Ультрафиолетовая очистка воды

Водоподготовка — это мероприятия, нацеленные на очистку воды от механических примесей и патогенных микроорганизмов, а также — на коррекцию уровня концентрации минералов. Одна из технологий “освобождения” от болезнетворных живых организмов — обеззараживание воды ультрафиолетом. Этот метод конкурирует с хлорированием, мембранной фильтрацией и электромагнитной обработкой. Несмотря на разнообразие технологий, ультрафиолетовый «фильтр» для воды считается лучшим. Их применяют в домах, общественных местах, на производстве и многих других сферах.

Назначение УФ обеззараживателей воды

Чтобы подготовить оборотную или первичную воду (из природного источника) к использованию, требуется:

1. Фильтрация от механических примесей и взвесей.
2. Коррекция уровня жёсткости.
3. Коррекция химического состава.
4. Обеззараживание.

УФ фильтр для воды предназначен как раз для её обеззараживания. Цель — уничтожить как можно больше патогенных микроорганизмов, которые опасны для здоровья, портят вкус и влияют на химический состав. Больше ничего УФ установки “не умеют”.

Область применения

Благодаря высокой производительности и эффективности технология обеззараживания ультрафиолетом применяется в следующих отраслях:

• Жилые объекты — компактные маломощные УФ элементы встраиваются в систему вместе с механическими фильтрами.
• Плавательные бассейны — ультрафиолетовые установки применяются совместно или вместо хлорирования.
• Пищевая промышленность — даже если в составе конечного продукта нет жидкости, она неминуемо участвует в технологических процессах.
• Общепит — “здоровая” вода нужна для приготовления продуктов, мытья посуды, рук персонала.
• Оздоровительные учреждения — в которых проходят лечение люди с ослабленным иммунитетом, не способным сопротивляться патогенам, потребляемым с неподготовленной питьевой водой.
• Аквариумы — это закрытые резервуары, в которых постоянно есть жизнь, отражающаяся на здоровье рыб, млекопитающих, ракообразных, пресмыкающихся.
• Очистные сооружения — стоки по большей части сбрасываются в природные водоёмы, но перед этим они проходят многоэтапную очистку, включающую обеззараживание.

Этот список можно продолжать до бесконечности, поскольку очистка воды ультрафиолетом от бактерий, вирусов и другой жизни — нужна практически везде, где с ней взаимодействует человек.

Воздействие ультрафиолетового излучения на воду

Ультрафиолетовое излучение — это электромагнитные волны, спектр которых между видимым и рентгеновским излучениями. Их длина от 100 до 400 нанометров. Поскольку ультрафиолет за пределами видимого спектра, визуально мы его видеть не можем. Это не означает, что он не воспринимается другими нашими органами. Например, в нашей коже под ультрафиолетовым облучением вырабатывается витамин D, а также “срабатывает” защита в виде загара.

На саму воду, вернее, на её химическую формулу H₂O, ультрафиолет никак не влияет. В составе ничего не меняется. Первоначальные качества — жёсткость, минерализация, концентрация примесей — тоже остаются неизменными. Ультрафиолет воздействует на живые микроорганизмы, которые в ней “плавают”.

Облучение волнами длиной около 250-300 нанометров поглощается живыми клетками, у которых нет от них защиты. Оно влияет на структуру ДНК, безвозвратно меняя строение. При слабом облучении живые клетки мутируют. Когда доза достаточная, они изменяются настолько быстро, что не успевают адаптироваться под новые условия. Результат — гибель.

Содержащиеся в воде микроорганизмы после ультрафиолетового обеззараживания никуда не пропадают. Они только прекращают свою жизнедеятельность. Поскольку вред человеку они могут наносить только в живом виде, очищенная вода уже может считаться безопасной.

Аналоги технологии

Очистить воду от вредной для нас жизни можно несколькими способами. Они применяются как отдельно, так и вместе с УФ установками. При этом, не все существующие технологии убивают содержащиеся в воде микроорганизмы. Механическая фильтрация тоже возможна, поскольку бактерии имеют осязаемые размеры.

Методы обеззараживания (помимо УФ обучения):

• электромагнитная обработка;
• очистка половолоконными фильтрами;
• альгициды;
• хлорирование.

Эти способы различаются технически. Все они дают разный конечный эффект и имеют неодинаковое время действия. Расходы на организацию очистки тоже заметно различаются.

