Как ультрафиолет обеззараживает воду
Внутри УФ-установки стоит лампа в кварцевом чехле, вокруг которой течёт вода. Лампа излучает коротковолновый ультрафиолет (диапазон УФ-С). Генетический материал микроорганизмов сильнее всего поглощает свет как раз около 254–265 нм. Под действием излучения в ДНК образуются сшивки, клетка не может её копировать и делиться.
Микроб при этом не обязательно «сгорает». Он остаётся в воде, но становится безвредным, потому что не может размножиться и вызвать инфекцию. Поэтому УФ называют инактивацией, а не стерилизацией в бытовом смысле.
Ультрафиолет применяют для обеззараживания воды больше ста лет, а широкое распространение он получил, когда выяснилось, что цисты криптоспоридий почти не чувствительны к хлору. Сейчас УФ-установки стоят на крупных водопроводных станциях, на производствах напитков и воды в бутылях, в бассейнах. Принцип у всех одинаковый, отличаются мощность и число ламп, конструкция корпуса и системы контроля.
Доза: главное число в УФ-обработке
Эффективность зависит от дозы, то есть сколько энергии получил каждый объём воды. Доза равна интенсивности излучения, умноженной на время, и измеряется в миллиджоулях на квадратный сантиметр (мДж/см²).
Агентство по охране окружающей среды США (EPA) в руководстве по УФ-обеззараживанию подробно описывает, как подбирать и проверять дозу для разных микроорганизмов. В практике питьевого водоснабжения многие установки рассчитывают на дозу порядка 40 мДж/см² и выше. Чем сильнее загрязнена или мутнее вода, тем выше нужна доза и тем важнее предварительная очистка.
Производители УФ-установок указывают в паспорте, при каком расходе воды и какой её прозрачности гарантируется расчётная доза. Если превысить расход, вода проходит мимо лампы быстрее и получает меньше энергии. Поэтому на линиях розлива расход и состояние лампы контролируют приборами, а не на глаз.
Плюсы и ограничения метода
| Плюсы | Ограничения |
|---|---|
| Не добавляет химии в воду | Нет остаточного действия: после лампы вода не защищена от повторного заражения |
| Не меняет вкус и запах | Нужна прозрачная вода: муть и взвесь «затеняют» микробы |
| Действует на цисты лямблий и криптоспоридий, устойчивые к хлору | Не убирает химические примеси, соли, металлы |
| Обработка занимает секунды | Лампа со временем слабеет, кварцевый чехол обрастает налётом |
| Нет побочных продуктов хлорирования | Нужен контроль: датчик интенсивности, учёт часов работы |
УФ, хлор или озон
В городском водопроводе воду обычно хлорируют: хлор остаётся в трубах и защищает воду на пути в десятки километров до вашего крана. Для воды в бутылях хлор не подходит, ТР ЕАЭС 044/2017 запрещает препараты хлора для обработки воды, предназначенной для розлива.
Для упакованной воды регламент разрешает ультрафиолет и озонирование. Озон — сильный окислитель, который тоже убивает микробы и распадается до кислорода, но требует точной дозировки: в готовой воде его остаток ограничен (менее 0,1 мг/л). Ультрафиолет проще в эксплуатации и не оставляет в воде ничего, поэтому его часто выбирают небольшие и средние цеха.
Что нужно, чтобы УФ работал
- Прозрачная вода: перед лампой воду фильтруют, иначе частицы закрывают микробы от излучения.
- Правильный расход: если пропускать через установку больше воды, чем она рассчитана, время облучения сокращается и доза падает.
- Регулярная замена ламп: их меняют по ресурсу, обычно раз в год или по счётчику часов, даже если лампа ещё светится.
- Чистый кварцевый чехол: налёт солей и железа снижает пропускание УФ.
- Защита после лампы: чистые трубы, ёмкости и тара, иначе обеззараженная вода может загрязниться снова.
Ультрафиолет в бутилированной воде
Если вода в бутылях обработана УФ, по ТР ЕАЭС 044/2017 это указывают в маркировке, например «обработана УФ-облучением». В цехе Asar Su в Астане ультрафиолет стоит после обратного осмоса, затем воду минерализуют и разливают в бутыли, которые перед этим моют и обрабатывают паром. Как устроена вся цепочка, рассказываем в статье как Asar Su готовит воду.
Дома УФ-лампы для воды тоже продаются, но без предварительной фильтрации и контроля дозы они дают ложное чувство безопасности. Для кулера и бутыли важнее чистота: бутыль не держат на солнце, а кулер периодически моют по инструкции производителя.