ضدعفونی آب با UV

نور فرابنفش (Ultra Violet) چیست؟
از گذشته از نور خورشید برای کشتن باکتری ها، ویروس ها، کپک ها و هاگ ها استفاده می شده است. تقریبا یک قرن پیش دانشمندان کشف کردند که بخشی از طیف نور خورشید که UV-C نامیده می شود، باعث این خاصیت شناخته شده می شود. نور فرابنفش یا همان UV یک بخش طبیعی از تابش خورشید است که در طیف الکترومغناطیسی در بین ناحیه نور مرئی و اشعه X و در طول موج های 100 تا 400 نانومتر قرار دارد. ناحیه فرابنفش را می توان به بخش های کوچک تری نظیری UV-A، UV-B، UV-C و Vacuum UV تقسیم بندی کرد.

طیف نور

نور UV-C و خواص ضدعفونی کننده آن
نور UV-C در طول موج های بین 220 تا 290 نانومتر قرار دارد و خاصیت میکروب کشی قابل توجهی دارد. این نور تقریبا به طور کامل توسط اتمسفر زمین فیلتر می شود، بنابراین برای دستیابی به خاصیت میکروب کشی آن نیاز است که با استفاده از لامپ های UV آن را به صورت مصنوعی تولید کنیم. لازم به ذکر است که نور فرابنفش در طول موج 254 نانومتر، حداکثر خاصیت میکروب کشی را نسبت به میکروارگانیسم ها دارد.
هنگامی که نور UV در مواجهه با میکروارگانیسم ها قرار می گیرد، به DNA آنها نفوذ می کند و پیوندهای آدنین (Adenine) و تیمین (Thymine) آنها را از بین می برد و با جلوگیری از رشد و تکثیر، باکتری ها، ویروس ها، هاگ ها و کپک ها را به طور موثری غیر فعال می کند.

    

نور UV-C چگونه تولید می شود؟
برای کاربردهای صنعتی و شهری دو تکنولوژی اصلی لامپ UV-C وجود دارد:
1. لامپ های آمالگام (Amalgam Lamps) خروجی تک رنگ (تک طول موج) در 254 نانومتر را با تبدیل 30% الکتریسیته به UV-C ارائه می دهند. این لامپ ها، کارآمد هستند اما چگالی انرژی آنها کم است و این بدین معنا است که آنها کم قدرت (100 تا 800 وات) و طولانی هستند. زمانی از این لامپ ها استفاده می شود که راندمان مهم باشد، اما لازم به ذکر است که سیستم های بزرگ چند لامپه می توانند بسیار حجیم باشند و نگهداریشان دشوار است.
2. لامپ های فشار متوسط (Medium Pressure Lamps) خروجی چند رنگی را در طیف گسترده ای ارائه می دهند. این میتواند برای دستیابی به مطابقت با حساسیت های ارگانیسم مورد هدف بسیار مناسب باشد اما این لامپ ها راندمان انرژی کمی دارند (تقریبا 15 درصد). از سوی دیگر این لامپ ها پر قدرت (1 تا 24 کیلو وات) و کوتاه هستند و این بدین معنی است که در راکتورهای کوچک لامپ کمتری مورد نیاز است.
این دو تکنولوژی لامپ به ما این امکان را می دهد که با در نظر گرفتن مزایا و معایب و اندازه و راندمان برای یک کاربرد مشخص، راکتور طراحی کنیم.

مقایسه بین لامپ های کم فشار و لامپ های با فشار متوسط 
لامپ های کم فشار و فشار متوسط دارای تفاوت هایی هستند که کاربردهای آنها را متنوع می کند. در جدول زیر مقایسه ای بین مزایای این لامپ ها انجام شده است. 

پارامتر

کم فشار

فشار متوسط

توضیحات

مصرف برق کم

 

لامپ های کم فشار راندمان بالاتری دارند اما کم مصرف تر هستند.

کارآمد بودن در نرخ جریان های بالا

 

لامپ های فشار متوسط در چگالی برق بالاتری نسبت به لامپ های کم فشار کار می کنند، بنابراین یک لامپ فشار متوسط می تواند نرخ جریان های بالاتری را نسبت به یک لامپ کم فشار تصفیه کنند.

محدودیت فضا

 

لامپ های فشار متوسط برای دستیابی به خروجی مشابه لامپ های کم فشار نیازمند یک سوم طول هستند، بنابراین سیستم های دارای لامپ فشار متوسط کوچک تر هستند.