Электромагнитная обработка

Эта технология основана на свойстве электромагнитного поля воздействовать на клетки живых микроорганизмов, вызывая их разрушение и гибель. Технически простейшая электромагнитная обработка реализовывается следующим образом. На трубопровод, через который протекает неподготовленная вода, наматывается обмотка из токопроводящего материала. Это может быть, например, проволока, по аналогии с трансформаторами или электродвигателями.

Когда через проводник протекает электрический ток, вокруг него создаётся электромагнитное поле. Если в случае с двигателем это приводит его в движение, то на водопроводе оно воздействует на имеющиеся в воде микроорганизмы. Электромагнитное поле приводит к повышению давления внутри клетки, и при достаточной его силе последняя разрушается. Микроорганизмы погибают, а жидкость становится обеззараженной.

Половолоконный фильтр

Большинство бактерий, вирусов и прочей “жизни” в воде имеют размеры от 0,01 микрометра. Задержать столь мелкие объекты не представляет сложности. Единственная проблема — механические фильтры с очень маленькими ячейками создают сильное сопротивление воде. Это приводит к снижению давления на выходе из очистной установки, потерям электроэнергии и другим проблемам.

Чтобы очистить воду от мелких организмов, не создавая значительного сопротивления потоку, применяются половолоконные фильтры. Они представляют собой колбу из нержавеющей стали, в которой находятся мембраны из специального материала. Эти фильтры имеют высокую пропускную способность, но при этом эффективно задерживают большинство болезнетворных бактерий. За счёт этого происходит обеззараживание.

Такие установки нельзя применять без предварительной водоподготовки. Как минимум, перед половолоконным фильтром должна быть грубая и тонкая фильтрация, которая задерживает относительно крупные взвеси металлов и минералов. Если этого не делать, обеззараживающий фильтрующий элемент быстро загрязнится и его пропускная способность утратится.

Половолоконные фильтры имеют достаточно серьёзный ресурс. Качественные элементы от известных производителей способны отрабатывать до трёх лет без замены, пропуская через себя до 500 кубометров. Естественно, такой ресурс возможен только при условии комплексной водоподготовки.

Альгициды

Альгициды — это группа химических веществ, которые используются для борьбы с живой флорой в воде. Тоже может считаться обеззараживанием, хотя бактерии и вирусы эта химия не уничтожает. Технология используется в основном при комплексном уходе за плавательными, спортивными, детскими бассейнами. Добавление альгицидов помогает убить плесень и прочую “зелень”, которая может расти и развиваться в воде при содействии света. Для обработки питьевой воды эти препараты не применяются.

Хлорирование

Обработка хлором — это самый древний способ обеззараживания. Хлорирование применяется как для подготовки питьевой воды, так и технической. Например, в небольших частных бассейнах этот метод используется повсеместно, так как затраты на него существенно меньшие, чем на покупку дорогой ультрафиолетовой установки.

Технология работает следующим образом. В воду, которую нужно обеззаразить, вводится тщательно рассчитанное количество хлора. Перед этим проводится коррекция уровня жёсткости. В противном случае эффективность хлорирования резко снижается. Если добавлять хлор в среду с неподходящим уровнем pH, усиливается неприятный запах и вкус этого вещества.

Чтобы хлорирование давало максимальный эффект, соблюдается дозировка. Определяется она из расчёта на объём обрабатываемой жидкости. Концентрацию хлора в воде можно определить в любой момент. Для этого надо взять пробу, ввести в неё индикаторное вещество, и по изменению цвета сравнить результат с цветовой шкалой. Превышение концентрации хлора в питьевой воде многие ощущали на себе — характерный резкий запах имеет водопроводная вода во многих городах. Если хлорирование выполняется правильно, то на запах и вкус оно влиять не должно.

Основным плюсом этой технологии является стоимость. Сложное оборудование применять не нужно. Сам хлор стоит недорого. Его действие пролонгируется на достаточно длительный срок, тогда как ультрафиолетовое обеззараживание воды работает только при включённой установке.

Недостатки. Во-первых, меняется химический состав воды. Во-вторых, метод требует высокой точности расчётов и соблюдения допустимой концентрации действующего вещества. В-третьих, хлорированная вода всегда имеет характерный неприятный запах и вкус.

Несмотря на существенные недостатки, хлорирование — до сих пор один из самых популярных методов обеззараживания. Как питьевой, так и технической. Своей популярностью технология обязана низкой себестоимости и сравнительной простоте применения.

