УФ-обеззараживание воды в тепличных хозяйствах

Современная теплица стремится ко всё большей независимости от внешних условий, которые могут оказывать негативный эффект на урожайность выращиваемых культур. Это приводит к возрастающей автономности тепличных комплексов, как с точки зрения энергетики, освещения, температурно-влажностного режима, так и с точки зрения изоляции культуры от окружающей природной биосферы. Но, к сожалению, достичь 100% изоляции не удается, и в теплицу проникают возбудители болезней растений и различные вредители.

Если обратить внимание на инфекции растений, то можно обнаружить, что для них характерно множество путей проникновения в теплицы: с посевным материалом, с рассадными смесями и субстратами, с поливной водой, через инвентарь, через насекомых, других животных и даже персонал. Также инфекции может переходить на следующий оборот через поверхности самой теплицы при недостаточно эффективном ликвидационном обеззараживании. Поэтому задача обеспечения инфекционной безопасности теплицы является задачей комплексной и только так и может успешно решаться.

С учетом тренда на изолированность тепличных комплексов от окружающей среды для борьбы с любым из путей проникновения патогена в теплицу надо выделять две задачи: защита от внешнего проникновения и защита от распространения внутри теплицы уже проникшей инфекции. Если рассмотреть, например, водный путь распространения, то это две задачи преобразуются в защиту (обеззараживание) поливной воды и защиту (обеззараживание) возвратного дренажа. Казалось бы, что вторую задачу можно просто исключить, не используя возвратный дренаж, но экономические и экологические условия всё-таки приводят к тому, что надо задумываться про повторное использование воды в тепличном хозяйстве.

Водный путь распространения характерен не для всех возбудителей, но и не ограничивается каким-то одним типом или классом микроорганизмов. С водой распространяются грибковые заболевания (например, питиозная корневая гниль, вызываемая Pithium sp.), бактериальные инфекции (например, возбудители бактериальных гнилей Pseudomonas cichorii и Pseudomonas marginalis), вирусные патогены (например, вирус мозаики табака TMV, вирус мозаики томата ToMV, вирус зеленой крапчатой мозаики огурца CGMMV).

На настоящий момент в мире существует и доступно множество технологий обеззараживания воды от патогенов, но в целом все они делятся на два больших класса: использование химических реагентов и физические способы обеззараживания. Химические реагенты в основном являются окислителями и химически разрушают молекулы микроорганизмов. К физическим способам относятся как методы физического разделения (фильтры, мембраны), так и воздействия на воду различных физических факторов, как-то температура, излучение и т.п.

Одним из самых энергоэффективных физических способов обеззараживания является облучение воды ультрафиолетовым излучением (УФ-обеззараживание). Эта технология уже более 30 лет широко используется в коммунальных системах водоснабжения и в пищевой промышленности, так как эффективна против всего спектра патогенных и условно-патогенных микроорганизмов: бактерий, вирусов, грибов и простейших. Такой широкий спектр воздействия обусловлен тем, что фотоны ультрафиолета нарушают структуру молекул ДНК и РНК, предотвращая возможность дальнейшего размножения клетки или распространения вируса. То есть ультрафиолет воздействует на любой микроорганизм, у которого есть ДНК или РНК, а это все живые существа вообще.

Но различные микроорганизмы обладают различной устойчивостью к УФ-облучению. Наиболее чувствительными являются простейшие и вегетативные формы бактерий, более устойчивыми являются споровые формы бактерий, а наиболее устойчивы – грибы и вирусы.

Устойчивость микроорганизма к УФ-облучению характеризуется величиной УФ-дозы (количества ультрафиолета на единицу площади), которую необходимо обеспечить для эффективного обеззараживания. Такие УФ-дозы определяются в результате научно-исследовательских работ и опытных облучений.

Компания НПО «ЛИТ» совместно с «Всероссийским научно-исследовательским институтом фитопатологии» провела серию исследований, определяющих эффективные УФ-дозы для наиболее распространенных бактерий и грибов, а также их спор. В результате было получено, что для полной инактивации бактерии Agrobacterium tumefaciens необходима УФ-доза 40 мДж/см2, а для спор грибов Verticillium dahliae, Fusarium oxysporum, Phoma destructiva и Pythium debaryanum требуется эффективная УФ-доза не менее 60 мДж/см2, которая позволяет достигнуть 99,9% снижения концентрации пропагул.

