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.
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 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:
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.
W grudniu 1995 r. zabudowano i uruchomiono w SUW "Zaborze" instalację do dezynfekcji wody promieniami UV firmy Berson UV z Holandii.
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 ? 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 ? 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 ? 200 mm jest zabudowana na rurociągu tłocznym ? 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" 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.
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 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,Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji Sp. z o.o. w Oświęcimiu
ul. Ostatni Etap 6, 32-603 Oświęcim
tel. (+48) 33 843-28-14
tel. (+48) 33 843-28-77
tel. (+48) 33 843-09-05
tel. (+48) 33 843-17-15
kom. (+48) 697-771-703
e-mail: pwik@pwik.oswiecim.pl
Adres dla e-Doręczeń: AE:PL-50797-92764-EGETH-24