На водопроводной станции Lovo хлорирование в качестве метода дезинфекции применяется с 1943 г. Вначале для этого применялись газообразный аммиаки, газообразный хлор, которые потом были заменены на сульфат аммония и гипохлорит натрия. Обычно применяется дозировка 0,5 мг/л. Зимой, при температуре воды ниже 5 ⁰С, дозировка хлора понижается до 0,4 мг/л.

После установки значения параметра рН в воду добавляется сперва сульфат аммония, а затем - гипохлорит. Это выполняется непосредственно перед подачей воды в контактную емкость с хлором, в которой она находится 45-60 минут. Сульфат аммония добавляется таким образом, чтобы обеспечивалась внутренняя концентрация хлора 0,2 мг/л. Концентрация остаточного хлора в форме хлорамина в воде, подаваемой в сеть водоснабжения, должна составлять 0,3 мг/л (0,2 зимой).

Присутствие свободного хлора, в результате которого обеспечивается содержание хлора в воде, важно для получения достаточного эффекта дезинфекции воды, но оно приводит также к образованию побочных продуктов хлорирования, таких как АОХ и ТНМ, т. к. наша вода имеет сравнительно высокое содержание органических веществ (гумусовой кислоты). При использовании хлорамина содержание побочных продуктов может поддерживаться на достаточно низком уровне. Например, при обычном хлорировании содержание ТНМ обычно составляет около 4 мкг/л.

Хотя уровень побочных продуктов процесса дезинфекции воды сравнительно низок, применение хлора и присутствие ТНМ и других побочных продуктов вызывает большие вопросы, и дискуссии по этому поводу, вероятно, будут продолжаться. Кроме влияния на здоровье людей и на степень доверия потребителей, применение хлора имеет также экологический аспект. Например, значительная часть содержания АОХ в осадке сточных вод является результатом хлорирования питьевой воды. Еще одним недостатком использования свободного хлора в процессе дезинфекции воды является образование биологических разлагающихся органических веществ (ВООС или АОС).

Эти проблемы с хлорированием, а также желание обеспечить более эффективную и безопасную дезинфекцию воды привели к росту интереса к системам ультрафиолетовой дезинфекции воды, особенно в комбинации с приготавливаемым хлорамином.

Переход на новые системы дезинфекции воды начался в 1998-1999 гг., когда появились первые литературные обзоры и были проведены первые эксперименты с ультрафиолетовыми установками дезинфекции воды. Приблизительно в то же время был произведен и испытан в лаборатории приготавливаемый хлорамин.

Эти опытные испытания привели к следующим важным результатам:

Дозировка (плотность потока) ультрафиолетового излучения, равная 200 Дж/м², достаточна для наших целей и дает значительно лучшие результаты дезинфекции воды, чем обычное хлорирование. При такой дозировке обеспечивается сокращение гетеротрофных бактерий, соответствующее 2,5 единицам логарифмической шкалы, по сравнению с одной единицей при хлорировании.

Мы фактически не имели проблем с осадком, загрязнение кварцевых стаканов было незначительным даже после года эксплуатации.

Для некоторого оборудования были отмечены проблемы, связанные с низкой температурой воды в зимнее время (до 1,5 ⁰С).

Ультрафиолетовая дезинфекция воды, в том числе в комбинации с приготавливаемым хлорамином, не вызывает заметного образования биологических разлагающихся углеродных образований в форме АОС, в то время как при обычном хлорировании воды содержание АОС увеличивается почти на 100%.

•  Приготавливаемый хлорамин оказывает небольшой непосредственный дезинфицирующий эффект, но он предотвращает повторное размножение бактерий в воде, продезинфицированной ультрафиолетовым излучением.

•  При дозировках, применявшихся при испытаниях, приготавливаемый хлорамин не образовывал заметного количества ТНМ.

ПОЛНОМАСШТАБНАЯ УСТАНОВКА УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ.

После получения положительных результатов экспериментальных испытаний мы приняли решение начать полномасштабную установку ультрафиолетового оборудования на предприятии в Lovo. На водопроводной станции в Lovo ультрафиолетовое оборудование было установлено на одной из двух производственных линий, а перед принятием решения об установке такого оборудования на второй линии и на другой водопроводной станции в г. Norsborg необходимо провести тщательный анализ результатов работы на первой линии.

УЛЬТРАФИОЛЕТОВАЯ СИСТЕМА КОМПАНИИ WEDECO.

Для дезинфекции подаваемой с высоким расходом питьевой воды компания Wedeco разработала ряд К - систем обработки ультрафиолетовым излучением. Это системы со множеством ламп, с установленными в линию реакторами с лампами, расположенными поперек направлению потока. На водопроводной станции в Lovo была установлена система К 4500, некоторые технические данные которой представлены в табл. 1. Аналогичные системы ряда К были недавно установлены на водопроводной станции в г. Горвалн к северу от Стокгольма, на которой также используются поверхностные воды из озера Маларен.

