سیستم تصفیه آب با اشعه ماوراء بنفش (UV) ، آب حاوی باکتری و ویروس را ضد عفونی می‌کند و می تواند در برابر تک سلولی‌هایی مانند ، کیست‌های Giardia lamblia یا اووسیت‌های Cryptosporidium موثر باشد.
اشعه ماوراء بنفش (UV) بخشی از نوری است که از خورشید می آید. طیف UV فرکانس بیشتری نسبت به نور مرئی دارد و فرکانس آن کمتر از اشعه ایکس است.
این همچنین بدان معنی است که طیف UV دارای طول موج بزرگتر از اشعه X و طول موج کوچکتر از نور مرئی است و ترتیب انرژی ، از کم به زیاد ، نور مرئی ، اشعه ماورا بنفش ، نسبت به اشعه X است.
به عنوان یک روش تصفیه آب UV به دلیل توانایی میکروب‌کش قوی(غیرفعال کننده)ضدعفونی کننده موثر شناخته‌شده‌است.
سالهاست که در صنایع دارویی ، آرایشی ، آشامیدنی و الکترونیک ، به ویژه در اروپا ، از UV استفاده تجاری می‌شود.
در ایالات متحده ، در اوایل دهه ۱۹۰۰ برای ضد عفونی و تصفیه آب آشامیدنی اشعه UV مورد استفاده قرار گرفت.
اما به دلیل هزینه های بالای عملیاتی ، تجهیزات غیر قابل اعتماد و گسترش محبوبیت ضدعفونی با کلرزنی ، آن را رها کردند.
درخصوص پکیج کلرزنی بیشتر بدانیم
امروزه به دلیل مسائل ایمنی مرتبط با کلرزنی و بهبود فناوری UV ، استفاده از این اشعه در هر دو سیستم تصفیه آب آشامیدنی شهری و خانگی علاقه مندی زیادی پیدا کرده است.
تعداد کمی مرکز تصفیه آب با اشعه ماوراء بنفش UV در ایالات متحده وجود دارد اما بیش از ۲۰۰۰ مرکز تصفیه آب و فاضلاب در اروپا با این سیستم کار می‌کنند.
دو کلاس از سیستمهای ضدعفونی و تصفیه آب با اشعه ماوراء بنفش UV وجود دارد. که توسط NSF تحت استاندارد ۵۵ کلاس A و کلاس B مجاز و طبقه‌بندی شده‌اند.
تصفیه آب با اشعه UV کلاس A
این تصفیه آب با اشعه ماوراءبنفش UV باید دارای درجه”شدت و اشباع”حداقل ۴۰،۰۰۰ uwsec / cm2 باشند. و دارای طرح‌هایی باشند که به آنها امکان می‌دهد. میکروارگانیسم‌ها را از آب آلوده ضدعفونی و یا حذف‌کنند.
آلودگی های آب باید شامل باکتری ها و ویروس ها باشد.
“سیستمهای ورود و استفاده از کلاس A تحت پوشش این استاندارد برای غیرفعال سازی و یا حذف میکروارگانیسم‌ها از جمله باکتریها، ویروسها، اووسیست Cryptosporidium و کیست‌های ژیاردیا از آب آلوده طراحی شده‌اند.
همچنین سیستم های تحت پوشش این استاندارد عبارتند از:
- تصفیه آبی که آلودگی آشکار دارد یا منبع عمدی آن مانند فاضلاب خام
- سیستم‌هایی که برای تبدیل فاضلاب به آب آشامیدنی درنظرگرفته نشده‌اند.
هردو این سیستم‌ها برای نصب بر روی آب تمیز بصری درنظرگرفته شده‌اند. “
تصفیه آب با اشعه UV کلاس B
این سیستم های تصفیه آب UV باید دارای درجه “شدت و اشباع” حداقل ۱۶۰۰۰ uw-sec / cm2 باشند و دارای طرح هایی هستند که به آنها امکان می دهد تصفیه باکتری کش مکمل آبی را که قبلاً “بی خطر” قلمداد کرده است ، به انجام رساند.
به عنوان مثال ، هیچ سطح بالایی از باکتری E. coli وجود ندارد. یا تعداد صفحات استاندارد کمتر از ۵۰۰ کلنی در هر ۱ میلی لیتر.
سیستمهای UV NSF استاندارد ۵۵ “کلاس B” برای حداقل کارایی طراحی شده‌اند. و به منظور”کاهش میکروارگانیسم‌های غیربیماری‌زا یا مزاحم” درنظرگرفته شده‌اند.
“کلاس B” یا تصفیه آب با اشعه ماوراء بنفش UV بدون درجه‌‌بندی مشابه برای ضدعفونی “آب میکروبیولوژیکی ناامن”درنظرگرفته نشده‌است.
