Расчет установки.

Рассчитаем УФ-комплекс на очистных сооружениях Автозаводского района города Тольятти производительностью (Q_сут) 400 000 м³/сут и дозой облучения 35-55 мДж/см² , расположенный на начальном этапе очистки воды. Облучению подвергается вода из Куйбышевского водохранилища с показателями:

Концентрация железа (C_Fe) 0,3 мг/л;

Мутность 10мг/л;

Цветность (Ц) 20-35 град, примем среднее значение Ц= 28 град;

Степень обеззараживания lg(N/N₀) = 6, т.к. доза облучения 35-55 мДж/см² приводит к снижению колииндекса приблизительно на 6 порядков (см. таблицу 4).

Будем считать, что облучение воды происходит с помощью безнапорных установок ОВ-3П-РКС производительностью 3000 м³/ч. В установках этого типа используются ртутно-кварцевые лампы РКС-2,5, обеспечивающие бактерицидный поток в 35 Вт и потребляющие мощность в 6000 Вт.

Рис. 2. Установка ОВ-3П-РКС.

6

1. металлическая рама с кронштейнами; 2- блоки с бактерицидными лампами; 3- металлические пластины; 4- трубопровод напорной воды для промывки чехлов; 5- промывные сопла; 6- канал подачи обрабатываемой воды.

Установка размещается в канале в виде рам-кассет, на которых закреплены блоки с лампами РКС-2,5. В кассеты монтируются несколько ламп, защищенных кварцевыми цилиндрическими чехлами. Чтобы обеспечить турбулентный режим потока и хорошее перемешивание в канале во время облучения, лампы располагают в шахматном порядке. При таком размещении ламп обеспечивается высокий коэффициент использования бактерицидного потока. Канал, оборудованный кассетами, сверху перекрыт съемными крышками. Рядом с каналом располагается пульт управления с пусковой аппаратурой к лампам.

Расчет.

1. Часовой расход воды:

Q=Q_сут / 24= 400 000 / 24= 16 666,7 м³/ч.

2. Необходимое количество установок производительностью А= 3000 м³/ч:

n_уст = Q/A = 16 666,7/ 3000= 5,6.

Примем число установок n_уст =6.

3. Коэффициент поглощения излучения для воды:

 = 0,01· [Ц+ П+ 10· (C_Fe-0,1)]= 0,01· [28+9+10· (0,3-0,1)]= 0,39.

П= 9 для воды цветностью 20-35 град, это эмпирическая величина, учитывающая влияние мутности воды.

4. Расчетный поток бактерицидной энергии:

F_р = (Q· · k· lg (N/N₀)) / (1563,5·₀ · _п )= (16 666,7· 0,39· 25· 6) / (1563,5·

· 0,9· 0,9)= 770 Вт.

k= 2500 мкВт·с /см² = 25 Вт·с/ м² – коэффициент сопротивляемости бактерий.

Примем значения ₀ =0,9;_п = 0,9, где₀ и_п – коэффициенты использования бактерицидного потока, учитывающие поглощение лучей в слое воды и в кварцевых чехлах соответственно.

5. Необходимое количество ламп РКС-2,5:

n_л =F_р /F_л = 770 / 35= 22 шт.

F_л = 35 Вт- бактерицидный поток одной лампы.

6. Число ламп в одной установке:

n₁=n_л /n_уст = 22/6= 3,7.

Примем число ламп в одной установке n₁= 4 шт.

Общее число ламп n_=n₁· n_уст= 4·6= 24 шт.

7. Суммарный объем установок:

V_=Q·= 16 666,7 · 8,3 · 10^-4= 13,8 м³

Примем V_ = 14 м³.

Время пребывания варьирует в пределах 0,5-5 с. Примем время пребывания = 3с= 8,3 · 10^-4 ч.

8. Объем одной установки:

V_уст =V_/n_уст= 14/6= 2,3 м³

Примем объем одной установки V_уст= 2,5 м³.

9. Расход электроэнергии:

S= N_л · n_ / Q= 6 000· 24/ 16 666,7= 8,64 Вт·ч/ м³.

N_л= 6 000 Вт- потребляемая мощность лампы.