طول عمر لامپ

 

لامپ های کم فشار عموما 9000 تا 15000 ساعت عمر می کنند، درحالی که نسل جدید لامپ های فشار متوسط در حدود 9000 ساعت عمر می کنند.

صرفه جویی در هزینه های نگهداری و لوازم تعویضی

 

 

در یک شرایط یکسان، لامپ های فشار متوسط عموما ردپای کمتری دارند و در سیستم های آنها از تعداد لامپ های کمتری نسبت به سیستم لامپ های کم فشار استفاده شده است.

بازدهی ضدعفونی

 

لامپ های فشار متوسط خروجی نور فرابنفش بیشتری دارند و نه تنها DNA میکروب ها را می شکنند، بلکه دیواره سلول را نیز پاره می کنند. برخی از میکروارگانیسم ها نسبت به طول موج های چندگانه تولید شده توسط لامپ های فشار متوسط بسیار حساس تر هستند.

دمای کار پایین

 

لامپ های کم فشار در دمای حدود 120 درجه سلسیوس کار می کنند، در حالی که دمای کار لامپ های فشار متوسط 600 تا 800 درجه سلسیوس است.

دمای بالای آب

 

لامپ های فشار متوسط به سختی تحت تاثیر دمای آب قرار میگیرند درحالی که لامپ های کم فشار تنها در دمای بین 5 تا 40 درجه سانتی گراد می توانند فعالیت کنند.

حالت روشن پس از عدم جریان آب

 

در بسیاری از موارد لامپ های کم فشار نسبت به لامپ های فشار متوسط می توانند در مدت بیشتری بدون هیچگونه جریان آبی عمل کنند.

 

در نهایت برای انتخاب لامپ مناسب باید با توجه شرایط موجود بین راندمان بالا یا فشردگی یکی از لامپ های کم فشار یا لامپ های فشار متوسط را انتخاب کنیم. لازم به ذکر است که خروجی یک لامپ با فشار متوسط با خروجی 5 لامپ کم فشار برابر است.

لامپ UV

محاسن استفاده از سیستم های ضدعفونی UV
استفاده از لامپ های UV محاسن زیادی دارد که از جمله آنها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
• تکنولوژی تمیز و عاری از مواد شیمیایی
• عدم نیاز به حمل و نقل، ذخیره و نگهداری مواد شیمیایی سمی یا خورنده
• عدم افزودن بو و طعم به آب
• کاهش رسوب زیستی
• حفاظت از سیستم های RO و EDI
• از بین بردن باکتری های مقاوم به کلر مانند cryptosporidium و Giardia
• کاهش تناوب نگهداری و هزینه های عملیاتی
• کاهش مصرف آب
• نظارت بر عملکرد آنلاین
• دوستدار محیط زیست به علت عدم افزودن مواد شیمیایی
• سرعت بالا در تصفیه و ضدعفونی کردن آب
• قابلیت استفاده همراه با یک اکسید کننده (مانند پراکسید هیدروژن) جهت تجزیه و از بین بردن آلاینده های شیمیایی در آب
• تجهیزات ضدعفونی UV نسبت به سایر روش ها فضای کمتری را اشغال می کنند 

معایب استفاده از سیستم های ضدعفونی UV
از جمله معایب استفاده از سیستم های ضدعفونی فرابنفش می توان به موارد زیر اشاره کرد:
• دوزهای کم ممکن است نتوانند برخی از ویروس ها، هاگ ها و کیست ها را از بین ببرند.
• گاهی اوقات ارگانیسم ها می توانند از طریق "مکانیسم تعمیر" اثرات مخرب نور UV را ترمیم کنند.
• برای جلوگیری از ایجاد رسوب در سطح لوله ها نیاز به برنامه های پیشگیری می باشد.
• حضور کل جامدات معلق (TSS) و کدورت می تواند ضدعفونی با UV را بی اثر کند؛ به طوری که ضدعفونی کردن با لامپ های UV کم فشار برای پساب های ثانویه با مقدار TSS بیش از 30 میلی گرم بر لیتر تاثیر زیادی ندارد.
• ضدعفونی کردن با UV به اندازه کلر زنی مقرون به صرفه نیست؛ البته زمانی که نیاز به کلرزنی و کلر زدایی می باشد، هزینه ها رقابتی می شود. 

