Ультрафиолетовое излучение и бактерицидные облучатели для обеззараживания воздуха

Размещено на http: //www. allbest. ru/

ПУЭТ, г. Полтава

Ультрафиолетовое излучение и бактерицидные облучатели для обеззараживания воздуха

А.А. Семенов, Н.В. Семенова

Аннотация

бактерия обеззараживание ультрафиолетовый излучение

В данной статье рассмотрен метод борьбы с бактериями в воздухе с помощью ультрафиолетового излучения. Предложено решение технологии обеззараживания воздуха с помощью установок закрытого типа (рециркуляторов). Проведены необходимые расчеты и представлены конструктивные особенности установок закрытого типа для обеззараживания воздуха.

В мировой практике признано, что ультрафиолетовое (УФ) бактерицидное излучение является действенным профилактическим санитарно-эпидемическим средством, которое эффективно подавляет жизнеспособность бактерий в воздушном и доступном для облучения поверхностях предметов. Поэтому ультрафиолетовое излучение широко используется в установках обеззараживания воздуха, воды и поверхностей [1-3].

Метод ультрафиолетового обеззараживания является физическим, безреагентным методом, который лишен главных недостатков физических методов дезинфекции - отсутствие остаточного содержания реагентов, невозможности непрерывного использования реагентов для обработки помещений, объектов в присутствии людей. УФ метод не вызывает остаточных эффектов при обеззараживании воздуха, не приводит к созданию вредных потенциально опасных веществ, не изменяет органолептических свойств. Он позволяет уничтожать вирусы и грибки, на которые не действуют традиционные химические методы, в частности хлорирование. При использовании УФ метода отсутствует передозировка и не возникает отрицательный эффект.

Антимикробное действие УФ излучения проявляется в деструктивно-модифицирующих повреждениях ДНК в клеточном ядре микроорганизмов, что приводит к гибели микробной клетки в первом или последующих поколениях.

Целью данной работы является привлечение внимания специалистов, в частности специалистов пищевой промышленности, к современным методам дезинфекции с целью обеспечения бактерицидной безопасности населения.

Бактерицидные облучатели для обеззараживания воздуха делятся на три группы - открытые (настенные, напольные и потолочные), закрытые и комбинированные. В открытых облучателях бактерицидный поток от лампы и отражателя охватывает широкую зону в пространстве, вплоть до телесного угла. В открытых комбинированных облучателях конструктивной особенностью является поворотный экран (отражатель), который направляет поток излучения в необходимую зону пространства. В данном случае обеззараживания осуществляется прямым и отраженным УФ излучением. Установки для обеззараживания воздуха открытого типа можно использовать только в отсутствии людей.

В закрытых облучателях (рециркуляторы) бактерицидный поток от лампы распределяется в ограниченном пространстве и не имеет выхода наружу. Обеззараживание воздуха осуществляется в процессе его прохождения через рециркулятор. Закрытые облучатели (рециркуляторы) предназначены для обеззараживания воздуха производственных помещений, помещений общественного питания, торговли и другие, где нужно поддерживать чистоту воздуха.

В данной работе мы предложили устройство для обеззараживания воздуха закрытого типа (рециркулятор), который отличается от аналогов своими конструктивными особенностями и техническими характеристиками [4, 5]. С этой целью мы рассмотрим ряд известных устройств для обеззараживания воздуха с помощью ультрафиолетового излучения.

Известны устройства для обеззараживания воздуха, содержащие корпус с входными и выходными окнами, в котором размещается источник ультрафиолетового облучения и вентилятор [патент РФ 2080285, кл. С 01 В 13/10, 1997; авт. свид. СССР 1210839, кл. A 61 L9/20, 1986]. При этом в качестве источника ультрафиолетового излучения используют бактерицидные газоразрядные ртутно-кварцевые лампы низкого давления.

Однако указанные конструктивные решения не обеспечивают достаточной эффективности обеззараживания помещений в силу неравномерной обработки циркулирующего воздушного потока и не допускают, как правило, нахождения людей в помещениях из-за наличия в воздухе озона, образующегося под действием ультрафиолетового излучения при работе бактерицидной лампы.