Устройство УФ обеззараживателя воды

Простейшая установка для обеззараживания воды при помощи ультрафиолета состоит из следующих элементов:

1. Лампа, излучающая ультрафиолет.
2. Чехлы из кварцевого стекла.
3. Система запуска лампы.
4. Датчик ультрафиолета.
5. Пульт управления.
6. Корпус или камера обеззараживания

Рассмотрим устройство УФ установки.

Лампы

Источником ультрафиолетового излучения в установке являются газоразрядные ртутные лампы. Это люминесцентные лампы, в которых при протекании электроэнергии через вещество происходит излучение электромагнитных волн ультрафиолетового спектра.

При эксплуатации любых ламп этого типа следует учитывать, что они имеют ограниченный ресурс. Как правило, около 9000 часов. Этого достаточно для эффективной работы обеззараживающей установки в непрерывном режиме в течение целого года. После этого лампу следует заменить на новую. Отработавший свой срок источник может быть исправным технически, но сила и спектр излучаемых им электромагнитных волн будет недостаточной для заявленного уровня обеззараживания.

В зависимости от производительности установки для УФ очистки в ней может быть как одна, так и несколько одновременно работающих ламп. Данная характеристика указывается в спецификациях в метрах кубических или литрах за один час. Второй характеристикой источника ультрафиолета является потребляемая мощность. Она указывается производителями в ваттах или киловаттах (Вт или кВт).

Кварцевые чехлы

Ультрафиолетовое излучение не проходит через обычное силикатное стекло, из которого делаются колбы обычных лампочек. Чтобы установка для обеззараживания была работоспособной, УФ источник помещается в непроницаемый для жидкости чехол, изготовленный из кварцевого стекла. Дополнительно применяются уплотнительные материалы, обеспечивающие герметичность и безопасность установки.

ЭПРА

ЭПРА — это драйвер, пусковое устройство, которое необходимо для старта газоразрядных ламп. Похожие используются в светильниках, фитолампах и кварцевателях. Основная функция драйвера заключается в моментном повышении рабочего напряжения, за счёт которого и запускается процесс излучения ультрафиолета парами ртути.

УФ датчики

Датчики ультрафиолета служат для измерения уровня излучения в обеззараживающей установке. Снижение показателей фиксируется электроникой и используется как сигнал о необходимости провести обслуживание. Если этого не делать, то твёрдые отложения на защитном кварцевом стекле будут блокировать ультрафиолет, а очистка станет менее эффективной или прекратится вовсе.

Пульт управления

Блок или пульт управления используется для включения и выключения установки, контроля состояния её внутренних элементов. Может быть в общем корпусе с обеззараживателем, так и в виде выносного блока, устанавливаемого на щитовой.

Камера обеззараживания

Обеззараживающая камера одновременно является корпусом. Технически представляет собой цилиндрическую капсулу, изготовленную из нержавеющего металла. Пластик или полипропилен в данном случае использовать нельзя, так как он меняет свойства и разрушается под воздействием ультрафиолетового облучения. Размеры камеры обеззараживания зависят от производительности установки. Для циркуляции предусматриваются впускной и выпускной штуцеры.

Принцип работы

Принцип действия ультрафиолетового “фильтра” очень простой. Вода, в которой содержатся живые микроорганизмы, попадает под давлением магистрали в камеру обеззараживания. Протекая по ней, она облучается электромагнитными волнами длиной около 250 нанометров. За счёт этого погибает от 90 до 98% попавших в обеззараживатель патогенных микроорганизмов. Очищенная вода вытекает из камеры и направляется к потребителям. УФ обеззараживание происходит в режиме реального времени. То есть, если установка выключена, никакой очистки не происходит.

Эффективность

Обеззараживание воды ультрафиолетом позволяет уничтожить до 98% содержащихся в ней микроорганизмов. Излучение не переносят многие бактерии, вирусы, плесень, грибок. Однако на 100% обеззаразить воду эта технология не позволяет. Эффективность подобных установок сильно зависит от прозрачности среды. Если среда будет мутной, то ультрафиолет “достанется” не всем. То же самое происходит при накоплении слоя твёрдых отложений на кварцевом чехле лампы — через непрозрачные вещества ультрафиолет не проникает.

Преимущества и недостатки

Технология обеззараживания воды ультрафиолетовыми волнами имеет как достоинства, так и недостатки.

Поскольку достоинств у данного вида дезинфекции воды больше, чем недостатков, технология нашла себе применение во многих отраслях.

