Długoletnie badania i obserwacje naukowe prowadzone w USA i Europie wykazały, że chlor gazowy stosowany w technologii uzdatniania wody do picia jest szkodliwy dla zdrowia i środowiska naturalnego. Stwierdzono, że głównym zagrożeniem są trójchlorometany (THM) oraz inne chlorowce organiczne, które powstają w procesach wstępnego lub wtórnego chlorowania wody w większości zakładów wodociągowych. Powyższe odkrycia naukowe spowodowały rozwój innych, alternatywnych technologii i urządzeń do dezynfekcji wody do picia.

W latach 40-tych w USA a w Europie w latach 50-tych rozpoczęto stosowania dwutlenku chloru ClO2 jako alternatywy dla chloru do wstępnego utleniania oraz dezynfekcji wody. Alternatywą dla chloru stały się również promienie ultrafioletowe wytwarzane w lampach UV jako proces całkowicie fizyczny.

W miejskich wodociągach w Oświęcimiu w roku 1994 wyeliminowano z dezynfekcji wody chlor gazowy a w 1995 podchloryn sodu, w dwóch stacjach wodociągowych o nazwach umownych "Zasole" i "Zaborze", które dostarczają wodę do sieci wodociągowej o łącznej długości 425 km dla około 60 tys. mieszkańców.

Do roku 1995 dezynfekcja wody w SUW "Zaborze" odbywała się przy użyciu podchlorynu sodu za pomocą chloratora typu C52. Wskutek wspomnianego wyżej procesu technologicznego otrzymuje się wodę do picia o dobrych parametrach fizykochemicznych i bakteriologicznych, nie kwestionowanych przez odbiorców i władze sanitarne sprawdzające okresowo jakość wody uzdatnionej. Problem stanowił podchlorym sodu, który używany do dezynfekcji wody w niewielkich dawkach wpływał na pogorszenie wskaźników organoleptycznych tj. specyficzny smak i zapach jaki daje chlor w wodzie do picia.

W celu poprawienia jakości wody uzdatnionej pod względem smakowym, zapachowym i zdrowotnym, podjęto decyzję o zmianie dotychczasowej technologii dezynfekcji wody również na stacji uzdatniania "Zaborze", eliminując metodę chemiczną a wprowadzając proces całkowicie fizyczny tj. technikę promieniowania ultrafioletowego wytworzonego w lampach UV.

Woda uzdatniona z SUW "Zaborze" posiada odpowiednie wskaźniki - parametry fizykochemiczne i bakteriologiczne, które pozwalają na stosowanie tej metody dezynfekcji. Podstawowe wskaźniki to barwa, mętność i zawiesina, które stanowią o przejrzystości - transmisji tj. o przepuszczalności promieni ultrafioletowych przez wodę.

:: Charakterystyka promieniowania i techniki UV stosowanej w dezynfekcji wody do picia.

Źródłem promieniowania UV są specjalne lampy rtęciowe - kwarcowe, które emitują promieniowanie UV o długości fali od 100 do 400 nm. Są to promienie niewidzialne, składające się z trzech przedziałów UV-A, UV-B i UV-C. Na drobnoustroje bakteriobójczo oddziałowuje przedział UV-C o długości fali od 100 do 280 nm. Maksymalne oddziaływanie UV na drobnoustroje wykazują fale o długości 265 nm. Drobnoustroje posiadają różną odporność na działanie ultrafioletu.

W celu określenia skutecznego działania dezynfekcyjnego stosuje się pojęcie dawki UV, która wyrażona jest wzorem:

 

gdzie:

  • D - dawka promieniowania mJ/cm2,
  • E - natężenie promieniowania mW/cm2,
  • t - czas naświetlania w sekundach

W dezynfekcji wody do picia przyjmuje się dawki promieniowania UV na poziomie - 25 mJ/cm2. Za dawkę optymalną ostatnio uznano dawkę - 40 mJ/cm2.

Zasadniczym parametrem wody jest jej przepuszczalność dla promieni UV, przy długości fali 254 nm - tzw. transmisja, wyrażana w procentach i jest przeliczana na grubość warstwy wody. Znając wartość transmisji, można dokładnie dobrać lampę UV, zapewniając dezynfekcję wody na poziomie 99,9%.

