1. Главная
3. Технологические и гигиенические критерии

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:

• чувствительность различных вирусов к действию УФ-облучения;
• мощность лампы;
• степень поглощения УФ-облучения водной средой;
• уровень взвешенных веществ в обеззараживаемой воде.

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:

не менее 16 мДж/кв. см для воды из подземных источников I класса и питьевых вод;
не менее 25 мДж/кв. см для воды из подземных источников II, III класса и поверхностных источников; не менее 30 мДж/кв. см для бытовых и городских сточных вод;
не менее 40 мДж/кв. см для любого типа вод при неблагоприятной эпидемической ситуации.

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.

Расчет дозы уф-облучения

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