Ультрафиолетом по микробам

В соответствии с заключением Всемирной организации здравоохранения микробное загрязнение воды является наиболее опасным видом загрязнения окружающей среды, так как часто приводит к заражению значительной части населения.

Поэтому проблема микробиологической безопасности воды является важнейшей на сегодняшнем этапе развития человечества. Эффективное обеззараживание было и должно оставаться главным приоритетом в деле питьевой водоподготовки и очистки сточных вод.
Стремясь к тому, чтобы промышленные технологии не нарушали естественный природный баланс, специалисты используют давно сделанное наблюдение: в природе бактерицидный ультрафиолет является частью солнечного спектра и обеспечивает баланс микроорганизмов в атмосфере и на земной поверхности. Эффект бактерицидного воздействия ультрафиолета был открыт более 100 лет назад при изучении компонентов солнечного спектра. Современные технологии позволяют с высокой эффективностью преобразовывать электрическую энергию в бактерицидный ультрафиолет и целенаправленно использовать его для обеззараживания.

Большую работу по внедрению этого метода в России проделало НПО "ЛИТ" — ведущий российский производитель УФ-оборудования. Более 12 лет оно успешно применяет технологию обеззараживания ультрафиолетовым излучением.
Что же представляет собой ультрафиолет? Свет, воспринимаемый глазом человека, составляет лишь часть спектра электромагнитных волн. Волны с меньшей энергией, чем красный свет, называются инфракрасным (тепловым) излучением. Волны с большей энергией, чем фиолетовый свет, называют ультрафиолетовым излучением. Ультрафиолетовое бактерицидное излучение — это электромагнитное излучение ультрафиолетового диапазона длин волн в интервале от 205 до 315 нм. Этот вид излучения обладает энергией, достаточной для воздействия на химические связи, в том числе и в живых клетках. Наибольшим бактерицидным действием обладает электромагнитное излучение на длине волны 240-280 нм.

В основном обеззараживающий эффект ультрафиолетового излучения обусловлен фотохимическими реакциями, в результате которых происходят необратимые повреждения ДНК. Помимо ДНК, ультрафиолет действует и на другие структуры микроорганизмов, в частности, на РНК и клеточные мембраны, что в конечном итоге вызывает гибель микроорганизма. Таким образом, ультрафиолет, как высокоточное оружие, поражает именно живые клетки, не оказывая воздействия на химический состав среды, как это имеет место в случае применения химических дезинфектантов. Последнее свойство исключительно выгодно отличает метод УФ-обеззараживания от всех химических способов дезинфекции.
Губительное действие ультрафиолета на микроорганизмы наглядно демонстрирует бактерицидная кривая, показывающая зависимость доли погибших микроорганизмов от энергии излучения (относительное значение действия бактерицидного ультрафиолетового излучения от длины волны в спектральном диапазоне 205-315 нм, равное единице при длине волны 265 нм).

Сопротивляемость различных типов микроорганизмов к УФ-излучению значительно изменяется: от малых доз для бактерий до очень больших доз для спор и простейших. Наиболее чувствительны к воздействию ультрафиолетового излучения вирусы и бактерии в вегетативной форме (палочки, кокки), например, такие известные специалистам возбудители: Salmonella typhosa (брюшной тиф), Vibrio cholerae (холера), Shigella dysenteriae (дизентерия), Hepatitis virus (вирусный гипатит А), Mycobacterium tuberculisis (туберкулез). Произведение интенсивности УФ-излучения (мВт/см 2) на время (с) называется дозой облучения (мДж/см 2) и является мерой бактерицидной энергии, сообщенной микроорганизму. В качестве источников бактерицидного излучения используются газоразрядные лампы, у которых в процессе электрического разряда генерируется излучение, содержащее ультрафиолетовый бактерицидный диапазон.

Наиболее эффективными считаются газоразрядные ртутные лампы низкого давления. Эти лампы отличаются от обычных осветительных люминесцентных ламп тем, что их колба выполнена из специального кварцевого или увиолевого стекла с высоким коэффициентом пропускания ультрафиолетового излучения, а на внутренней поверхности стекла не нанесен слой люминофора. Их основное достоинство состоит в том, что более 60% излучения приходится на линию с длиной волны 254 нм, принадлежащую к спектральной области максимального бактерицидного действия. Они имеют длительный срок службы и мгновенную способность к работе после их зажигания. Ртутные лампы низкого давления выпускаются в широком диапазоне мощностей — от 10 до 300 Вт. Работа ртутных ламп низкого давления в электрической сети возможна лишь при наличии в их цепи пускорегулирующего аппарата (ПРА), обеспечивающего заданный режим зажигания и горения.

Бактерицидная установка — это электротехническое устройство, состоящее из камеры обеззараживания, пульта управления и блока промывки. Основным элементом установки является камера обеззараживания, изготавливаемая из пищевой нержавеющей стали. Внутри камеры располагаются бактерицидные лампы, заключенные в прочные кварцевые чехлы, которые исключают контакт УФ-лампы с водой. Количество ламп и их расположение определяется производительностью установки, а также типом и качеством обрабатываемой воды. Конструкция камеры включает подводящие и отводящие патрубки, пробоотборники, смотровое окно, УФ-датчик. Система автоматики располагается на выносном пульте управления. В состав большинства УФ-систем входит блок промывки, позволяющий легко осуществлять регламентную очистку камер обеззараживания.

Вода, проходя через камеру обеззараживания, непрерывно подвергается облучению ультрафиолетом, который убивает все находящиеся в ней микроорганизмы (бактерии, вирусы, простейшие). Установки обеспечивают надежное обеззараживание в широком диапазоне качества обрабатываемой воды за счет предусмотренного запаса УФ-дозы.

Подготовил Сергей ЗОЛОТОВ