудование для УФ обеззараживания питьевой воды включает следующие элементы:

  • корпус из нержавеющей стали, имеющей пищевой класс использования (на заказ изготовление из стали AISI-316L);
    внутри корпуса находятся:
    • кварцевые чехлы (зафиксированные герметизирующими манжетами);
    • бактерицидные лампы (размещаются внутри кварцевых чехлов);
    • контролирующие датчики для обеспечения безопасной и эффективной работы;
    • с 2018 года все основные модели наших установок ультрафиолетового обеззараживания питьевой воды оснащаются системой контроля и управления работы БСК-2.6 с протоколом последовательной передачи данных MODBUS RTU и дискретным управлением группой сухих контактов

Безопасное и эффективное УФ обеззараживание питьевой воды

Чтобы оператор получал объективную информацию о состоянии и режимах работы установки УФ обеззараживания воды в режиме реального времени, предусмотрена автоматизированная система контроля и управления. Она подает звуковой или световой сигнал при выходе из строя излучателя, сбоях в его работе или появлении других неполадок, например, уменьшении интенсивности излучения вследствие:

  • загрязнения кварцевого чехла;
  • старения ламп;
  • попадания в УФ-камеру устройства для обеззараживания грязной воды.

Своевременное обслуживание позволяет значительно продлить срок службы УФ-оборудования и обеспечить максимальную эффективность установок УФ обеззараживания воды. По желанию клиента любая модель может поставляться в комплекте со специнструментом, наборами запчастей и стойками для монтажа в горизонтальном и вертикальном положении.

Для постоянных клиентов предусмотрены специальные скидки.

Специалисты компании готовы помочь вам выбрать оборудование, осуществляющее обеззараживание воды ультрафиолетом и оптимально подходящее именно для ваших задач. Чтобы получить консультацию, вам достаточно заполнить форму заявки или скачать, заполнить и отправить нам опросный лист. Также вы можете позвонить нам по телефонам, указанным в разделе «Контакты».

источник

Применение ультразвука в системах для обеззараживания воды

До конца ХХ века дезинфекция воды фактически отождествлялась с хлорированием. В 70-х годах было обнаружено, что образующиеся при хлорировании побочные продукты, в основном, галогенорганические соединения, в питьевой воде представляет опасность для здоровья людей, а в сточных водах наносит серьезный ущерб экологии водоемов[1, 2]. Это послужило мощным толчком к развитию альтернативных методов обеззараживания. Среди множества химических и физических методов, обладающих бактерицидным действием, практическое использование в промышленных масштабах получило весьма ограниченное число: из реагентных методов — это применение озона, диоксида хлора, гипохлорита натрия и перекиси водорода, из физических методов – обеззараживание УФ излучением. Другие методы обеззараживания такие, как бромирование, йодирование, термообработка, обработка ионами некоторых металлов, γ-излучением, высоковольтными разрядами, переменным электрическим током, ультразвуком (УЗ) используются редко из-за их высокой энергоемкости или сложности аппаратуры, а также из-за возможности образования в процессе обработки воды побочных продуктов 3. Тем не менее, интерес к этим методам обеззараживания сохраняется, так как необходимо обеззараживать различные типы сточных и питьевых вод. Вместе с тем, полностью отказаться от хлорирования питьевой воды, подготавливаемой из поверхностных водоисточников, не представляется возможным, поскольку хлорагенты обладают пролонгированным действием, необходимым для консервации питьевой воды в процессе транспортировки до потребителя. Сочетание физических и химических методов обеззараживания, позволяет значительно повысить эпидемическую безопасность питьевой воды и минимизировать образование побочных продуктов.

Ограничением применения УФ метода является сильное поглощение УФ излучения некоторыми типами вод, содержащих большое количество минеральных солей или большое количество взвешенных частиц. Если размер частиц превышает 50 мкм, то эффективность обеззараживания УФ излучением микроорганизмов, находящихся внутри, существенно падает [4,5]. В том случае, когда требуемая УФ доза становится высокой, возникает вопрос, есть ли способы уменьшения УФ дозы либо уменьшения эксплуатационных и капитальных затрат при одновременном использовании двух или нескольких методов.