Безопасность метода для природы и человека

Традиционное хлорирование приводит к образованию в воде хлорорганических соединений, обладающих высокой токсичностью, мутагенностью и канцероген-ностью. Хлорирование сточных вод перед сбросом в водоемы к тому же отрица-тельно сказывается на экологии. Хлорпроизводные и остаточный хлор, попадая в естественные водоемы, оказывают неблагоприятное воздействие на различные водные организмы, вызывая у них физиологические изменения и даже гибель. Кроме того, хлорорганические соединения, обладающие высокой стойкостью, становятся загрязнителями питьевой воды, вызывают загрязнение рек вниз по течению. При озонировании также возможно образование побочных продуктов, классифицируемых нормативами как токсичные, – броматов, альдегидов, кето-нов, хинонов, фенолов и других гидроксилированных и алифатических арома-тических соединений.

УФ-облучение в отличие от окислительных технологий не меняет химиче-ский состав воды даже при дозах, намного превышающих практически необхо-димые. Но следует учесть, что УФ-излучение в области 100–200 нм вызывает образование озона из молекул кислорода. Это излучение присутствует и в не-прерывном спектре ксеноновых ламп, и в линейчатом спектре ртутных ламп. Образования озона удается избежать, применяя специальное стекло или специ-альное напыление на стекло ламп, не пропускающих ультрафиолет с длиной волны ниже 200 нм. С другой стороны, именно УФ-излучение в области 100–200 нм при использовании мощных импульсных ксеноновых ламп создает воз-можность для конструирования установок глубокой фотохимической очистки воды от загрязнения нефтепродуктами, пестицидами, токсическими и мутаген-ными циклическими органическими соединениями.

УФ-облучение убивает микроорганизмы, но клеточные стенки бактерий, грибков, белковые фрагменты вирусов остаются в воде. При использовании та-кой воды в качестве питьевой желательно удалять их с помощью последующих стадий обработки – тонкой фильтрацией или обратным осмосом.

Выводы

Задача оптимизации систем обеззараживания при водоподготовке является для водных хозяйств одной из наиболее актуальных. Применение традиционной и наиболее распространенной схемы двухступенчатого хлорирования не всегда может обеспечить выполнение современных нормативных требований по микробиологическим показателям и хлорорганическим соединениям.

В настоящее время УФ-облучение — это один из наиболее перспективных методов обеззараживания воды, обладающий высокой эффективностью по отношению к патогенным микроорганизмам, не приводящий к образованию вредных побочных продуктов. УФ-системы обеспечивают безопасный, эффективный и недорогой метод дезинфекции. Основной задачей УФ-облучения является обеспечение обеззараживания воды до нормативного качества по микробиологическим показателям, необходимые дозы выбираются на основании требуемого снижения концентрации патогенных и индикаторных микроорганизмов.

Преимуществом метода УФ-обеззараживания является то, что УФ-оборудование легко вписывается в типовые технологические схемы и не требует значительных строительных работ на существующих сооружениях.

Недостатком рассматриваемого метода является отсутствие оперативного способа контроля эффекта обеззараживания. Кроме того, метод облучения непригоден для обеззараживания мутных вод.

Эксплуатационные расходы на на УФ-обеззараживание не превышает эксплуатационных затрат на хлорирование, а на водопроводах, использующих в качестве источников водоснабжения подземные, родниковые или подрусловые воды, обеззараживание воды облучением дешевле в 2-3 раза по сравнению с хлорированием. Расход электрической энергии на облучение воды из подземных источников не превышает 10…15 Вт ч/м³; на УФ-обеззараживание воды из поверхностных источников, прошедшей предварительную обработку на водоочистных сооружениях- до 30 ВТ ч/м³.

Метод УФ-облучения может рассматриваться как реальный элемент решения задачи обеззараживания при подготовке питьевой воды из поверхностных источников водоснабжения.

Использованные материалы:

1. www.1os.ru.

С.В. Костюченко и др. « УФ-излучение для обеззараживания питьевой

воды из поверхностных источников».

2. Б.Н. Фрог, Л.П. Левченко. «Водоподготовка».- М.: изд. МГУ, 1996.- 680с.

3. А.Б. Кожевников, О.П. Петросян. «Для тех, кому не нравится хлор» // «СтройПРОФИль», №4, 2004.

4. СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества.

5. http://helco.com.ua

6. www.inecs.org

7. www.aqua-therm.ru

А.Б. Преображнский. «Обеззараживание воды УФ-облучением –

универсальный метод» // «Аква-терм», №5, 2002.

8. http://ufovod.narod.ru

 

25