Из литературных источников известно, что для борьбы с вирусными возбудителями требуются более высокие УФ-дозы: 150 мДж/см2 будет эффективна против вируса пепино, а доза 250 мДж/см2 нужна для защиты от тобамовируса.

На рисунке 1 графически представлены эффективные УФ-дозы для некоторых возбудителей, характерных для предприятий защищенного грунта.

Из рисунка видно, что эффективные УФ-дозы для различных возбудителей могут отличаться в 10 раз и более, поэтому важно правильно выбрать требуемую УФ-дозу при подборе УФ-оборудования для конкретного тепличного хозяйства. Необходимо учитывать не только привычные болезни, но также полезно оценить риск появления новой, ещё не встречавшейся в данном тепличном комплексе инфекции. Известно, что для нашей страны уже сформировались основные направления распространения новых заболеваний: с юга на север и с запада на восток. Скорости распространения различных заболеваний различаются, но в общем хватает нескольких лет, чтобы новая инфекция получилась достаточно широкое распространение. Поэтому подбирать УФ-оборудование рекомендуется с запасом как минимум на несколько ближайших лет. В идеале, УФ-установка должна обладать возможностью увеличения обеспечиваемой УФ-дозы без уменьшения расхода обрабатываемой воды, например, за счёт подключения дополнительных модулей или секций.

Из всего вышеперечисленного и сформировываются требования к современному УФ-оборудованию для тепличных хозяйств:

1. Оборудование должно быть специально разработано для тепличных хозяйств, так как для воды с низким УФ-пропусканием (поверхностные или дренажные воды) нужно особое решение: например, применение камер уменьшенного диаметра с последовательным подключением. Такая организация потока позволяет увеличить скорость протекания воды, а значит увеличить её турбулентность и усилить перемешивание, что положительно сказывается на обеззараживании.
2. Производитель УФ-оборудования должен четко указывать обеспечиваемую УФ-дозу для конкретного расхода и качества воды. И эта доза должна быть выше эффективной УФ-дозы для целевого возбудителя или группы возбудителей.
3. УФ-установка должна оснащаться автоматической системой промывки кварцевых чехлов, так как именно загрязнение чехлов, если их не промывать, является одной из основных причин снижения эффективности работы УФ-установки со временем.
4. Наличие УФ-датчика. УФ-датчик служит для измерения интенсивности ультрафиолета, который излучается УФ-лампой. И только показания УФ-датчика могут являться надежным основанием для уверенности в том, что УФ-доза обеспечивается в каждый конкретный момент времени. Снижение показаний УФ-датчика может быть вызвано как загрязнением кварцевого чехла (тогда необходимо проводить промывку), так и спадом УФ-лампы (тогда необходимо заменить УФ-лампу).
5. Эффективное сочетание УФ-обеззараживания с другими технологиями очистки воды. Зачастую обрабатываемая вода нуждается не только в обеззараживании, но и в удалении других загрязнителей, например, избыточных солей. В таком случае удобно, если система очистки и УФ-обеззараживание могут работать в едином блоке, с единым центром управления.

УФ-оборудование производства НПО «ЛИТ» отвечает всем указанным требованиям – это свежая специально разработанная серия УФ-оборудования для тепличных хозяйств с УФ-дозой до 250 мДж/см² (возможно увеличение дозы за счёт подключения дополнительных модулей) и расходом от 3 до 200 м³/ч и более. В данной серии воплотился весь свой опыт работы в сфере УФ-обеззараживания.

НПО «ЛИТ» более 30 лет работает в сфере УФ-обеззараживания различных типов воды, и в настоящий момент продукция компании используется более чем на 10 000 объектов в 55 странах мира, а сама компания вошла тройку крупнейших мировых производителей УФ-оборудования для обеззараживания.

НПО «ЛИТ» - российская компания: все оборудование производится на собственных заводах, расположенных в Москве и Долгопрудном (Московская область). Уникальное собственное производство УФ-ламп, работающее уже более 25 лет, с производственной мощностью 100 тысяч единиц в год позволяет обеспечивать оборудование компании передовыми и высокоэффективными УФ-лампами. 100% контроль каждой выпускаемой единицы позволяет гарантировать сверхдлительный срок службы ламп и высокую энергоэффективность. Компания обеспечивает полноценная сервисную (гарантийную и постгарантийную) поддержку, в том числе и постоянное наличие запчастей и комплектующих на складе.