Для повышения эффективности обеззараживания некоторые производители оборудования предлагают применять дополнительную обработку воды ультразвуком В частности, на российском рынке представлено промышленное оборудование для обеззараживания воды, сочетающее в себе обработку УФ излучением и ультразвуком. В качестве преимущества такого оборудования перед традиционными системами УФ облучения анонсируется более выраженный эффект обеззараживания и отсутствие необходимости в очистке кварцевых чехлов. Рассмотрим возможности применения ультразвука в системах обеззараживания воды.

Обеззараживание воды ультразвуком.

Ультразвук — это упругие колебания и волны, частота которых выше 15-20 кГц 7. При воздействии ультразвука на жидкость возникают специфические физические, химические и биологические эффекты, такие как кавитация, капиллярный эффект, диспергирование, эмульгирование, дегазация, обеззараживание, локальный нагрев и многие другие 8. Биологическое действие УЗ известно давно [6,7,10,11]. Эффект воздействия УЗ на микроорганизмы зависит от интенсивности УЗ воздействия и может быть диаметрально противоположным. При низких интенсивностях и малых временах воздействия ультразвук может стимулировать активность и рост микроорганизмов [7, 10-13]. Именно это свойство УЗ используют при кратковременной обработке активного ила на станциях аэрации, что позволяет ускорить биологические и химические процессы в аэротенках при первичной очистке сточной воды 14. Однако такие процессы в очищенной или обеззараженной воде крайне нежелательны и могут привести к неприятным последствиям. Например, согласно исследованиям [17], обработка упакованной питьевой воды ультразвуком с частотой 22 или 35 кГц в течение 15 секунд никак не влияла на ОМЧ, однако при увеличении времени экспозиции до 30 секунд ОМЧ увеличилось более чем в 10 раз [17].

При больших интенсивностях ультразвук подавляет и разрушает микроорганизмы. Длительная обработка воды ультразвуком большой мощности приводит к обеззараживанию [7, 10-13]. Бактерицидное действие УЗ, в основном, связано с кавитацией. Кавитация — это возникновение в жидкости массы пульсирующих газовых пузырьков. При воздействии УЗ колебаниями в течение всего отрицательного полупериода давления и части положительного наблюдается рост кавитационного пузырька до некоторого максимального размера. Затем пузырек захлопывается, создавая ударные волны с импульсным давлением до нескольких тысяч атмосфер и температурой до 5000К. Если ударная волна встречает на своем пути препятствие, то она разрушает его поверхность. Кроме того, в кавитационном пузырьке возникают активные радикалы, например, радикал ОН, являющийся сильнейшим окислителем. Кавитация возникает при интенсивностях звукового поля выше порогового значения 0,3-1 Вт/см2. Увеличение частоты приводит к повышению порогового значения интенсивности, соответствующего началу кавитации. С ростом частоты УЗ размеры пузырьков уменьшаются, а их количество растет. При частоте 30 кГц характерный размер кавитационных пузырьков составляет 100 мкм. Чем ниже частота, тем легче получить кавитацию, и тем более агрессивное воздействие оказывает кавитация на обрабатываемый объект, поэтому во многих устройствах используют УЗ с частотой 20-22 кГц 9.

Для обеззараживания необходима интенсивность УЗ более 2 Вт/см2 при частоте 20-50 кГц [7, 10-13]. Исследования УЗ обеззараживания сточной воды 21 показали, что для уменьшения e-coli или фекальных колиформ на три порядка необходима обработка воды ультразвуком в течение 60 мин при плотности УЗ мощности 400 Вт/л. Для сравнения аналогичный эффект обеззараживания УФ облучением, обеспечивается при энергетических затратах порядка 0,02-0,04 Вт·час/л. Согласно работе [19], если принять моноэкспоненциальное уменьшение микроорганизмов по времени, то наблюдаемое уменьшение соответствует обеззараживанию УФ излучением с облученностью 1 мкВт/см2. Полученные затраты энергии в несколько тысяч раз выше, чем при УФ обеззараживании сточных вод.

В настоящее время не определены такие важные параметры, как зависимость степени инактивации от мощности УЗ воздействия для различных групп микроорганизмов и условия, при которых обеспечивается эффективное обеззараживание УЗ обработкой. Для практического применения любого метода обеззараживания необходимо иметь критерии и способы контроля эффективности процесса. Для химических методов обеззараживания таким критерием является остаточная концентрация реагента, при УФ обеззараживании контролируется доза облучения при помощи специальных датчиков. Для УЗ обеззараживания отсутствуют критерии и методы контроля процесса, а также нормативные документы, регламентирующие использование ультразвука для обеззараживания питьевой или сточной воды.