کاربردهای سیستم های ضدعفونی UV
سیستم های ضدعفونی فرابنفش کاربردهای بسیاری دارند که از جمله ی آنها می توان به موارد زیر اشاره کرد: 
• تصفیه و ضدعفونی کردن آب آشامیدنی منازل
• صنایع تولید غذا و نوشیدنی
• صنایع دارویی
• صنایع لوازم آرایشی
• ضدعفونی کردن فاضلاب و استفاده مجدد
• استخرهای شنا
• صنایع دریایی
• کشتی های اقیانوس پیما (آب آشامیدنی و آب بالاست)
• صنایع آب آشامیدنی

ویژگی های کلیدی یک سیستم تصفیه فرابنفش
در تصویر زیر بخش های مختلف یک سیستم تصفیه فرابنفش نمایش داده شده است که در ادامه توضیحاتی در رابطه با هرکدام ارائه خواهد شد.

محفظه فرابنفش (UV Chamber): محفظه فرابنفش در واقع راکتوری است از طریق آن سیال جریان می یابد و در تماس با نور فرابنفش قرار می گیرد. این محفظه یک ورودی و خروجی با اتصالات متناسب با لوله شما دارد و به عنوان یک پرشروسل طراحی و آزمایش شده است. محفظه ها می توانند به صورت جریان محوری (Axial Flow)، جریان متقاطع (Cross Flow) یا U شکل باشند. 
لامپ UV داخل یک لوله کوارتز (UV Lamp Inside Quartz Sleeve): لامپ فرابنفش در یک لوله کوارتزی کاملا بسته قرار گرفته است تا از تماس با آب یا مایع در حفاظت باشد، این در حالی است که کوارتز اجازه می دهد که طول موج UVC از آن عبور کند و به مایع برسد. البته لازم به ذکر است که برخی از کوارتزها می توانند طول موج هایی که عبور می کنند را مدیریت کنند. کوارتز توسط لبه های لامپ یا چارچوب در موقعیت قرار می گیرد.
حسگر شدت فرابنفش (UV Intensity Sensor): این دستگاه شدت (W/cm2) نور فرابنفشی که از آب می گذرد و به حسگر می رسد را اندازه گیری می کند. از این شدت برای محاسبه دوز UV (mJ/cm2) که به آب می رسد، استفاده می شود.
حسگر دما (Temperature Sensor): در دمای بالا، یک سیم سخت سیستم را خاموش می کند، درحالی که یک ترموکوپل داخلی، اندازه گیری دما را روی صفحه کنترل نشان می دهد.
پاک کننده خودکار (Auto-Wiper): همانند برف پاک کن ماشین که شیشه ی جلوی اتومبیل را تمیز می کند، پاک کننده های خودکار نیز برای تمیز کردن شیشه کوارتز بدون ایجاد اختلال در فرایند تصفیه تعبیه شده اند. از پاک کننده های خودکار در پیش تصفیه آب و سیستم های فاضلاب که می توانند رسوبات جامد تولید کنند، استفاده می شود. پس از اسمز معکوس یا معدنی زدایی نیازی به پاک کننده های خودکار نمی باشد. در بعضی از مدل های پاک کننده های خودکار از مواد شیمیایی نیز کمک گرفته می شود.
منبع تغذیه و بخش کنترل (Power Supply & Control Cabinet): در مورد عملکرد سیستم UV اطلاعاتی را به کاربر می دهد و جریان برق لامپ ها را کنترل می کند.
اندازه گیر انتقال اشعه ماورابنفش (UVT Meter): برخی از سیستم ها برای اندازه گیری تغییرات در انتقال اشعه فرابنفش (UVT) آب ورودی به حسگر نیاز دارند. این سنسور از طریق کنترل کننده سیستم تغذیه می شود و جریان برق را تنظیم می کند تا اطمینان حاصل شود که دوز مورد نیاز حفظ می شود. 
جریان سنج (Flow Meter): اگر جریان متغیر باشد و نیاز به بهینه سازی انرژی مصرفی باشد، به یک سیگنال جریان به UV نیز نیاز است تا بتوان جریان برق متناسب با دبی را تنظیم کرد.

چگونه یک سیستم UV مناسب انتخاب کنیم؟
برای انتخاب یک سیستم ضدعفونی UV مناسب باید 3 پارامتر اصلی زیر را در نظر گرفت:
• کیفیت آب
• نرخ جریان آب
• پاتوژن هایی که باید غیر فعال شوند
برای درک کامل اصول انتخاب سیستم UV باید در رابطه با هر یک از موارد ذکر شده توضیحاتی ارائه شود.