Известно также устройство для обеззараживания воздуха [патент РФ 2153886, кл. A 61 L 9/20, 1999], содержащие корпус с входными и выходными окнами, в котором установлен вентилятор с источником ультрафиолетового излучения. Корпус оснащен экранами в виде лабиринтно расположенных перегородок, стенки корпуса с внутренней стороны имеют комбинированное покрытие из звукопоглощающего слоя и отражающего экрана из алюминиевой фольги. Источником ультрафиолетового излучения выступают одна или несколько продольно установленных «безоозоновых» ртутных ламп низкого давления с внутренним покрытием, которое поглощает озоновый спектр 150-185 нм.

Недостатком данного технического решения является снижение бактерицидной эффективности за счет размещенных поперечно воздушному потоку лабиринтных перегородок, а также неэффективности использования бактерицидного потока благодаря размещению источников ультрафиолетового излучения вдоль стенок камеры.
Основной целью создаваемых новых технических решений является повышение эффективности бактерицидного обеззараживания воздуха и отсутствие образования озона для обеспечения благоприятных условий пребывания в помещениях. Однако достижение этой цели сопровождается, как правило, усложнением конструкции без получения эффективности обеззараживания.

Целью предложенного нами технического решения является повышение эффективности бактерицидного обеззараживания воздуха за счет оптимального выбора конструкции и необходимой дозы ультрафиолетового излучения [6, 7].

Предлагаемое устройство бактерицидного обеззараживания воздуха (рис.1.)

Рис.1 Устройство бактерицидного обеззараживания воздуха закрытого типа предложен научно-исследовательским центром ПУЭТ

Содержит цилиндрический корпус с входным и выходным отверстиями, в котором установлен вентилятор. Образованная таким образом камера облучения дополнительно на входе и выходе комплектуется направляющими жалюзи, позволяющими защитить помещение от ультрафиолетовых лучей. В камере облучения, продольно к камере обязательно по центру, размещается источник ультрафиолетового излучения - «беззозоновая» ртутная лампа низкого давления, которая поглощает озоновый спектр в диапазоне длин волн 150-185 нм. Внутренние стенки камеры облучения изготовлены из полированной нержавеющей стали или алюминия, что дает возможность повысить эффективность использования бактерицидного потока за счет коэффициента отражения, который находится в пределах 0.85-0.95.

Технология использования предлагаемого устройства для бактерицидного обеззараживания воздуха заключается в следующем: воздух, забирается из помещения, через входное отверстие подается вентилятором в камеру облучения, где под действием ультрафиолетового излучения обеззараживается и через выходное отверстие поступает в помещение, обеспечивая при этом постоянную рециркуляцию.

Известно, что прохождение воздуха через цилиндрическую емкость описывается законом, согласно которому скорость в центре цилиндра больше и уменьшается вблизи стенок камеры. Благодаря этому ультрафиолетовый источник бактерицидного обеззараживания размещается только в центральной части камеры облучения для эффективного использования бактерицидного потока.

В известных конструкциях установок производительность и размеры камеры рассчитываются по стандартным методикам [8-10] с использованием экспериментально определенных объемных доз для инактивации различных видов микроорганизмов. Недостатком такого подхода является то, что объемная доза зависит от геометрии камеры и степени однородности потоков воздуха в процессе облучения. В данном случае слои воздуха, которые находятся ближе к УФ-лампе (облучатель) будут получать «избыточную» дозу, а слои воздуха, находящиеся у стенок камеры - недополучат необходимой дозы (при достаточном среднем значении ). Для ликвидации данного недостатка предлагаются размеры камеры установки (диаметр и длина) выбирать из условий, при которых минимальная облученность для наименее облучающих участков камеры была бы достаточной для создания поверхностной дозы , необходимой для инактивации микроорганизмов. Другие участки будут получать «избыточное» облучения, что повышает надежность бактерицидного обеззараживания.

Расчет установки ля обеззараживания сводится к определению такой зоны пространства для облучения, которая подвергается минимальной бактерицидной облученности . Необходимая доза (Вт/м2) достигается вариацией (Вт/м2) или времени (с):

(1)

Доза УФ-облучения, которую получает воздух в процессе прохождения через устройство бактерицидного обеззараживания воздуха определяется следующей формулой:

, (2)

где и площадь и объем камеры обеззараживания соответственно.

