Biologická úprava priemyselných vôd pomocou UV žiarenia

Authors: Martin Smorada 1    Tomáš Bakalár 1    Silvester Vajda 1   
1 Technická univerzita Košice, FBERG, ÚMVaOŽP, Košice, SR   
Year: 2014
Section: Ecology and Environmental Sciences
Abstract No.: 1101
ISBN: 978-80-970712-6-4

Využitie vody nájdeme asi v každom odvetví priemyslu. Priemyselná výroba by totiž bola bez vody nemysliteľná. Najväčším spotrebiteľom vody je tradične hutnícky, energetický, chemický, papierenský, potravinársky, elektrotechnický a farmaceutický priemysel. V priemysle sa môže voda využívať v čistiacich procesoch ale môže tvoriť aj súčasť jednotlivých produktov. Najmä kvôli takému rozmanitému využitiu musí mať priemyselná voda požadovanú kvalitu a spĺňať požiadavky príslušných noriem. Niektoré druhy priemyslu sú obzvlášť citlivé na kvalitu vody a bežne dostupná voda nie je pre nich dostatočne kvalitná.

Farmaceutický, elektrotechnický a potravinársky priemysel patria medzi tie druhy priemyslu, ktoré vyžadujú vodu najvyššej kvality. Fyzikálne a chemické vlastnosti vôd tu preto zohrávajú dôležitú úlohu. Používaná voda nesmie obsahovať rozpustené soli, organické látky ani mechanické nečistoty, ktoré by mohli narušiť alebo inak ohroziť výrobné procesy resp. samotné výrobky. Okrem fyzikálnych a chemických vlastností sa v niektorých priemysloch upriamuje pozornosť aj na biologické vlastnosti vôd. Vo farmaceutickom a potravinárskom priemysle, kde je voda súčasťou produktov (lieky, nápoje) je prítomnosť mikroorganizmov nežiaduca.  Chlór a iné chemické dezinfektanty, ktoré sa bežne využívajú pri biologickej úprave priemyselných vôd sú v tomto prípade nepoužiteľné a preto je potrebné hľadať iné spôsoby úpravy vôd. Jednou z možností je aj biologická úprava vody pomocou UV žiarenia.

V tejto práci bol sledovaný vplyv UV žiarenia na baktérie, konkrétne sinice. Sinice (lat. Cyanophyta alebo Cyanophyceae) sú gramnegatívne, jednoduché, prokaryotické, fototrofné organizmy schopné produkovať kyslík prostredníctvom fotosyntézy podobne ako rastliny. Ich prítomnosť v priemyselných vodách je nežiaduca nakoľko upchávajú trysky resp. iné zúžené časti v zariadeniach ktorým voda preteká. Pri experimente bola použitý UV reaktor typu A/S so stredotlakovou UV lampou s vlnovou dĺžkou 200 - 400 nm. UV žiarenie inaktivuje vírusy a baktérie tak, že pretvára ich DNA, RNA. Obecná rezistencia mikroorganizmov voči UV je pritom nasledovná:  baktérie < vírusy < spóry baktérií < cysty protóz. Nukleové kyseliny absorbujú UV žiarenie pri vlnovej dĺžke 240-280 nm, najvyšší germicidný efekt pri aplikácií na sinice bol pozorovaný pri dóze žiarenia s vlnovou dĺžkou 260nm (99,9% inaktivácia oproti pôvodnej vzorke). Pri aplikácií žiarenia po dobu 30s dochádzalo k formácii thyminových dimérov, ktoré znemožňovali replikáciu genetickej informácie a následné rozmnoženie baktérií. Pri určení dózy sa vychádzalo zo vzťahu H = ( P . t )/S   (J.m-2), kde P je výkon ožarovacích lámp (W), t je ožarovací čas (s), a S je veľkosť ožarovanej plochy vody (cm-2).  Vzhľadom na výborné dosiahnuté výsledky je možné konštatovať, že biologickú úpravu vôd pomocou UV žiarenia je možné aplikovať v priemyselných podmienkach a to všade tam kde:

- je potrebné aplikovať iba fyzikálny proces dezinfekcie,

- je potrebné zachovať pach, chuť a pôvodné zloženie vody,

- je potrebné dosiahnuť vysoký účinok odhliadnuc od chemizmu a teploty vody

Úprava vôd pomocou UV nezabraňuje vzniku sekundárneho biologického znečistenia a taktiež nie sú z vody odstránené bunky baktérií - sú len inaktivované. Preto sa v niektorých prípadoch odporúča kombinovať tento proces spolu s chemickým. V súčasnosti nachádza táto technológia uplatnenie najmä v potravinárskom priemysle pri dezinfekcii nápojov balených v PET fľašiach a pri dezinfekcii odpadových vôd.

Použitie UV žiarenia pre biologickú úpravu vody je stále málo preskúmaná technológia, a preto sa jej plánujeme ďalej venovať aj v blízkej budúcnosti.