Технологические и гигиенические критерии использования УФ-облучения для обеззараживания питьевых и сточных вод (согласно МУК 4.3.2030-05)
Для обеззараживания природных и сточных вод используют биологически активную область спектра УФ облучения с длиной волны от 205 до 315 нм, называемую бактерицидным излучением.
Максимум вирулицидного действия приходится на область спектра 250 - 270 нм.
Наибольший коэффициент полезного действия в области коротковолнового излучения имеют лампы низкого давления. В лампах этого типа до 95% электрической энергии преобразуется в излучение с длиной волны 254 нм.
Основными факторами, влияющими на эффективность обеззараживания природных и сточных вод УФ-облучением, являются:
Различные виды вирусов при одинаковых условиях облучения различают по степени чувствительности к УФ-облучению.
Дозы облучения, необходимые для инактивации отдельных видов вирусов на 99,0 - 99,9%,
| Вид вирусов | Доза облучения, мДж/кв. см |
|---|---|
| Аденовирус III типа | 4,5 |
| Колифаги | 6,6 - 8,1 - 25 |
| Коксаки | 6,3 |
| Вирус гепатита А | 8,0 - 11,0 |
| Полиовирус | 16 - 25 |
Проникновение ультрафиолетовых лучей в воду сопровождается их поглощением как самой водой, так и веществами, находящимися в растворенном и взвешенном состоянии.
Степень поглощения определяется физико-химическими свойствами обрабатываемой воды, а также толщиной ее слоя.
Коэффициенты поглощения УФ-лучей природными и сточными водами колеблются в пределах от 0,2 до 0,7. Коэффициенты поглощения УФ-лучей питьевой водой, полученной из подземных источников водоснабжения, имеют значения 0,05 - 0,20, а из поверхностных - 0,15 - 0,30.
Наибольшее влияние на интенсивность поглощения биоцидной энергии оказывают цветность, мутность воды и содержание в ней железа.
С целью достижения гигиенической надежности, наименьших эксплуатационных и экономических затрат, обеззараживание питьевых, природных и сточных вод необходимо проводить при соответствии их качества параметрам, представленным в таблице.
В случае превышения допустимых характеристик воды, представленных в табл. 1, хотя бы по одному из показателей, требуется проведение дополнительных санитарно-вирусологических исследований с целью обеспечения эффективного обеззараживания воды в отношении вирусов и выявления величины рабочей дозы облучения для конкретных условий.
Необходимую дозу облучения рекомендуется определять по степени инактивации колифагов как индикаторов вирусного загрязнения.
| N | Показатели | Допустимые уровни | Доза УФ-облучения |
|---|---|---|---|
| Вода из подземных источников I класса, питьевая вода | |||
| 1 | Мутность, мг/куб. дм | 1,5 | 16 мДж/кв. см |
| 2 | Цветность, градусы | 20,0 | |
| 3 | Железо, мг/куб. дм | 0,3 | |
| 4 | Марганец, мг/куб. дм | 0,1 | |
| 5 | Колифаги, БОЕ/100 мл | 10,0 | |
| Вода из подземных источников II, III класса и поверхностных источников | |||
| 1 | Мутность, мг/куб. дм | 30,0 | 25 мДж/кв. см |
| 2 | Цветность, градусы | 50,0 | |
| 3 | Железо, мг/куб. дм | 5,0 | |
| 4 | Марганец, мг/куб. дм | 1,5 | |
| 5 | Колифаги, БОЕ/100 мл | 100,0 | |
| Бытовые и городские сточные воды | |||
| 1 | Взвешенные вещества, мг/куб. дм | 10,0 | 30 мДж/кв. см |
| 2 | БПК5 , мг О2 /куб. дм | 10,0 | |
| 3 | ХПК, мг О2 /куб. дм | 50,0 | |
| 4 | Колифаги, БОЕ/100 мл | 100000,0 | |
Выбор дозы УФ-облучения определяют характером и качеством воды, поступающей для обеззараживания:
Под неблагоприятной эпидемической ситуацией подразумевают систематическое обнаружение колифагов в питьевой воде и энтеровирусов в источнике и питьевой воде и (или) наличие водных вспышек энтеровирусных заболеваний.
При УФ-облучении воды не существует проблемы передозировки.
Повышение дозы не приводит к гигиенически значимым неблагоприятным изменениям свойств воды и образованию побочных продуктов.
В случае ухудшения эпидемической ситуации, возникновения угрозы появления в источнике водоснабжения высокой концентрации энтеровирусов либо другой чрезвычайной ситуации, доза УФ-облучения может быть увеличена за счет снижения объема обрабатываемой воды, проходящей через единицу времени через УФ-оборудование путем включения в работу резервного оборудования или снижения общего расхода воды.
Доза УФ-облучения должна находиться в прямой зависимости от расхода обрабатываемой воды.
Тем не менее, согласно МУ 3.2.1757-03, эпидемическая безопасность воды по паразитологическим показателям достигается при обеззараживании ее УФ-облучением в дозах: для питьевой воды - 40 - 45 мДж/кв. см, сточной - не менее 65 мДж/кв. см.
Эффект обеззараживания воды D (доза облучения мДж/см2) зависит от произведения интенсивности бактерицидного облучения Е на продолжительность облучения Т.
D = E T
Эмпирическая формула расчета коэффициента поглощения водой УФ-лучей.
А = Ц+П+10(СFe – 0,1) / 100
Где:
Ц – цветность воды в градусах ( гр)
П – эмпирическая величина учитывающая влияние мутности воды
СFe – концентрация железа
Интенсивность бактерицидного облучения изменяется по закону Ламберта-Бугера
E = E0 exp (- a x)
Где
E0 – минимальная интенсивность бактерицидного излучения на поверхности лампы,мВт/см2
a – коэффициент поглощения водой УФ-лучей, см-1
x – толщина слоя поглощающего вещества, см
Процесс отмирания бактерий описывается уравнением
Р = Ро * ехр ( - ЕТ / k)
Где:
Р – колииндекс воды после облучения, КОЕ/100 мл
Ро – колииндекс воды до облучения КОЕ/100 мл
Е – интенсивность бактерицидного облучения в мкВт
Т – продолжительность облучения в с
k – коэффициент сопротивляемости бактерий, принимаемый равным 2500 мкВт*с/см2
