Опыт разработки концепции применения уф обеззараживания в системе питьевого водоснабжения г. Санкт-петербург кармазинов Ф. В., Нефедова Е. Д icon

Опыт разработки концепции применения уф обеззараживания в системе питьевого водоснабжения г. Санкт-петербург кармазинов Ф. В., Нефедова Е. Д


Смотрите также:
Закон о питьевом водоснабжении...
«О санитарно-защитных зонах источников водоснабжения хмао-югры»...
Опыт водоканала санкт-петербурга при внедрении безопасных технологий обеззараживания питьевой...
Водозаборы из поверхностных источников глава I. Источники водоснабжения 9...
Опыт работы сервера rostest в системе федерального тестирования школьников...
22 – 25 февраля 2012г., Санкт-Петербург, Экспоцентр «Гарден-сити», Лахтинский пр., 85...
Проблемы повышения эффективности и качества питьевого водоснабжения малых городов...
Программа III всероссийской научно-практической конференции 25 26 февраля 2006 года...
Материалов и реагентов...
Опыт создания и эксплуатации крупнейших в мире сооружений обеззараживания очищенных сточных вод...
Методические указания к выполнению практических заданий по курсу «Санитарно-гигиенические основы...
«Проблемы питьевого водоснабжения на объектах железнодорожного транспорта»...



Загрузка...
скачать
ОПЫТ РАЗРАБОТКИ КОНЦЕПЦИИ ПРИМЕНЕНИЯ УФ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ В СИСТЕМЕ ПИТЬЕВОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ Г. САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

Кармазинов Ф.В., Нефедова Е.Д.

ГУП «Водоканал Санкт-Петербург», Санкт-Петербург, Россия

Костюченко С.В., Нефедов Ю.И., Зайцева С.Г.

НПО «ЛИТ», Москва, Россия


Введение

Основной целью работы любого водоканала является обеспечение населения доброкачественной питьевой водой. Обеспечение безопасного питьевого водоснабжения возможно либо использованием безопасного и защищенного источника водоснабжения, либо правильным выбором и надежной работой водоочистных сооружений. В условиях, когда большинство источников водоснабжения испытывают серьезную антропогенную нагрузку, улучшение качества питьевой воды в ближайшей перспективе возможно обеспечить только за счет совершенствования схемы водоподготовки. ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» осуществляет активную исследовательскую работу по поиску и оценке наилучших доступных технологий способных повысить качество питьевой воды. Одним из последних достижений в этой области стало внедрение в систему водоподготовки этапа УФ обеззараживания.

Необходимость в дополнительном методе обеззараживания была продиктована в первую очередь высокой микробиологической нагрузкой водоисточника – реки Невы, свидетельствующем об интенсивном загрязнении реки, что требует создания множественных барьеров при водоподготовке для обеспечения эпидемиологической безопасности питьевой воды. Для повышения эффективности обеззараживания Водоканалом г. Санкт-Петербурга было принято решение о внедрении УФ облучения в процесс водоподготовки питьевой воды.

Разработке концепции модернизации системы обеззараживания с применением УФ облучения предшествовал комплекс исследований, проведенных в 2001-2002 гг [1, 2] и включавших в себя:

  • технологическое обследование водопроводных станций;

  • проведение лабораторных исследований на приборе модельного облучения;

  • долговременные опытно-промышленные испытания УФ оборудования небольшой производительности;

  • Технологическое обследование водопроводных станций

  • Целью технологического обследования, является анализ актуальной информации, необходимой для выбора оптимальной конфигурации УФ оборудования:

  • максимальный фактический часовой расход и его колебания;

  • коэффициент пропускания воды и его зависимость от показателей качества воды;

  • предварительная оценка оптимального места размещения этапа УФ обеззараживания исходя из качества воды по этапам очистки, имеющихся свободных площадей и гидравлической схемы.

^ Схема водоподготовки

Исходная вода проходит обработку на четырех основных водопроводных станциях: Главной, Волковской, Южной и Северной. Схема водоподготовки состоит из отстойников и песчаных фильтров или микрофильтров и контактных осветлителей. Реагентная обработка воды производиться коагулянтами и флокулянтами. Обеззараживание до внедрения УФ облучения было одноступенчатым и осуществлялось хлорированием с предварительной аммонизацией речной воды: в речную воду на насосной станции первого подъема вводится аммиак и хлор (Рис. 1). Таким образом, весь образующийся остаточный хлор является связанным и пройдя через все сооружения поступает в сеть. Такая схема обеззараживания позволяет минимизировать образование побочных продуктов хлорирования, однако хлорамины недостаточно эффективны в отношении спор клостридий и колифагов.