Do dezynfekcji wody produkowane są dwa rodzaje lamp UV:

  • lampy niskociśnieniowe - LP (low pressure) o małej mocy 30-150 W i wydajności do 150 m3/h dezynfekowanej wody
  • lampy średniociśnieniowe - MP (medium pressure) o dużej mocy 2000 i 4000 W i wydajności od 120 do 3000 m3/h.

Z aktualnych, znanych metod dezynfekcji wody, metodą dezynfekcji promieniami UV uważa się za najbardziej skuteczną, szybką i pewną oraz w najmniejszym stopniu zanieczyszczającą środowisko.

Z publikacji naukowo-technicznych wynika, że w Polsce wyprodukowano i zainstalowano około 1000 sztuk urządzeń UV o wydajności od 5-10 m3/h oraz kilka o maksymalnej wydajności do 30 m3/h. Użytkownikami tych urządzeń są: wytwórnie wód gazowanych, ujęcia wody dla uzdrowisk, szpitali, przemysłu spożywczego oraz parę wodociągów wiejskich. Również firmy zagraniczne zainstalowały w Polsce kilka małych i średnich urządzeń UV do dezynfekcji wody.

Montaż lampy UV (grudzień 1995 r.)

W grudniu 1995 r. zabudowano i uruchomiono w SUW "Zaborze" instalację do dezynfekcji wody promieniami UV firmy Berson UV z Holandii.

Lampa UV (kwiecień 2005 r.)

 

:: Charakterystyka i opis urządzenia:
  • Zastosowano lampę UV średniociśnieniową - MP, typ HGS4P - B4000 o wydajności 320m3/h przy współczynniku transmisji T10 = 85% (woda uzdatniona posiada T10 = 93%).
  • Dawka promieniowania UV: minimalnie 40 mJ/cm2, maksymalnie 56 mJ/cm2.
  • W komplet urządzenia UV wchodzą:
    • Komora naświetlenia UV,
    • Moduł - układ zasilania,
    • Moduł - układ sterowania CM.

Schemat zasilania i sterowania lampy UV

Schemat zasilania i sterowania lampy UV.
Objaśnienia: 1. układ zasilania nr 1, 2. układ zasilania nr 2, 3. układ sterowania, 4. lampa HGS4P-B4000, komora naświetlania, 5. dopływ wody, 6. odpływ wody, 7. czujnik pomiaru natężenia promieniowania UV, 8. czujnik pomiaru temperatury wody w lampie.

Komora naświetlania jest wykonana ze stali nierdzewnej φ 200mm i długości 1355mm. Wewnątrz zabudowane są osiowo cztery wysokowydajne rtęciowe lampy UV o mocy 4000W każda. Lampy UV są w osłonach z rur kwarcowych φ 34mm. Komora naświetlania wypo­sa­żona jest w czujnik UV i temperatury oraz automatyczny mechanizm czyszczenia osłonowych rur kwarcowych z nalotów i osadów wytrąconych z przepływającej wody.

Ciśnienie robocze w komorze: do 7 bar, maksymalna dopuszczalna temperatura wody przepływającej: 700°C. Trwałość lamp: 8-10 tys. godzin ciągłej pracy. Moc zainstalowana: 20 kW, moc pobierana: 19,5 KW. Napięcie zasilania: 380/220 V.

Moduł - układ zasilania elektrycznego lamp UV stanowi oddzielny element, wykonany w formie dwóch skrzynek z blachy nierdzewnej. Moduł - układ sterowania CM również jest oddzielnym urządzeniem, który kontroluje układ zasilania i energię UV emitowaną przez lampy. Do kontroli pracy lamp stosowany jest system ECtronic. Czujnik temperatury, zabudowany wewnątrz komory kontroluje w sposób ciągły temperaturę wody przepływającej przez komorę. Po przekroczeniu maksymalnej temperatury, lampy są samoczynnie wyłączne poprzez system sterowania. Wymienione urządzenia są zabudowane w wydzielonym pomieszczeniu, specjalnie adaptowanym do tego celu. Komora naświetleniowa φ 200 mm jest zabudowana na rurociągu tłocznym φ 250 mm z zasuwami odcinającymi. Spadek ciśnienia na przepływie wody przez komorę naświetlania wynosi około 0,5 m słupa wody. W komorze UV zabudowane są zawory probiercze do poboru prób wody do analizy laboratoryjnej.