بنابراین ، نوع واحد به وضعیت ، منبع آب و کیفیت آب آشامیدنی شما بستگی دارد. دوز نور ماوراء بنفش UV منتقل‌شده توسط وضوح آب تأثیر می‌گذارد. البته دستگاه های تصفیه آب آشامیدنی به کیفیت آب خام بستگی دارد.
وقتی مقدار کدر بودن ۵ NTU یا بیشتر باشد و یا مواد جامد معلق بیش از ۱۰ ppm باشد ، پیش تصفیه آب بسیار توصیه می شود.
به طور معمول ، نصب فیلتر ۵ تا ۲۰ میکرون قبل از سیستم ضد عفونی کننده UV توصیه می شود.
اشعه ماورا بنفش چگونه کار می کند؟
اشعه ماورا بنفش با تغییر DNA در سلول ها و جلوگیری از تولید مثل ، بر میکروارگانیسم ها تأثیر می‌گذارد.
تصفیه آب با اشعه ماورا بنفش UV موجودات زنده را از آب خارج نمی کند ، بلکه آنها را فقط غیرفعال می‌کند.
اثربخشی این فرآیند مربوط به زمان قرارگرفتن در معرض و شدت تابش و همچنین پارامترهای کلی کیفیت آب است.
زمان قرار گرفتن در معرض “میکرو وات بر ثانیه بر سانتی متر مربع” محاسبه شده است (uwtt-sec / cm ^ 2) ، و وزارت بهداشت و خدمات انسانی ایالات متحده حداقل قرار گرفتن در معرض ۱۶۰۰۰ میکرووات بر ثانیه / cm ^ 2 را برای ضد عفونی UV قرار داده است.
اکثر تولیدکنندگان سیستم های تصفیه آب با اشعه UV شدت تابش 30،۰۰۰-۵۰،۰۰۰ میکرو ثانیه / سانتی متر ^ ۲ را ارائه می دهند.
به طور کلی ، به عنوان مثال ، باکتری های کُلی فرم (Coli) با سرعت ۷۰۰۰ میکرو ثانیه بر سانتی متر ^ ۲ از بین می روند.
از آنجا که با گذشت زمان با استفاده از شدت تابش لامپ کاهش می یابد ، تعویض لامپ و پیش تصفیه مناسب کلید موفقیت در ضد عفونی UV است.
علاوه بر این ، سیستم های تصفیه آب با اشعه ماوراء بنفش UV باید به یک دستگاه هشدار دهنده مجهز باشند تا در هنگام افت شدت تابش لامپ به زیر حد میکروب کش ، به دارنده سیستم تصفیه هشدار دهند.
اشعه ماورا بنفشی که به تنهایی استفاده می‌شود ، طعم ، بو یا شفافیت آب را بهبود نمی بخشد.
خصوصیات اشعه ماوراء بنفش UV
نور ماورا بنفش یک ضد عفونی کننده بسیار موثر است ، اگرچه ضد عفونی کننده فقط در داخل واحد وجود دارد. هیچ ماده عفونی باقیمانده در آب برای فعال کردن باکتری که ممکن است زنده بماند یا پس از عبور آب از منبع نور وارد شود، وجود ندارد.
درصد میکروارگانیسم های از بین رفته به شدت نور ماورا بنفش ، زمان تماس ، کیفیت آب خام و نگهداری مناسب تجهیزات بستگی دارد.
اگر مواد روی سطح شیشه جمع شده یا بار ذرات زیاد باشد ، شدت نور و اثربخشی تصفیه کاهش می یابد.
در دوزهای کافی بالا ، تمام پاتوژن های روده ای منتقله از آب توسط اشعه ماورا بنفش غیرفعال می شوند.
مقاومت باکتریایی
ترتیب کلی مقاومت میکروبی (از حداقل به بیشتر) و دوزهای ماوراء بنفش مربوطه برای غیرفعال سازی گسترده (> 99.9٪) عبارتند از:
باکتری های رویشی و انگل های پروتوزوئید Cryptosporidium parvum و Giardia lamblia در دوزهای پایین (۱-۱۰ میلی ژول در سانتی متر مربع)
ویروسها و اسپورهای باکتریایی در دوزهای بالا (۳۰-۱۵۰ میلی ژول بر سانتی متر مکعب).
اکثر سیستم های تصفیه آب با اشعه ماوراء بنفش UV با فشار کم جیوه می توانند به آسانی به دوزهای اشعه ماورا بنفش ۵۰-۱۵۰ میلی ژول بر سانتی متر مکعب در آب با کیفیت بالا دست یابند.
بنابراین اساساً تمام عوامل بیماری زای منتقل شده از آب را به طور موثر ضد عفونی می کنند.