Большие энергетические затраты, отсутствие нормативных документов, регламентирующих использование метода, делают способ УЗ обеззараживания неконкурентоспособным для промышленного использования.

Использование ультразвука с УФ излучением или окислителями для обеззараживания воды.

Совместное использование разных методов обеззараживания целесообразно в случаях, если один из методов не обладает необходимым свойством (например, УФ облучение не обеспечивает последействия, а хлор недостаточно эффективен в отношении вирусов и простейших), или если совместное использование обеспечивает синергетический эффект, и таким образом позволяет интенсифицировать процесс. Интересным вопросом является возможность использования ультразвука совместно с другими методами. УЗ обработка воды повышает эффективность хлорирования 23, озонирования [25,26] или использования химических веществ [26. ], таких как перекись водорода Н2О2. или TiO2 [27]. Вероятным механизмами УЗ воздействия является разрушение взвешенных частиц, доставка новых порций окислителя в частицы, перемешивание воды у поверхности кристаллов TiO2 и повреждение микроорганизмов при возникновении кавитации, что уменьшает их сопротивляемость по отношению к окислителям.

Совместное использование УФ и УЗ обработки не обладает синергетическим эффектом [19,20,28]. Вклад УЗ в инактивацию микроорганизмов по сравнению с УФ воздействием незначителен. Механизм влияния УЗ обработки сточной воды до стадии УФ обеззараживания заключается в том, что УЗ разрушает большие взвешенные частицы, и эффективность обеззараживания УФ излучением микроорганизмов, которые находились внутри, возрастает [19,20]. Этот эффект не является синергетическим, поэтому УЗ обработку можно провести до обработки УФ излучением. Обработка воды ультразвуком после УФ обеззараживания не дает дополнительного эффекта. В сточной воде содержатся взвешенные в количестве 1-10 мг/л, причем, в отличие от питьевой воды, частицы с размерами более 50 мкм могут составлять основную часть, например, в работе [19] их было 63%. УЗ обработка сточной воды в течение 5 с уменьшала количество взвешенных частиц с размерами более 50 мкм на 25% при объемной мощности УЗ 50 Вт/л (затраченная энергия 250 Дж/л) и на 60% при 310 Вт/л (энергия 1550 Дж/л). Однако, как следует из этих исследований, энергетические затраты на дополнительную УЗ обработку в несколько раз превышают затраты на УФ обеззараживание. Для современных станций УФ обеззараживания сточной воды столь большие энергетические затраты на дополнительную УЗ обработку экономически не оправданы. УЗ обработка питьевой воды вообще не имеет смысла, поскольку в ней содержится мало частиц с большими размерами.

Использование ультразвука для очистки кварцевых чехлов в УФ оборудовании.