W dyżurce dla obsługi stacji zabudowany jest układ sygnalizacji i wizualizacji poprzez komputer typ PC, do którego są przesyłane następujące informacje z lampy UV i produkcji wody: natężenie promieniowania UV, czas pracy lamp z datą włączenia, włączenie automatycznego mechanizmu do czyszczenia kwarcowych osłon lamp UV, temperatura wody w komorze naświetlenia oraz przepływy i ciśnienia wody tłoczonej do sieci, poziom wody w zbiorniku wody uzdatnionej. Całkowity koszt inwestycji związany ze zmianą technologii dezynfekcji wody w SUW "Zaborze" wyniósł 2100 mln zł (starych) w tym koszt zakupu kompletnego urządzenia UV - 1400 mln zł.

Schemat technologiczny stacji wodociągowej ''Zaborze''

Schemat technologiczny stacji wodociągowej "Zaborze" w Oświęcimiu. Objaśnienia: 1 - ujęcie wody, 2 - napowietrzanie, odżelazianie, 3 - filtry pospieszne, 4 - zbiornik wody czystej, 5 - pompownia II stopnia, 6 - wodomierz główny, 7 - lampa UV typ HGS4P B4000, 8 - zasuwa stale zamknięta na obejściu awaryjnym, 9 - wyprowadzenie wody do sieci wodociągowej.

Według rozeznania i informacji firmy Berson, zabudowana w 1995 roku lampa UV w MPWiK w Oświęcimiu, była pierwszą tego typu o tak dużej wydajności w komunalnych wodociągach w Polsce. Po kilkunastu latach eksploatacji i obserwacji pracy zabudowanego urządzenia do dezynfekcji wody przy użyciu promieni UV wg systemu BERSON UV można stwierdzić, że urządzenie zostało dobrane prawidłowo pod względem parametrów technicznych, pracuje sprawnie i skutecznie, nie stanowi problemu dla obsługi, serwis firmowy jest sprawny i pełny.

Woda wtłoczona do sieci jest bardzo dobrej jakości, jest pozbawiona bakterii i drobnoustrojów oraz specyficznego zapachu i smaku jaki daje chlor. Nie stwierdzono wtórnego zakażenia sieci wodociągowej. Koszt dezynfekcji wody lampą UV jest wyższy od kosztu dezynfekcji przy użyciu podchlorynu sodu.

W grudniu 2012 roku w miejsce wspomnianej wyżej wyeksploatowanej już lampy zamontowano nową lampę UV -  model InLine 750ST Summit z czyszczeniem automatycznym pochodzącą od tego samego producenta.

Lampa UV (grudzień 2012 r.)

Konstrukcja urządzeń InLine zapewnia zdecydowanie lepsze wykorzystanie energii i znacznie mniejsze spadki ciśnienia w porównaniu do lamp niskociśnieniowych. Czas przebywania drobnoustrojów w komorze naświetlania jest znacznie dłuższy niż czas niezbędny dla ich zniszczenia w wyniku reakcji fotochemicznej. Poprzecznie montowane żarniki w komorze dezynfekującej zapewniają turbulentny przepływ, który eliminuje powstawanie martwych stref, do czego dochodzi w kanałach otwartych. W lampach tych istnieje możliwość ciągłej regulacji intensywności promieniowania proporcjonalnie do jakości wody i przepływu, co pozwala na dostosowanie odpowiedniej dawki UV. Tym samym redukuje się ilość włączeń/wyłączeń żarników, co jest parametrem decydującym o ich żywotności.

Lampa UV (grudzień 2012 r.)

Lampa posiada atest DVWG (niemiecki atest dotyczący skuteczności dezynfekcji dla wody pitnej). Koszt wymiany lampy wyniósł ok. 300 tys. zł.

 

Producentem lampy UV jest

BERSON UV,
De Huufkes 23, NL - 5674 TL, NUENEN. P.O. Box 90, NL - 5670 AB, NUENEN
PHONE +31 40 2907777 FAX +31 40 2835755,
e-mail: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.

Znajdź nas na FB

Początek strony