Расчёт мощности УФ-установки для обеззараживания воды
Методика подбора производительности ультрафиолетовой установки для обеззараживания питьевой воды, воды бассейна или сточных вод. Основа — требуемая доза облучения (мДж/см²), прозрачность воды в УФ-диапазоне, расход и геометрия камеры.
УФ-обеззараживание — метод инактивации микроорганизмов излучением с длиной волны 253,7 нм. Главный параметр установки — доза УФ-облучения D = E × t мДж/см², где E — интенсивность излучения в объёме воды, t — время контакта. Критичен расчёт: недостаточная доза не обеззараживает воду, избыточная приводит к перерасходу электроэнергии и ранней деградации ламп.
Требуемые дозы по применению
Для питьевой воды СанПиН 2.1.4.1074 требует 25 мДж/см² при проектировании и 40 мДж/см² для гарантированного обеззараживания при колебаниях прозрачности. Для бассейнов — 60 мДж/см² (устойчивые микроорганизмы). Для сточных вод — 30 мДж/см² (при БПК ≤ 20 мг/л). Для технологической воды в пищевых производствах — 40 мДж/см². Для оборотной воды градирен — 100 мДж/см² (легионелла).
Прозрачность воды в УФ
Коэффициент пропускания УФ в слое 10 мм T10 определяется спектрофотометром. Для чистой питьевой воды T10 ≥ 90%, для питьевой с мутностью — 80-90%, бассейн — 85-95%, сточная после биологической очистки — 60-80%. Чем ниже T10, тем больше мощность установки требуется — зависимость экспоненциальная.
Формула подбора
Требуемая электрическая мощность Pэл = Q × D / (ηл × ηг × ηT) Вт, где Q — расход в м³/час, D — требуемая доза в мДж/см², ηл — КПД лампы по УФ-C (амальгамные 35-40%, низкого давления 30-35%, среднего давления 10-15%), ηг — геометрический КПД камеры (0,4-0,7), ηT — поправка на T10. Для реальных установок используют производительность Q (м³/час), указанную производителем для стандартной дозы.
Пример
Бассейн 500 м³, оборот 6 раз/сутки → расход 125 м³/час. Требуемая доза 60 мДж/см², T10 после кварцевой фильтрации 90%. Из каталогов для бассейнового применения выбираем модель с номинальной производительностью 150 м³/час при 60 мДж/см². Электрическая мощность порядка 4-5 кВт (на амальгамных лампах), ресурс ламп 12 000 часов, замена раз в 1,5 года. Автоматика УФ-дезинфекции обеспечивает контроль интенсивности излучения датчиком и сигнализацию при падении ниже 70% от номинала.
Частые вопросы
Можно ли уменьшить мощность УФ-установки, если улучшить фильтрацию?
Да, прямая зависимость: чем выше T10 (прозрачность в УФ-диапазоне), тем меньше мощность для той же дозы. Повышение T10 с 80% до 90% снижает требуемую мощность в 1,5-2 раза. Для бассейнов и питьевой воды предварительная фильтрация (кварцевая, сорбционная) — обязательна. Для сточных вод с низкой прозрачностью используют мощные среднее-давления или мембранную предочистку.Почему указанная производительность установки не совпадает с фактической?
Производитель указывает производительность для стандартной воды T10 = 95%. При реальной прозрачности T10 = 85% производительность падает на 30-40%. Также снижается при старении ламп (к концу ресурса −20-25%) и загрязнении кварцевых чехлов (ещё −10-20%). Поэтому берут установку с запасом 1,5-2х от номинальной производительности. Для гарантированной работы — датчик интенсивности УФ с автоматической сигнализацией.
Источники
- СанПиН 2.1.4.1074-01 — Питьевая вода — Роспотребнадзор
- DVGW W 294 — UV disinfection of drinking water — DVGW