Использование ультразвука в жидкости для очистки поверхностей известно достаточно давно 6. В системах очистки, в основном, применяют УЗ низкочастотного диапазона 16-100 кГц, иногда до 1000 кГц. Поскольку мелкие частицы лучше очищаются УЗ более высокой частоты, то в микроэлектронике используют частоты 60-80 кГц. При УЗ очистке и обеззараживании воды наиболее важными механизмами являются акустические течения, механические напряжения и кавитация. Действие ультразвука при очистке поверхностей, в основном, сказывается на ускорении процесса растворения загрязнений в растворителях, доставке свежих порций растворителя к загрязнённым поверхностям и удалении отделившихся частиц загрязнений из зоны очистки 8. Таким образом, УЗ обработка скорее интенсифицирует процесс химической очистки и облегчает удаление загрязнения, а не заменяет самостоятельно эти процессы. Очищаемые объекты не должны экранировать друг друга от воздействия ультразвука. Твердые материалы обычно обладают хорошей звукопроводностью и не экранируют объект очистки. Если вблизи поверхности возникает кавитация, то она агрессивно действует на поверхность. При этом будет происходить не только очистка поверхности, но и эрозия кварцевого чехла, и неизбежное дальнейшее загрязнение поверхности и снижением пропускания УФ излучения. Дальнейшая химическая промывка или механическая очистка таких кварцевых чехлов с шероховатой загрязненной поверхностью будут неэффективны. Следует также отметить, что расстояние между минимальной и максимальной интенсивностями УЗ в воде при частоте 20 кГц составляет 3.5 см, что сопоставимо с диаметром кварцевого чехла (4 см), поэтому различные области кварцевого чехла будут в разных условиях, причем некоторые области всегда будут находиться в областях с низкой интенсивностью УЗ, поэтому очистить чехол будет невозможно. Объекты очистки нужно постоянно ориентировать или вращать их во время очистки. Длина чехла составляет 1.5 м, поэтому вдоль чехла также невозможно обеспечить достаточную для очистки интенсивность ультразвука. В реальных условиях обеззараживания сточных вод элементы установок и кварцевые чехлы загрязняются водорослями и другими достаточно крупными элементами, на которые ультразвук не действует, но зато они хорошо убираются механической очисткой. При других условиях возможность УЗ очистки будет определяться индивидуальными свойствами воды и типом загрязнений. При образовании на поверхности кварцевых чехлов тонкой плотной пленки из неорганических веществ, которые имеют большую энергию связи с поверхностью, УЗ очистка также не будет эффективной, поскольку такие пленки являются кавитационно стойкими. Если неорганические или органические загрязнения образуют рыхлый слой, то проще и дешевле применять механическую очистку. В настоящее время все ведущие производители УФ оборудования для обеззараживания воды не применяют УЗ для очистки чехлов, а используют механическую очистку и химическую промывку. Российские методические указания по использованию УФ излучения для обеззараживания воды [29,30] рекомендуют только химическую и механическую очистку кварцевых чехлов, в руководстве США [31] по разработке УФ оборудования в качестве основного метода очистки чехлов рекомендуется применять химическую промывку. Использование ультразвука может повысить эффективность химической промывки, но практической необходимости в этом нет.

Эффективность ультразвуковой обработки для предотвращения загрязнения кварцевых чехлов УФ ламп или их очистки не доказана. Ни один из ведущих производителей УФ оборудования не использует ультразвук для очистки кварцевых чехлов.

Эксплуатация ультразвукового оборудования.

При применении УЗ следует также принимать во внимание процессы, которые могут повлиять на конструкцию установок, режим эксплуатации, эксплуатационные расходы, на требования к размещению и к обслуживающему персоналу и т.д. Из возможных негативных последствий применения ультразвука необходимо обратить внимание на повышенную эрозию под воздействием кавитации и возможное повышенное разрушение конструкционных материалов. Малая длина волны (менее нескольких сантиметров) обуславливает лучевой характер распространения УЗ волн. Вблизи излучателя ультразвук распространяется в виде пучков, по размеру близких к размеру излучателя. Попадая на неоднородности в среде, УЗ пучок ведёт себя, как световой луч, испытывая отражение, преломление, рассеяние. Отметим, что УФ лампы низкого давления, которые применяются в большинстве систем УФ обеззараживания, являются сложными электровакуумными приборами, которые не проходят испытания по воздействию ультразвука, поэтому ресурс УФ ламп может снизиться. Эти процессы разрушения могут усиливаться в концентрированных пучках УЗ волн, которые слабо расходятся после излучателя, что хорошо видно на фотографиях УЗ полей, представленных на сайте компании «Сварог_УФ» [32].

Ресурс существующих УЗ излучателей имеет срок службы, примерно, соответствующий сроку службы УФ ламп, поэтому к эксплуатационным расходам на замену ламп добавятся расходы по замене УЗ излучателей и генераторов.