Таблица 1. Технические параметры системы К 4500.

Так как на вход ультрафиолетовых модулей подается вода, имеющая высокое бактериологическое качество и поступающая из безопасного источника, мы решили использовать излучение с дозировкой (плотностью потока) 200 Дж/м². Мы также учитывали, что при более высокой дозировке излучение будет отрицательным образом сказываться на содержании включений гумуса в воде.

Два ультрафиолетовых модуля в Lovo были установлены на свободное место между входными трубами из песочных фильтров медленной фильтрации и уже имеющейся контактной емкостью с хлором. Так как пространство для установки было ограничено, каждый из ультрафиолетовых модулей должен был быть построен из четырех блоков, объединенных при помощи фланцевых соединений.

Ультрафиолетовые модули были установлены в августе - сентябре 2001 г. Требования по производительности этих модулей, указанные в тендерной документации, включали в себя:

- проведение испытания на инактивацию природных гетеротрофных бактерий (должно обеспечиваться сокращение содержания, эквивалентное 2,5 единицам логарифмической шкалы при использовании нашего модифицированного метода подсчета НРС в течение двух дней);

- заданное потребление энергии при обычном (3000 м³/с ) и максимальном (6000 м³/с) режиме производства питьевой воды;

- падение гидростатического напора максимум 0,15 бар при расходе 6000 м³/с.

Ультрафиолетовые модули были запущены в работу в октябре 2001 г., но до сентября 2002 г. вместе с облучением ультрафиолетовым излучением использовалось также обычное хлорирование воды.

ПРОИЗВОДСТВО ПРИГОТОВЛЯЕМОГО ХЛОРАМИНА.

ВОДОПРОВОДНАЯ СТАНЦИЯ И ТРУБОПРОВОДНАЯ СИСТЕМА ВОДОСНАБЖЕНИЯ.

После песочных фильтров медленной фильтрации оборудование водопроводной станции Lovo разделяется на две отдельные производственные линии - дезинфекции воды и регулирования значения показателя рН. Каждая из производственных линий имеет максимальную производительность 6000 м³/ч и производительность в обычном режиме 3000 м³/ч. Одна из линий была приспособлена для обработки воды ультрафиолетовым излучением и приготавливаемым хлорамином, а другая продолжает обработку обычным хлорированием.

Значительная часть воды, вырабатываемой производственными линиями, поставляется в различные зоны сети водоснабжения. Это дало нам возможность сравнить два метода дезинфекции воды. Зону, получающую в основном воду, дезинфицированную при помощи ультрафиолетового излучения, будем называть в дальнейшем «зоной Hasselby», a опорную зону, в которую подается вода, прошедшая обычное хлорирование, будем называть «зоной Nockeby». Обычно происходит некоторое смешивание воды из двух зон, в зависимости от того, какие насосы используются для перекачивания в них воды. Но обычно в каждой зоне количество воды, пришедшей из другой производственной линии, гораздо ниже 20%.

Кроме обычной процедуры проверки, включающей отбор проб и выполнение анализов в сети водоснабжения, в соответствующих зонах водоснабжения были выбраны четыре точки для взятия дополнительных проб. Эти точки расположены на разных расстояниях от водопроводной станции (или «возраста» воды). Кроме того, брались пробы в месте выхода из водопроводной станции и подачи ее в две указанные зоны водоснабжения.

Для оценки метода дезинфекции воды один из аспирантов Шведского института борьбы с инфекционными болезнями специально рассматривал интенсивность образования и роста биопленки в сети водоснабжения. В рамках этого исследования идентифицировались виды бактерий, присутствующие в воде и биопленке.

РЕЗУЛЬТАТЫ.

В настоящее время мы находимся все еще на начальных стадиях исследований, поэтому представляемые результаты и выводы часто могут рассматриваться только как предварительные.

ПРИЕМОСДАТОЧНЫЕ ИСПЫТАНИЯ.

При приемосдаточных испытаниях в октябре 2001 г. система ультрафиолетовой обработки прошла большинство тестов, но наиболее важные испытания на бактериологическую инактивацию закончились неудачно. Было предположено, что причиной неожиданно малого снижения содержания бактерий является неверная схема потока воды, которая, в свою очередь, обусловливается наличием поворотов труб на 90⁰ перед реакторами.

После установки на входе реакторов отражателей была выполнена новая серия испытаний на инактивацию, и в этом случае установка успешно прошла испытания. Снижение содержания бактерий составляло от 2,6 до 3,1 единиц логарифмической шкалы.

БАКТЕРИЦИДНОЕ КАЧЕСТВО ВОДЫ НА ВОДОПРОВОДНОЙ СТАНЦИИ.