Рис. 1: Схема водоподготовки


Влияние показателей физико-химического качества воды на эффективность УФ обеззараживания

Сточки зрения влияния физико-химического качества воды на выбор УФ оборудования определяющее влияние имеют мутность, которая оказывает непосредственное влияние на эффективность обеззараживания и пропускание водой УФ лучей на длине 254 нм., учитывающееся при подборе мощности УФ оборудования.

Мутность

Мутность речной воды в среднем составляет 2,4 мг/л, но в отдельные периоды может достигать 15 мг на л. Очистка воды стабильно снижает мутность до 0,21 – 1,2 мг/л.

^ Коэффициент пропускания воды на 254 нм.

Коэффициент пропускания отражает долю УФ лучей с длиной волны 254 нм прошедших через слой воды толщиной 10 мм и измеряется на спектрофотометре. В обычной практике аналитического контроля пропускание воды на 254 нм не измеряется, но для каждого типа природной воды может быть определена зависимость пропускания от показателей физико-химического качества. Такая формула позволяет рассчитать колебания пропускания воды в течение длительного периода времени по имеющимся данным физико-химических показателей. В результате анализа физико-химических показателей речной и очищенной воды и сопоставления их значениям коэффициента пропускания измеренным на приборе, такая зависимость была установлена для исходной и очищенной воды от показателей мутность, цветность и окисляемость.

Пропускание речной воды изменяется от 44 до 61 %. Очищенная вода имеет значительно более высокий коэффициент пропускания, и меньшие колебания от 79 до 90%.

Выбор места размещения этапа УФ обеззараживания в схеме водоподготовки

Хотя качество поступающей воды в принципе позволяет использовать УФ облучение и на этапе первичной обработки, по экономическим и технологическим показателям условия для применение УФ обеззараживания на очищенной воде, безусловно, лучше. Для поставленной задачи повысить барьерную роль сооружений в отношении устойчивых к хлорированию микроорганизмов оптимальным было размещение УФ комплекса после всех существующих этапов очистки.

Таким образом, уже на этапе обследования было определено технологическое место УФ обработки в схеме водоподготовки. Тем не менее, последующие исследования проводились как с очищенной, так и с речной водой для того чтобы смоделировать различную микробную нагрузку.

Лабораторные исследования

При определении дозы облучения принципиальным являлось обеспечение эффективного обеззараживания в отношении устойчивых к хлорированию микроорганизмов: вирусов, спор клостридий и цист простейших, поэтому помимо исследований в отношения индикаторных показателей, которые проводились на речной и очищенной воде, были организованы модельные облучения воды искусственно зараженной вирусами и цистами паразитарных простейших. Модельные облучения проводились при помощи переносного прибора для облучения воды. Конструкция прибора позволяет проводить облучение воды объемом от 300 до 500 мл, различными дозами, определяемыми временем экспозиции. В исследованиях принимали участие: ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга», НПО «ЛИТ», ЗАО «Центр исследования и контроля воды (ЦИКВ) и лаборатории Роспотребнадзора г. Санкт-Петербурга, Институт медицинской паразитологии и тропической медицины им. Е. И. Марциновского.

^ Определение УФ дозы требуемой для обеспечения обеззараживания в отношении паразитарных простейших

Распространяющиеся с водой цисты паразитарных простейших (цисты лямблий и ооцисты криптоспоридий) весьма устойчивы к окислительным технологиям обеззараживания, в тоже время они чувствительны к УФ облучению [3]. После ряда масштабных вспышек заболеваний криптоспоридиозом, имевшим место в США, контролю за этими показателями уделяется большое внимание и именно это наиболее часто служит мотивацией для внедрения УФ обеззараживания в США и Европе [4]. Не смотря на то, что по данным многолетних наблюдений в местах водозабора из Невы цитсы лямблий не обнаруживаются исключить возможность их присутствия в будущем нельзя. Поэтому в процессе исследований были проведены работы направленные на определение УФ доз требуемых для инактивации цист лямблий и ооцист криптоспоридий. К этому этапу работ был привлечен Институт медицинской паразитологии и тропической медицины им. Е. И. Марциновского. Исследования проводились в лабораторных условиях на приборе модельного облучения. УФ обработке подвергалась очищенная на Главной водопроводной станции дехлорированная вода, в которую были внесены жизнеспособные цисты лямблий и ооцисты криптоспоридий. Согласно рекомендациям специалистов института тропической медицины анализы проводились методом биотестирования на мышах, поскольку этот метод дает наиболее адекватную оценку инфекционной способности паразитарных цист. Результаты исследований показали, что ультрафиолетовое облучение дозами от 16 до 25 мДж/см2, приводит к снижению концентрации паразитологических микроорганизмов, а доза ультрафиолетового облучения 45 мДж/см2 обеспечивает отсутствие инвазионных свойств протозоа и соответственно эпидемиологическую безопасность воды.

^ Определение УФ дозы требуемой для обеспечения обеззараживания в отношении вирусов

Поскольку вирусы присутствуют в речной воде периодически и в незначительном количестве, для оценки эффективности УФ обеззараживания в отношении вирусов использовалось искусственное заражение очищенной дехлорированной воды энтеровирусами и последующее обеззараживание на приборе модельного облучения. Анализы на вирусы выполнялись выделением вирусов на культуре ткани с подтверждением в полимеразно цепной реакции. Исходное заражение составляло порядка 50 ТЦД50 на 100 мл. В облученных пробах проводилось качественное определение присутствия или отсутствия вирусов. В результате лабораторных исследований было выявлено, что для инактивации энтеровирусов достаточной является доза облучения 35 мДж/см2.

Опытно-промышленные испытания

Опытно-промышленные испытания проводились на проточном УФ оборудовании, производительностью до 6 м3/час, состоящем из 6 последовательно соединенных ламп, каждая из которых имеет свой корпус. Такая конструкция позволяет обеспечивать большой диапазон доз облучения. Установка оборудована датчиком УФ излучения и системой химической промывки. Опытно-промышленные испытания проводились на речной и очищенной воде. Проведение опытно-промышленных испытаний на очищенной воде помимо подтверждения эффективности дозы, позволяет определить и технологические параметры эксплуатации будущей УФ станции: период между промывками, и параметры эффективной очистки.

УФ оборудование эксплуатировалось в трех режимах обеспечивающих дозы облучения: 16 -25-45 мДж/см2. Доза 16 мДж/см2. соответствует рекомендациям методических указаний по применению УФ обеззараживания в подготовке питьевой воды [5], а дозы 25 и 45 мДж/см2, были выбраны на основании результатов лабораторных исследований.

^ Эффективность УФ обеззараживания в отношении индикаторных микробиологических показателей.

Анализы на индикаторные показатели (общее микробное число, общие колиформные бактерии, термотолерантные бактерии, колифаги, спры сульфитредуцирующих клостридий) выполнялись в соответствии со стандартными методиками (МУК 4.2.1018-01 и МУ № 2285-81). Результаты исследований на речной воде в отношении индикаторных показателей представлены на графиках (рис. 6, 7, 8).

Под воздействием УФ облучения дозами от 16 до 45 мДж/см2 общее микробное число (ОМЧ) снижалось не менее, чем на 2 порядка, при этом после облучения дозой 45 мДж/см2, значение ОМЧ не превышало 10 КОЕ/мл.

Общие колиформные бактерии (ОКБ) инактивируются на 3-4 порядка. Облучение дозами 25 мДж/см2 и выше обеспечивает снижение до значений ОКБ менее 10 КОЕ/100 мл. Аналогичные результаты были получены в отношении термотолерантных бактерий (ТКБ) (рис. 2).




Рис. 2: Эффективность УФ обеззараживания в отношении ТКБ


Высокая эффективность УФ обеззараживания была продемонстрирована в отношении устойчивых к хлорированию колифагов. Доза облучения 16 мДж/см2 обеспечивала снижение колифагов с сотен до единиц в 100 мл, а дозы 25 мДж/см2 и выше – отсутствие колифагов в исследуемом объеме воды (Рис 3).




Рис. 3: Эффективность УФ обеззараживания в отношении колифагов


Наименее выраженный эффект наблюдался в отношении спор клостридий: дозы 16 и 25 мДж/см2 были малоэффективны, тем не менее обработка дозой 45 мДж/см2 стабильно обеспечивало отсутствие спор клостридий в обеззараженной воде (рис. 4).




Рис. 4: Эффективность УФ обеззараживания в отношении спор клостридий.


^ Оценка влияния УФ обработки на токсичность и образование побочных продуктов.

Помимо исследований на эффективность обеззараживания в процессе опытно-промышленных испытаний оценивалось влияние УФ обработки максимальными дозами на токсичность воды и способность вызывать образование побочных продуктов дезинфекции.

Определялись наиболее вероятные побочные соединения, которые могут образовываться при схеме обеззараживания с первичной хлораммонизацией и последующей УФ обработке: хлороформ, дихлорбромметоан, хлордибромметан, четыреххлористый углерод (методом газовой хроматографии, согласно МВИ ЦВ3.12.10-98 «а»), бенза()пирен (методом жидкостной хроматографии, согласно МВИ ЦВ 1.13.19-94 «а»), формальдегид (фотометрическим методом, согласно МВИ ЦВ 2.04.52-00 «а»).

Содержание дихлорбромметана, хлордибромметана, бенз()пирена, формальдегида в речной, очищенной и облученной воде во всех пробах было ниже чувствительности методов анализов.

В воде прошедшей очистку и хлораммонзацию обнаруживались хлороформ, четыреххлоритсый углерод и дихлорбромметан в концентрациях на 1-2 порядка ниже установленного на эти соединения ПДК. После УФ обработки концентрация хлорорганических соединений не увеличивалась, а даже несколько снижалась

На ряду с традиционным контролем показателей, которые могут образовываться в процессе водоподготовки, в исследованиях использовались методы биологического тестирования, согласно рекомендациям МР ЦОС ПР 005-95 и ИСО 6341-82.

Проводилось сравнение токсичности исходной речной воды, прошедшей полный цикл очистки и дополнительно обработанной ультрафиолетом.

Результаты исследований с двумя различными тест-объектами показали, что индекс токсичности во всех пробах не достигает нижней границы определения токсичности.

Таким образом, дополнительное УФ облучение очищенной воды, не способствует формированию побочных продуктов и не приводит изменяет токсичность воды.

Выводы

На этапе разработки концепции применения УФ обеззараживания в системе питьевого водоснабжения г. Санкт-Петербург были проведены всесторонние исследования по оценке эффективности и безопасности этой технологии. По итогам лабораторных и опытно-промышленных испытаний было получено положительное заключение от Центра Санитарноэпидемиологического надзора по г. Санкт-Петербургу о целесообразности дополнения существующей схемы водоподготовки этапом УФ обеззараживания. По совокупности оценки эффективности УФ обеззараживания в отношении всех групп микроорганизмов было принято решение, что для повышения барьерной роли водопроводных сооружений г. Санкт-Петербурга требуемая доза составляет 45 мД/см2.

Опредление технологических параметров, влияиющих на УФ обеззараживание, сделанное на этапе обследования сооружений и опытно-промышленных испытаний, позволило максимально оптимизировать состав и тип УФ оборудования.

Водоканалом Санкт-Петербурга была разработана концепция внедрения УФ обеззараживания на объектах водоснабжения города, предполагающая размещение УФ оборудования после насосных станций подающих воду в город.


^ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Кармазинов Ф. В., Чернов В.Б., Костюченко С. В., Волков С. В., Зайцева С. Г. (2005). Модернизация систем обеззараживания на очистных сооружениях водопровода (опыт ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга) // Водоснабжение и санитарная техника. – 2005. - №1. – С. 4 – 8.

Костюченко С.В., Волков С. В., Зайцева С. Г. (2005). Применение УФ обеззараживания на объектах ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» // Водоснабжение и санитарная техника. – 2005. - №12, ч. 1. – С. 23 – 27.

Clancy. J. L., Bukhari, Z., Hargy, T., Bolton, J. R., Dussert, B., Marshall, M. M. (2000). Using UV to inactivate Criptosporidium. J. AWWA 92: 97-104.

Cosman. J, Wright. H. (2000). UV Disinfection for drinking water, IUVA News, volume 2/№3 2000. р. 22-28.

МУ 2.1.4.719-98 «Санитарный надзор за применением ультрафиолетового излучения в технологии подготовки питьевой воды», Минздрав России, 1998 г.




Скачать 102,83 Kb.
оставить комментарий
Дата11.08.2012
Размер102,83 Kb.
ТипДокументы, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

наверх