Следует отметить, что при использовании УЗ необходимо применять дополнительные меры по защите персонала от воздействия УЗ вибраций и высокочастотного шума. Нормирование ультразвука на рабочих местах в Российской федерации осуществляется согласно санитарным нормам и правилам [33] и требованиям ГОСТ [34, 35]. Отдельно нормируются ультразвук, распространяющийся по воздуху, и контактный ультразвук, распространяющийся при соприкосновении рук или других частей тела человека с источником ультразвука. Ввиду особой опасности контактного воздействия ультразвука на людей технологический процесс УЗ обработки должен полностью исключать возможность такого воздействия. Установки должны быть сертифицированы на применение ультразвука. Ультразвуковое оборудование должно соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.051 [36]. Все наружные поверхности установок ультразвуковой обработки следует покрывать звукоизоляционным слоем. Но даже при этом ультразвук может распространяться по металлическим конструкциям на большие расстояния, особенно по системам с хорошими контактными соединениями, например, по системам питьевой или оборотной воды. Ультразвук по этим системам может приникать в помещения с людьми и вызывать головную боль, быструю утомляемость с падением кровяного давления и другие нежелательные последствия. По этим причинам применение ультразвука при обеззараживании сточных вод УФ излучением в открытых каналах практически невозможно.

Выводы.

  1. При обеззараживании воды ультразвуком энергетические затраты в несколько тысяч раз превышают затраты энергии при УФ методе, что делает самостоятельное использование УЗ метода не конкурентоспособным.
  2. Воздействие малых доз ультразвука имеет противоположный обеззараживанию эффект – стимулирует увеличение общего числа микроорганизмов в воде.
  3. В настоящее время использование метода УЗ обработки для обеззараживания воды в коммунальных системах невозможно, поскольку отсутствуют критерии контроля этого процесса и нормативные документы, регламентирующие его применение.
  4. Совместное использование УФ и УЗ обработки с целью повышения надежности обеззараживания нецелесообразно. Одновременное применение этих методов не дает синергетического эффекта, используемые дозы УФ облучения и так обеспечивает требуемую степень обеззараживания, как сточных, так и природных вод.
  5. Применение ультразвука для предотвращения загрязнения или очистки кварцевых чехлов УФ ламп не может заменить традиционно используемые химическую или механическую очистки. В связи с этим, ни один из ведущих производителей УФ оборудования не использует УЗ для очистки кварцевых чехлов. Отсутствуют данные о влиянии УЗ на срок службы УФ ламп.
  6. При эксплуатации оборудования, имеющего блоки ультразвуковой обработки, необходимо обеспечить защиту персонала от воздействия ультразвука в соответствии с нормативами.
  7. Использование ультразвука дополнительно к ультрафиолетовому облучению не дает преимуществ, а приводит к необоснованному увеличению энергетических затрат и усложняет мероприятия по обеспечению безопасности эксплуатации.