با این حال ، مواد آلی محلول ، مانند مواد آلی طبیعی ، املاح معدنی خاص مانند آهن ، سولفیت‌ها و نیتریت‌ها و مواد معلق (ذرات یا کدورت) باعث جذب اشعه ماوراء بنفش یا محافظت از میکروب‌ها در برابر اشعه ماورا بنفش می شوند ، در نتیجه دوزهای ماوراء بنفش کمتری تحویل می‌شوند و ضد عفونی میکروبی کاهش می‌یابد.
نگرانی دیگر در مورد ضدعفونی کردن میکروب ها با دوزهای کمتری از اشعه ماورا بنفش ، توانایی باکتری ها و سایر میکروب های سلولی در ترمیم آسیب ناشی از اشعه ماوراء بنفش و بازگرداندن عفونت است ، پدیده ای که به عنوان فعال سازی مجدد شناخته می شود.
اشعه UV در درجه اول با تغییر شیمیایی اسیدهای نوکلئیک ، میکروب ها را غیرفعال می کند.
با این حال ، ضایعات شیمیایی ناشی از اشعه ماورا بنفش را می توان با مکانیسم های آنزیمی سلولی، برخی از آنها مستقل از نور (ترمیم تاریکی) و برخی دیگر به نور مرئی (جبران مجدد عکس یا فعال سازی مجدد نور) ترمیم کرد.
بنابراین ، دستیابی به گندزدایی مطلوب نیاز به رساندن دوز ماوراء بنفش کافی برای القاء سطح بیشتری از آسیب اسید نوکلئیک و در نتیجه غلبه بر مکانیزم های ترمیم DNA دارد.
انواع دستگاه های ضد عفونی کننده UV
دستگاه تصفیه آب با اشعه ماورا بنفش متشکل از یک محفظه استوانه ای شکل است که لامپ UV را در امتداد محور مرکزی خود قرار داده است.
یک سطح شیشه ای کوارتز لامپ آن را محصور می کند و جریان آب موازی با لامپ به برق نیاز دارد.
یک دستگاه کنترل جریان با اطمینان از زمان تماس تابش مناسب با آب جاری ، از عبور سریع آب از لامپ جلوگیری می کند.
محفظه سیستم UV باید از جنس استنلس استیل باشد تا از قطعات الکترونیکی در برابر خوردگی محافظت کند.
برای جلوگیری از آلودگی ، باید تمام جوش‌های سیستم ذوب شده با پلاسما و با گاز آرگون پاکسازی شوند.
تفاوت عمده در واحدهای تصفیه UV در ظرفیت و ویژگی‌های اختیاری است.
بعضی از آنها مجهز به ردیاب های اشعه ماورا بنفش هستند که در صورت نیاز واحد به تمیز کردن و یا از بین رفتن منبع نور به کاربر هشدار می دهند.
این ویژگی برای اطمینان از تأمین آب سالم بسیار مهم است.
ردیاب ای که صدایی از خود ساطع می کند یا جریان آب را قطع می کند نسبت به چراغ هشدار دهنده ترجیح داده می شود ، خصوصاً اگر سیستم در جایی باشد که بلافاصله چراغ اخطار دیده نشود.
حقایق سریع در مورد تصفیه آب با UV
1. تصفیه آب با اشعه ماوراء بنفش UV باعث اضافه شدن مواد شیمیایی به آب نمی‌شود.
۲. اشعه UV در برابر باکتری ها و ویروس ها موثر است.
۳. تصفیه آب با اشعه ماوراء بنفش UV هیچ ماده ضد عفونی باقیمانده ای ندارد.
۴. حداقل قرار گرفتن در معرض تابش ۱۶۰۰۰ میکرو ثانیه در سانتی متر ^ ۲.
۵. اشعه UV اغلب آخرین دستگاه را در تجهیزات تصفیه آب قرار می گیرد.
۶. دستگاه UV باید دارای آشکارساز تابش اشعه ماورا UV بنفش باشد تا در هنگام ناکافی بودن شدت لامپ به کاربر اطلاع دهد.
۷. تعمیر و نگهداری منظم و تعویض لامپ ضروری است.
ملاحظات خاص
برای از بین بردن رنگ ، کدورت و ذراتی که میکروارگانیسم ها را از منبع اشعه ماورا بنفش محافظت می کنند ، به پیش تصفیه نیاز است.
آبی که حاوی مقادیر بالای مواد معدنی باشد ، می تواند سطح لامپ را پوشانده و اثر تصفیه را کاهش دهد.
بنابراین ممکن است برای جلوگیری از تجمع مواد معدنی روی لامپ ، پیش تصفیه با نرم کننده آب یا سیستم تزریق فسفات لازم باشد.
منبع: Water Research