УЛЬТРАЗВУК + УЛЬТРАФИОЛЕТ = ЧИСТАЯ ВОДА

А. Н. Ульянов

Одной из актуальных задач при обеззараживании питьевой воды, а также промышленных и бытовых стоков после их осветления (биоочистки) является применение технологии, не использующей химические реагенты, т. е. технологии, не приводящей к образованию в процессе обеззараживания токсичных соединений (как в случае применения соединений хлора и озонирования) при одновременном полном уничтожении патогенной микрофлоры.

Наиболее безопасной технологией из безреагентных способов обеззараживания является обработка воды ультрафиолетовым излучением. Традиционно применяющиеся для обработки воды ультрафиолетовые лампы низкого давления малоэффективны при уничтожении спорообразующих бактерий, вирусов, грибков, водорослей и плесени.

Дозы облучения для ряда спор и грибков составляют 100–300 мДж/см², в то время как ультрафиолетовые облучатели низкого давления с трудом могут обеспечить требуемые 16 мДж/см².

Безусловно, существенное ограничение в применении этого типа обеззараживания воды играет и обрастание кристаллами соли, и биообрастание защитных кварцевых оболочек ультрафиолетовых ламп.

Как же обойти эти недостатки в безусловно современной технологии?

Выход был найден при разработке новой технологии, включающей непрерывную обработку воды ультрафиолетовым излучением с длиной волны 253,7 нм и 185 нм с одновременным облучением воды ультразвуком с плотностью ≈ 2 Вт/см². На базе этой технологии были созданы установки серии «Лазурь-М».

В чем преимущества данного способа обеззараживания?

При обработке проходящего потока воды ультразвуковым излучателем, размещенным непосредственно в камере ультрафиолетового облучателя, в воде возникают короткоживущие парогазовые каверны (пузырьки), которые появляются в момент снижения давления в воде и схлопываются при сжатии воды. Скорость схлопывания очень высокая, и в окрестности точек схлопывания возникают экстремальные параметры – огромные температура и давление. Вблизи точки схлопывания полностью уничтожается патогенная микрофлора и образуются активные радикалы. Каверны возникают в объеме камеры ультрафиолетового излучателя причем преимущественно на неоднородностях. В качестве неоднородностей могут служить споры грибков и бактерий, которые затем, при схлопывании пузырька, оказываются в центре схлопывания, играя роль своеобразной мишени.

Одновременно в пузырьках под воздействием жесткого ультрафиолетового излучения с длиной 185 нм, возникают активные радикалы, озон, пероксид водорода (Н₂О₂) и другие. Благодаря многочисленности пузырьков при малых их размерах и при наличии тенденции к схлопыванию наработанные в пузырьках активные радикалы эффективно и равномерно растворяются в воде, а затем уничтожают патогенную микрофлору. При этом ультрафиолетовое излучение существенно стимулирует действие активных радикалов. Энергозатраты на обеззараживание воды составляют 7,0–8,0 Вт на 1 м³/ч, а срок службы установок не менее 10 000 часов.

Надо также учесть, что ультразвуковой излучатель, помещенный внутри камеры ультрафиолетовой обработки, работает и как стиральная машина, тщательно отмывающая поверхности корпуса и защитного кварцевого кожуха ультрафиолетового излучателя, что предотвращает их биообрастание и соляризацию.

Подобная технология успешно используется для обеззараживания воды в бассейнах и банях, а также питьевой воды и сточных вод.

Как пример можно привести результаты длительного исследования обеззараживающих свойств установок «Лазурь-М», проведенного одной из крупнейших в мире компаний по производству средств водоочистки Rand Water Board в Южно-Африканской Республике в 1998 году. 

По заключению специалистов этой компании, использование данного способа обеззараживания, по сравнению с традиционными методами (при промышленных производительностях установок), эффективнее в 100–1 000 раз, а экономические затраты в 2–3 раза ниже. В настоящее время проводятся испытания по обеззараживанию промышленных и бытовых стоков в гг. Претория (ЮАР) и Веллингтон (Новая Зеландия) на общую производительность станций обеззараживания до 150 000 м³/ч.