Литература

  1. Пахомов А. Н., Козлов М. Н., Данилович Д. А., Белов Н. А. Развитие систем обеззараживания сточных вод на московских станциях. // Водоснабжение и санитарная техника. 2005. № 12. ч. 1. С. 28-32.
  2. Драгинский В. Л., Алексеева Л. П. Образование токсичных продуктов при использовании различных окислителей для очистки воды. // Водоснабжение и санитарная техника. 2002. № 2. С. 9-14.
  3. Гончарук В. В. Потапченко Н. Г. Современное состояние проблемы обеззараживания воды. // Химия и технология воды. 1998. т. 20. № 2. С. 191-217.
  4. Madge BA, Jensen JN. Ultraviolet disinfection of fecal coliform in municipal wastewater: effects of particle size. // Water Environ Res. 2006. V. 78. N 3. P.294-304.
  5. Jolis D, Lam C, Pitt P. Particle effects on ultraviolet disinfection of coliform bacteria in recycled water. // Water Environ Res. 2001. V.73. N 2. P. 233-236.
  6. Бергман Л. Ультразвук и его применение в науке и технике. Пер. с немец. М.: Иностр. лит. 1957. 726 с.
  7. Ультразвук. Энциклопедия. Под ред. И.П. Голяминой, М., Изд. «Советская энциклопедия», 1979.
  8. Основы физики и техники ультразвука: Учеб. пособие для вузов / Б.А. Агранат, М.Н. Дубровин, Н.Н. Хавский, Г.И. Эскин. – М.: Высш. шк., 1987. – 352 с
  9. Келлер О.К., Кратыш Г.С., Лубяницкий Г.Д. Ультразвуковая очистка. Л., «Машиностроение», (Ленингр. отделение), 1977, 184 с.
  10. Эльпинер И.Е. Ультразвук. Физико-химическое и биологическое действие. М., 1963, 420 c.
  11. Frizzell, L. A., Biological Effects of Acoustic Cavitation, in Ultrasound: Its Chemical, Physical and Biological Effects, Suslick, K. S. (Ed.), VCH Publishers, New York, 1988.
  12. Joyce E., Mason T.J., Phull S.S. and Lorimer J.P. The development and evaluation of ultrasound for the treatment of bacterial suspensions// Ultrasonics Sonochemistry. 2002.vol. 10, pp 315-318.
  13. T.J. Mason,, E. Joyce, S.S. Phull and J.P. Lorimer. Potential uses of ultrasound in the biological decontamination of water // Ultrasonics Sonochemistry. 2003. Vol. 10. P. 319-324.
  14. Zhang Guangming, Zhang Panyue, Chen Yanming. Ultrasonic Enhancement of Industrial Sludge Settling Ability and Dewatering Ability. //Tsinghua science and technology. 2006. Vol. 11. N 3, P.374-378.
  15. Sangave P.C., Pandit A.B. Ultrasound and enzyme assisted biodegradation of distillery wastewater. //J Environ Manage. 2006 . V.80. N 1. P.36-46
  16. Tiehm, A., Nickel, K., Zellhorn, M. and Neis, U. Ultrasonic waste activated sludge disintegration for improving anaerobic stabilization. //Water Research. 2001. Vol. 35, No. 8, P.2003-2009
  17. Перевалов В.Д., Рвачев А.П. Ультразвуковая обработка воды. // VIII Международный форум «Мир чистой воды – 2006″, VIII Международная конференция » Вода, напитки, соки, технологии и оборудование», Москва, 26-29 сентября 2006 г. Сборник материалов конференции, М., 2006. Издательский комплекс МГУПП, 2006. – 104 с. (с.91-93).
  18. Madge B.A., Jensen J.N. Disinfection of wastewater using a 20-kHz ultrasound unit. //Water Environ Res. 2002. V. 74. N.2. P.159-169.
  19. Blume T., Neis U. Improved Waste Water Disinfection by Ultrasonic Pre-treatment. // Ultrasonics Sonochemistry, 2004. Vol. 11. N5. P. 333-336.
  20. Blume T., Martínez I., Neis U. Wastewater disinfection using ultrasound and UV light. //TU Hamburg-Harburg Reports on Sanitary Engineering. 2002. V. 35. P117-128. Neis U. (ed): Ultrasound in Environmental Engineering I
  21. Hua I. and Thomson J.E. Inactivaton of Escherichia coli by sonication at discrete ultrasonic frequencies.// Water Res. 2000. Vol.34. N 15. P. 3888-3893.
  22. Blume T, Neis U. Improving chlorine disinfection of wastewater by ultrasound application. // Water Sci Technol. 2005. Vol.52. N 10-11. P.139-144.
  23. Duckhouse H, Mason T.J, Phull S.S, Lorimer J.P. The effect of sonication on microbial disinfection using hypochlorite. //Ultrason Sonochem. 2004. Vol.11. N 3-4. P. 173-176
  24. Rodgers S.L, Ryser E.T. Reduction of microbial pathogens during apple c >Сведения об авторе

    Василяк Леонид Михайлович,

    доктор физико-математических наук, профессор,

    главный научный сотрудник Объединенного института высоких температур РАН.

    Адрес: 125412 г. Москва, Ижорская ул., д.13, стр. 2, ИТЭС ОИВТ РАН

    Реферат Л.М. Василяк Применение ультразвука в системах для обеззараживания воды Объединенный институт высоких температур РАН Ижорская ул., 19, стр.2, Москва, 125412, Россия

    Выполнен аналитический анализ возможностей применения ультразвука совместно с УФ излучением или окислителями. Рассмотрены механизмы повышения эффективности при обеззараживании сточных вод с большими взвешенными частицами. Применением дополнительной обработки ультразвуком питьевой воды не имеет смысла. Рассмотрены возможности очистки кварцевых чехлов.

    Summary L. M. Vasilyak The use of ultrasound for water disinfection systems Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia

    The analytical analysis of possibilities of application of ultrasound together with УФ radiation or oxidizers is made. Mechanisms of rising of efficiency are surveyed at a decontamination of sewage with the big weighed particles. Application of additional sonication of potable water it is not meaningful. Possibilities of clearing of quartz covers are discussed.

    источник

    Читайте также:  Установка компилятора для eclipse

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *