Обработка воды ультрофиолетом

17 июня 2014
Вадим Чеканюк
эксперт по водоподготовке

Бассейн установлен и готов к использованию? Самое время подумать о грамотном окружении вокруг него. Сегодняшний выбор аксессуаров и мебели позволяет воплощать самые смелые идеи для обстановки вокруг домашнего бассейна или спа.

Ультрафиолетовое излучение (ультрафиолет, УФ, UV) — это электромагнитное излучение, занимающее диапазон между видимым и рентгеновским излучением (380-10 нм, 7,9Ч1014-3Ч1016 Гц).
Диапазон условно делят на ближний (380-200 нм) и далекий, или вакуумный (200-10 нм) ультрафиолет. Последний так назван, поскольку интенсивно поглощается атмосферой и исследуется только вакуумными приборами.

Виды ультрафиолетового излучения

Биологические эффекты ультрафиолетового излучения в трех спектральных участках существенно различаются, поэтому биологи иногда выделяют, как наиболее важные в их работе, следующие диапазоны:

  • Ближний ультрафиолет, УФ-A лучи (UVA, 315-400 нм)
  • УФ-B лучи (UVB, 280-315 нм)
  • Дальний ультрафиолет, УФ-C лучи (UVC, 100-280 нм)

Практически весь UVC и приблизительно 90% UVB поглощаются озоном, а также водяным паром, кислородом и углекислым газом при прохождении солнечного света через земную атмосферу. Излучение из диапазона UVA достаточно слабо поглощается атмосферой.

Поэтому радиация, достигающая поверхности Земли, в значительной степени содержит ближний ультрафиолет UVA, и, в небольшой доле — UVВ.

Природные источники

Основной источник ультрафиолетового излучения на Земле — это Солнце. Соотношение интенсивности излучения УФ-А и УФ-Б, общее количество ультрафиолетовых лучей, достигающих поверхности Земли, зависит от следующих факторов:

  • от концентрации атмосферного озона над земной поверхностью;
  • от возвышения Солнца;
  • от высоты над уровнем моря;
  • от атмосферного рассеивания;
  • от состояния облачного покрова;
  • от степени отражения УФ-лучей от поверхности (воды, почвы).

Искусственные источники

Благодаря созданию и совершенствованию искусственных источников УФ-излучения, шедшими параллельно с развитием электрических источников видимого света, сегодня специалистам, работающим с УФ- излучением в медицине, профилактических, санитарных и гигиенических учреждениях, предоставляются существенно большие возможности, чем при использовании естественного УФ-излучения.

Разработкой и производством УФ-ламп для установок фотобиологического действия (УФБД) в настоящее время занимаются фирмы Philips, Osram, Radium, Sylvania и др.

Номенклатура УФ-ламп для УФБД весьма широка и разнообразна. Так, например, у ведущего в мире производителя фирмы Philips она насчитывает более 80 типов. В отличие от осветительных, УФ-источники излучения, как правило, имеют селективный спектр, рассчитанный на достижение максимально возможного эффекта для определенного фотобиологического процесса.

Обеззараживание воды

Ультрафиолетовые (т.н. кварцевые) лампы используются для обеззараживания как питьевой воды, так и оборотной воды в бассейнах. В наиболее распространенных ртутных лампах низкого давления 86% излучения приходится на длину волны 254 нм, что хорошо согласуется с одним из двух пиков кривой бактерицидной эффективности (т.е. эффективности поглощения ультрафиолета молекулами ДНК).

Один из этих пиков находится в районе длины волны излучения равной 265 нм, а второй — 185 нм. Излучение с длиной волны 185 нм оказывает большее влияние на ДНК, однако кварцевое стекло, используемое для изготовления колбы лампы, также как и другие природные вещества (например, вода) менее прозрачно для волн этого диапазона и более прозрачно для 265 нм волн.