کیفیت آب: انتقال اشعه ماورا بنفش (UV Transmission)
ماهیت و کیفیت آبی که قرار است تصفیه شود بسیار مهم است و از میان تمام پارامترهای کیفیت آب، انتقال اشعه فرابنفش (UVT) اهمیت بیشتری دارد. UVT، بیانگر این است که چگونه نور UV-C به آب نفوذ می کند تا به ارگانیسم ها برسد. برای اندازه گیری UVT، یک نمونه آب را داخل یک کووت (لوله کوچک شیشه ای) کوارتزی قرار می دهند و اشعه UV را در 254 نانومتر از نمونه عبور می دهند. درصد نور فرابنفشی که به این نمونه نفوذ می کند، مقدار UVT این نمونه نام می گیرد. عموما برای این کار از کووتی با طول مسیر 10 میلی متر استفاده می کنند، به همین دلیل به آنUVT  قرائت شده، T10 گفته می شود. سایر پارامترها نظیر اکسیژن خواهی بیولوژیکی (BOD)، اکسیژن خواهی شیمیایی (COD)، کدورت و کل جامدات محلول (TSS) ممکن است شاخصی از کیفیت آب و محدوده UVT مورد انتظار باشد، اما با توجه به این که هیچ ارتباطی بین این پارامترها و UVT وجود ندارد، فقط می توان به یک اندازه گیری مستقیم اعتماد کرد. اگر کیفیت آب در طول زمان تغییر کند، یک نمونه آب نمی تواند قابل اعتماد باشد و باید در طول زمان های مختلف نمونه گرفته شود. همچنین باید اطمینان حاصل کرد که سیستم UV انتخابی، توانایی تامین دوز موردنیاز را تحت شرایط ذکر شده داشته باشد. 
مقدار کل جامدات معلق (TSS) و کل جامدات محلول (TDS) یا شوری نیز مهم هستند. TSS  از اهمیت ویژه ای برخوردار است زیرا TSS بیش از اندازه می تواند منجر به ایجاد پدیده ای به نام پوشیدگی (Shielding) شود که در آن پاتوژن ها به علت حضور ذرات معلق در آب از نور UV-C دور نگه داشته می شوند. TDS/شوری نیز مهم است زیرا در مقادیر خیلی بالا ممکن است باعث خوردگی مواد سازنده UV شود.

نرخ جریان و زمان ماند آب
غیرفعال سازی توسط اشعه فرابنفش فرایند بسیار سریعی است و تنها به چند ثانیه زمان نیاز دارد، این بدین معنا است که فرایند تصفیه توسط UV در مقایسه با سایر تکنولوژی های ضدعفونی کردن آب، بسیار سریع و فشرده می باشد. اگر دوز به عنوان شدت زمان ماند در نظر گرفته شود؛ برای هر راکتور با حجم مشخص، هرچه نرخ جریان آب در آن کندتر باشد، مدت زمان قرار گرفتن در معرض اشعه فرابنفش بیشتر است و بالعکس. بنابراین حداکثر و حداقل نرخ جریان آب از پارامترهای اصلی عملکرد هستند. به همین دلیل است که تعداد زیادی از سیستم های UV امروزه قابلیت تنظیم میزان قدرت خروجی لامپ ها را با توجه به تغییرات نرخ جریان دارند. بدین ترتیب در هنگامی که نرخ جریان کمتر از مقدار اوج باشد، مقداری انرژی ذخیره می شود.
هنگام تعیین نرخ جریان ماکزیمم و مینیمم، ضروری است که نرخ جریان لحظه ای نیز تعیین شود زیرا این امر، ماکزیمم و مینیمم زمان قرار گرفتن در معرض اشعه یووی را مشخص می کند. نرخ جریان های روزانه و ساعتی در این زمینه معمولا گمراه کننده هستند زیرا می توانند قله ها و فرورفتگی های مهم در نرخ جریان های لحظه ای را بپوشانند که این خود منجر به ایجاد اشتباه در محاسبات زمان تماس یووی می گردد. در شرایط جریان های نا آرام زمان ماند ارگانیسم ها متفاوت است، بنابراین دوز دریافتی توسط هر ارگانیسم فرق خواهد کرد. هر راکتور، یک توزیع دوز گاووسی خواهد داشت؛ بنابراین توجه شود که استفاده از محاسبات دوز میانگین در فرایندهای ضدعفونی مهم، یک ساده سازی اشتباه است و نتایج غلطی خواهد داشت. 

پاتوژن هایی که باید غیر فعال شوند
پاتوژن های مختلف، مقاومت های مختلفی نسبت به اشعه UV دارند و برخی از آنها بیشتر از سایرین حساس هستند؛ بنابراین برای غیر فعال شدن به مقادیر متفاوت قرار گیری در معرض  UV-C نیاز دارند، حتی ممکن است که  پاسخ طیفی متفاوت باشد؛ برای مثال دوز مورد نیاز می تواند به طول موج اشعه UV-C اعمال شده وابسته باشد. بنابراین برای تعیین سیستم UV مناسب باید توجه شود که چه پاتوژن هایی قرار است غیر فعال شوند و مشخصه پاسخ UV آنها چگونه است.