Энергетическая освещенность внешней поверхности лампы определялась экспериментально с помощью УФ радиометра «Тензор-31» по методике [11].

Таким образом, предложенное устройство бактерицидного обеззараживания воздуха, представляет собой цилиндрическую камеру, в которой размещается беззоозоновая лампа низкого давления, отличается от ранее предложенных устройств тем, что с целью повышения бактерицидного потока устройство для обеззараживания воздуха выполнено в виде цилиндра, в котором источник бактерицидного облучения (лампа) размещается в средней части цилиндрической камеры, обеспечивая при этом максимальную эффективность использования бактерицидного потока.

Устройство бактерицидного обеззараживания воздуха, предложенное нами, отличается и следующими характеристиками, например, наименьшая облученность внутренней поверхности камеры рассчитывается из условий обеспечения необходимой поверхностной дозы при заданном объеме прохождения воздуха через камеру . При таких условиях, даже в случае ламинарного течения (когда слои воздуха не перемешиваются), отдаленные от лампы слои воздуха в камере будут получать необходимую для инактивации дозу облучения.

Конструктивной особенностью установки обеззараживания воздуха есть и то, что для повышения эффективности использования бактерицидного потока внутренняя поверхность камеры изготовлена из материала (полированная нержавеющая сталь, полированный алюминий, алюминиевая фольга) или комплектуется рефлектором из перечисленных материалов, который обеспечивает коэффициент отражения на уровне 0.85-0.95.

На основе предложенного технического решения научно-исследовательским центром Полтавского университета экономики и торговли (ПУЭТ) разработана технология, которая успешно используется предприятиями Украины. Пропускная способность таких устройств бактерицидного обеззараживания воздуха обеспечивается конструктивными особенностями при проектировании, учитывая концентрацию и вид вредных микроорганизмов желаемую степень обеззараживания и определяется теоретически опытным путем по результатам микробиологического анализа.

В последующих работах нами планируется представить результаты использования ультрафиолетового облучения для обеззараживания продуктов пищевой промышленности, так на сегодняшний день научно-исследовательским центром (ПУЭТ) разработана технология обеззараживания белковой массы и сухого молока.

Литература

Мейер А., Зейтц Э. Ультрафиолетовое излучение. М., ИЛ, 1952 - 424 с.

Иваненко А.В., Сафонкина С.Г., Саушкина Л.А. Московская целевая программа по измерению ультрафиолетового бактерицидного излучения //Светотехника. - 2004. - №4 - с.2-5.

Бутилированая вода: типы, состав, нормативы /под ред. Д.Сениор, Н.Деге; пер. с анг. Е.Боровиковой, Т.Зверевич. - СПб: Профессия, 2006 - 424 с.

Сарычев Г.С. К расчету бактерицидных установок // Светотехника, 2005. №1.-с.62-63.

Матвеев А.Б., Лебедкова С.М., Петров В.И. Электрические облучательные установки фотобиологического действия. Под ред. д.т.н. С.П. Решенова - М.: МЭИ. 1989.

Использование ультрафиолетового бактерицидного излучения для обеззараживания воздуха и поверхностей помещения. Руководство 3.1.683-98 Минздрав РФ. Светотехника. 1998. №4. С.4-18.

Методические указания МУ 2.3.975-00. Применение ультрафиолетового бактерицидного излучения для обеззараживания воздушной среды помещений организаций пищевой промышленности, общественного питания и торговли
продовольственными товарами. Минздрав РФ.2000.

Белявский М.П., Вассерман А.Л., Рубинштейн П.В. Методика контроля потока излучения бактерицидных ламп в процессе их эксплуатации // Светотехника. 2001. №1.- С.6-8.

Вассерман А.Л. Ультрафиолетовые бактерицидные установки для обеззараживания воздушной среды помещений. - М.: Изд-во дом света, 1999, выпуск 8 (20).

Методические указания «Применение ультрафиолетового бактерицидного излучения для обеззараживания воздушной среды помещений организаций пищевой промышленности, общественного питания и торговли продовольственными товарами» МУ 2.3.975-00, утвержденные 1 августа 2000г.

Методика проведения измерений параметров ультрафиолетового излучения. МВУ 11-038-2007, утвержденной 1 апреля 2007 г.

Размещено на Allbest.ru