Критерии выбора модели

Обеззараживающее устройство ультрафиолетовой очистки воды выбирается исходя из следующих параметров:

1. Требуемая производительность — зависит от объёмов воды, которую нужно обеззараживать. Указывается производителями в кубометрах или литрах в час.
2. Потребляемая мощность — влияет на производительность и подбирается в зависимости от неё.
3. Допустимое рабочее давление — подбирается под конкретную систему, исходя из режимов её работы.
4. Рабочая температура обрабатываемой среды — ультрафиолетовые обеззараживатели выпускаются как для холодной воды, так и для горячей.

Основной критерий выбора модели УФ установки для дезинфекции воды — производительность. Для закрытых систем, в которых фильтруемая среда циркулирует по кругу, существуют нормы. Например, в плавательном бассейне весь объём должен проходить через очистное оборудование не менее трёх раз в сутки. Обеззараживатели для водопроводных систем рассчитываются на основании данных об объёмах потребления. Если нужен фильтр для одного бытового смесителя, то его производительность должна быть не менее 300 литров в час.

Производители

Разработкой и производством оборудования для водоподготовки занимаются многие европейские и азиатские компании. На рынке можно найти недорогие модели китайского производства. Предлагаемые установки выпускаются целыми линейками, что даёт возможность найти подходящую модель для системы любой сложности и производительности.

Основные “игроки” в этой сфере:

1. AQUAPRO — бренд родом из Тайваня. На рынке более 25 лет. Основное направление — бытовые устройства для УФ системы обеззараживания воды в системах холодного водоснабжения. Если модели для бассейнов, производительные установки для общественных объектов. Продукция славится высоким качеством и ценой.
2. RAIFIL — южнокорейская компания, занимающаяся проектированием и серийным выпуском оборудования для водоподготовки с 1998 года. В ассортименте бытовые компактные устройства, промышленные высокопроизводительные установки.
3. VIOMI — китайский производитель, дочерняя компания XIAOMI. Разработкой и производством УФ очистителей и другого водопроводного оборудования занимается с 2013 года. Основное направление — портативные походные устройства для дезинфекции питьевой воды.

Продукция европейских и американских производителей не менее известная. Однако, итальянцы и немцы больше ориентируются на промышленные предприятия и крупные общественные объекты. Их продукция отличается качеством и надёжностью. Основное направление — производительные системы ультрафиолетового обеззараживания воды и другое профессиональное оборудование для водоподготовки. Примеры: Aquafilter (Польша), Puricom (Канада), Leader (США).

Монтаж очистной системы

Чтобы УФ-стерилизатор для воды работал с номинальной эффективностью, при монтаже необходимо придерживаться следующих правил:

1. Изучите инструкцию, прилагаемую к установке.
2. Для монтажа обеззараживателя выберите место так, чтобы он был в системе водоподготовки последним звеном.
3. Перед установкой оборудования рекомендуется продезинфицировать все компоненты системы.
4. Не включайте обеззараживатель без корпуса, так как это может вызвать ожоги органов зрения.
5. Если система собрана из полипропиленовых труб, до и после УФ-установки необходимо предусмотреть участки из металлических труб.
6. Оборудование должно быть надёжно закреплено к стене.
7. Все соединения для подачи и возврата жидкости должны быть герметичными.
8. До подачи электропитания проверьте герметичность системы, подав проточную воду под рабочим давлением.
9. Подсоедините питание к блоку управления.
10. Не пренебрегайте заземлением.

При включении УФ установки убедитесь, что она работает. Для этого обычно есть цветовой индикатор на устройстве или пульте управления.

Важным условием работоспособности ультрафиолетового обеззараживателя является отсутствие воздушных пробок в камере устройства. Чтобы исключить их образование, после установки в систему встраивается гидрозатвор.

Обслуживание

УФ-стерилизаторы — это неприхотливое оборудование, не требующее постоянного обслуживания. Основная задача — не допустить чрезмерного загрязнения поверхности кварцевого излучателя. Чтобы очистить его от налёта, следуйте указаниям производителя.

Не реже, чем раз в год или по истечении 9-10 тысяч часов использования следует заменить ультрафиолетовую лампу на новую. При замене источника попутно производится профилактика — проверка датчиков, блока управления, очистка внутренних стенок камеры обеззараживания от налёта и отложений.

Заключение

Обработка ультрафиолетовым излучением — это одна из самых эффективных технологий обеззараживания и дезинфекции. Для её осуществления используются установки, основным элементом в которых выступает источник УФ лучей. Купить такой “фильтр” можно как для домашнего водопровода, так и для производственных линий. Данный способ очистки отличается эффективностью, простотой эксплуатации и надёжностью.