Зная, что применяемая у нас дезинфекция воды при помощи ультрафиолетовой установки гораздо более эффективна в снижении содержания бактерий НРС, чем дезинфекция воды обычным хлорированием, мы были поражены небольшой разницей в содержании НРС на выходе обеих производственных линий. Для выяснения причин этого явления мы взяли пробы в разных местах производственных линий, и результаты анализа этих проб представлены в табл. 2 и 3. Как можно видеть из этих таблиц, за установкой ультрафиолетового потока излучения наблюдается значительное снижение содержания НРС, но затем величина этого показателя растет. Вероятно, это можно объяснить попаданием в систему бактерий из биопленки, но в любом случае, рост количества бактерий удивительно высок, поэтому здесь необходимы дальнейшие исследования.

Рис.1. Две производственные линии после песочных фильтров медленной фильтрации на водопроводной станции в Lovo, со ступенью дезинфекции и насосами водоснабжения.

Таблица 2. Анализ НРС (CFU/л) в различных местах взятия проб в производственной линии с дезинфекцией воды ультрафиолетовым излучением (соответствующие места в системе можно видеть на рис.1).

Таблица 3. Анализ НРС (CFU/л) в различных местах взятия проб в производственной линии с дезинфекцией воды обычным хлорированием (соответствующие места в системе можно видеть на рис. 1)

БАКТЕРИЦИДНОЕ КАЧЕСТВО ВОДЫ В СЕТИ ВОДОСНАБЖЕНИЯ.

Комбинация обработки ультрафиолетом и приготавливаемого хлорамина используется в производственной линии для зоны Hasselby уже в течение семи месяцев (с 10.09.02 по 10.05.03). В течение этого периода в линии подачи воды для зоны Hasselby было взято 35 проб, которые после семидневной выдержки анализировались на содержание НРС в ходе обычной программы контроля качества воды. Полученные значения сравнивались с результатами анализов из той же зоны, проводившихся в течение семи месяцев в предыдущие годы (рис. 2). В 2001-2002 гг., наряду с обычным хлорированием, использовалась дезинфекция воды ультрафиолетом. Было выявлено, что с момента ввода в эксплуатацию установки ультрафиолетовой дезинфекции воды содержание НРС уменьшилось, но пока еще слишком рано делать какие - либо выводы на основании этих ограниченных данных.

АОС.

Ранее было показано, что при обычном хлорировании благодаря окислению частиц гумуса вырабатывается АОС, а при использовании приготовляемого хлорамина этого не происходит. Это было также показано в наших экспериментальных испытаниях. При работе в полномасштабном режиме данные, кажется, подтверждаются для воды на выходе из водопроводной станции. Однако большой разницы в соответствующих показателях для двух зон водоснабжения не наблюдается (см. рис. 3).

Рис. 3. Показатель АОС в воде на выходе водопроводной станции и его среднее значение в соответствующих зонах водоснабжения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Когда мы переоборудовали нашу станцию с обычного хлорирования воды на обработку ультрафиолетовым излучением и приготовляемым хлорамином, то надеялись достичь следующих трех преимуществ:

- снижения образования хлорсодержащих органических побочных продуктов;

- более надежной и эффективной дезинфекции воды;

- менее интенсивного повторного роста бактерий в системе водоснабжения благодаря более низкому уровню АОС.

Как было показано выше, мы достигли первых двух указанных целей. Что касается третьей цели, мы можем утверждать, что при использовании ультрафиолетовой обработки и приготовляемого хлорамина мы можем снизить уровень АОС на водопроводной станции, но если указанные выше ограниченные данные, которыми мы располагаем, являются верными, далее по сети водоснабжения для разных зон между уровнями АОС нет большого различия.

Такая разница в уровнях АОС на водопроводной станции и в сети водоснабжения может быть, вероятно, объяснена ассимиляцией АОС микроорганизмами, находящимися в воде и биопленке, образующими определенный баланс уровня АОС. Опасность повторного роста бактерий в тех зонах сети водоснабжения, в которых концентрация остаточного хлора низка, вероятно, одинаково высока для обоих методов дезинфекции воды. Однако при использовании ультрафиолетовой обработки и приготовляемого хлорамина опасность роста патогенных бактерий, вероятно, снижается благодаря более эффективной дезинфекции воды и созданию более эффективного барьера для защиты сети водоснабжения от проникновения патогенных веществ.

Научное редактирование выполнено:

Ген. директором ЗАО «Сварог», действительный член ВАНКБ А.Н. Ульяновым

  2002 © ЗАО "СВАРОГ"  

                Тел./Факс: 8 800 100-123-7 (Звонки по России бесплатно); +7(495)617-19 -45,-46,-47,-48; +7(499)795-77-86;