УФ-дезинфекция выполняется при облучении находящихся в воде микроорганизмов УФ-излучением определенной интенсивности в течение определенного времени.

В результате такого облучения микроорганизмы «микробиологически» погибают, т. к. теряют способность к воспроизводству. УФ-излучение, имеющее бактерицидную длину волны 260 нм или близкую длину волны, проникает сквозь стенку клетки переносимого водой микроорганизма и поглощается ДНК, называемой генетической цепочкой микроорганизма, в результате чего процесс воспроизводства микроорганизма прекращается. Бактерицидное УФ излучение на этих длинах волн вызывает димеризацию тимина в молекулах ДНК. Накопление таких изменений в ДНК микроорганизмов приводит к замедлению темпов их размножения и вымиранию.

Метод дезинфекции с использованием УФ-излучения доказал свою эффективность при дезактивации переносимых водой болезнетворных микроорганизмов и вирусов без ухудшения вкуса и запаха воды и без внесения в воду нежелательных побочных продуктов.

Такой метод дезинфекции завоевывает популярность в качестве альтернативы или дополнения к традиционным средствам дезинфекции, таким, как хлор, из-за своей безопасности, экономичности и эффективности. В связи с тем, что подобные лампы воздействуют только на те микроорганизмы, которые непосредственно подвергаются воздействию их излучения, возникает проблема недостаточного стерилизационного эффекта непосредственно в чаше бассейна. Именно по этой причине кварцевые лампы применяются только в комплексе с другими методиками дезинфекции.

Зачем УФ нужен

Хлорирование воды, проводимое в больших масштабах, вызвало широкое распространение резистентных к хлору микроорганизмов, среди которых немало патогенных.

Сочетание УФ-лучей и хлора в водоподготовке бассейнов обеспечивает высокий бактерицидный эффект в отношении споровых и хлороустойчивых форм бактерий и вирусов. При совместной обработке воды хлором и бактерицидным облучением в 2-3 раза снижается расход хлора, упрощается эксплуатация оборудования.

В процессе обработки воды образуется большое количество хлорорганических соединений, токсичность которых превышает токсичность исходных веществ. Это может представлять реальную угрозу и купающимся, и обслуживающему персоналу. УФ-излучение вызывает реакцию фотоокисления, в результате которой эти соединения разлагаются до простых составляющих — вплоть до таких, как углекислый газ и вода. Вместе с хлораминами и тригалогенметанами исчезает и неприятный «хлорный» запах, аллергические проявления и другие неприятные ощущения, связанные с применением хлора.

Установки УФ-обеззараживания, производимые фирмой Philips, имеют корпус из высококачественной нержавеющей стали. Внутренняя поверхность подвергается электрохимической полировке, что очень положительно сказывается на коррозионной устойчивости и отражающей способности устройства (эффективность лампы повышается примерно на 30% при той же мощности).

Эти установки легко можно вмонтировать в систему уже имеющегося оборудования водоподготовки, они имеют небольшие габаритные размеры, просты в монтаже и эксплуатации, совместимы с любыми способами водоподготовки и дезинфекции.

После облучения УФ-лучами частотой 253,7 нм у микроорганизмов нарушается метаболизм клеток, теряется способность к размножению (на 4-5 часов), что способствует их уничтожению даже малыми концентрациями дезинфектантов. Снижается зависимость скорости роста водорослей от уровня рН и наличия фосфатов. Вода дополнительно насыщается кислородом, выделяющимся в результате фотохимических реакций, вследствие чего улучшается чистота и свежесть воды. Образуется озон (в микроколичествах), оказывая дополнительное окислительное воздействие, в том числе и на механические загрязнения. УФ-излучение повышает окисляющую способность активного хлора или кислорода.

Применение ультрафиолета в обработке воды — одно из самых перспективных направлений в поисках альтернативных, экологичных, надежных и недорогих способов обеззараживания.

< Вернуться к списку