غیر فعال سازی واقعی بدین معنا نیست که تمامی پاتوژن هایی که از سیستم فرابنفش عبور می کنند، غیر فعال شوند زیرا در واقعیت چنین کاری امکان پذیر نیست و از نظر اقتصادی نیز توجیهی ندارد. در واقع، فارغ از این که از چه روشی برای ضدعفونی استفاده می شود اعم از اشعه یووی، کلر یا هر چیز دیگر؛ هدف این است که مقادیر پاتوژن به میزان پیش بینی شده ای کاهش یابد. این مقدار پیش بینی شده به کاهش لگاریتمی پاتوژن ها اشاره می کند. هنگامی که به میزان 1 لگاریتم کاهش داشته باشیم، مقدار پاتوژن های موجود در آب ورودی به میزان 90 درصد کاهش می یابند، هنگامی که به میزان 2 لگاریتم کاهش داشته باشیم، مشاهده می شود که میزان پاتوژن ها در حدود 99% کاهش می یابند و 3 لگاریتم کاهش باعث از بین رفتن 99.9% پاتوژن ها می شود و بدین ترتیب کاهش پاتوژن ها ادامه پیدا می کند. دانشمندان میزان موردنیاز قرارگرفتن در معرض اشعه UV برای غیرفعال کردن طیف وسیعی از پاتوژن های مختلف را با کاهش های لگاریتمی مختلف محاسبه کرده اند. نمونه های آنها در جدول زیر نمایش داده شده است. 
یک سیستم UV برای دستیابی به سطح تصفیه تعیین شده به یک دوز UV مشخص نیاز دارد. دوز UV عبارت است از مقدار انرژی UV در واحد سطح که بر سطح می تابد و به صورت زیر محاسبه می شود:
دوز UV = شدت × زمان (mJ/cm2)
دوز توسط شدت که به قدرت لامپ مرتبط است و زمان قرارگیری در معرض اشعه فرابنفش تعیین می شود. پیشنهاد می شود که با توجه به طول عمر لامپ و انتقال مایع، ارگانیسم مورد هدف و میزان کاهش مورد نیاز برای هر کاربرد، دوز مناسبی انتخاب گردد. 

دوز UV موردنیاز بر حسب میلی ژول بر سانتی متر مربع (mJ/cm2)

پاتوژن هدف

غیر فعال سازی لگاریتمی

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

CRYPTOSPORIDIUM

1.6

2.5

3.9

5.8

8.5

12

15

22

GIARDIA

1.5

2.1

3

5.2

7.7

11

15

22

VIRUS

39

58

79

100

121

143

163

186

 

مقدار اشعه UV-C رسیده برای غیر فعال سازی پاتوژن به عنوان "قرار گرفتن در معرض اشعه UV" نامیده می شود؛ اما در حقیقت عبارت درست برای این قرارگیری "دوز UV" است. رابطه ی بین دوز UV و کاهش لگاریتمی همانگونه که در جدول بالا نمایش داده شده است، به عنوان منحنی پاسخ دوز پاتوژن ها توصیف شده است. البته نکته مهم حاصله از جدول بالا این است که به ندرت رابطه ی بین دوز اشعه فرابنفش موردنیاز برای غیرفعال سازی یک پاتوژن مشخص به یک سطح کاهش لگاریتمی، خطی می باشد. یک اشتباه رایج این است برای به دست آوردن سطوح کاهش های لگاریتمی بالاتر از 1، دوز اشعه فرابنفش موردنیاز برای غیرفعال سازی 1 لگاریتمی را به سادگی در سطح لگاریتمی موردنظر ضرب می کنند. این اشتباه عموما به این علت رخ می دهد که پاتوژن E.coli که بسیار هم رایج و مرسوم است، دارای منحنی پاسخ تقریبا خطی است؛ درحالی که اکثر پاتوژن ها اینگونه نیستند.
آیا استفاده از سیستم ضدعفونی UV نیاز به نگهداری دوره ای دارد؟
در برخی موارد که آب به میزان کافی پیش تصفیه نشده باشد و میزان کدورتش نیز کم باشد، بازرسی و تمیز کردن مداوم می تواند هر 6 ماه یکبار صورت گیرد. در مواردی که کدورت و سختی آب بالا باشد، تعداد دفعات تمیز کردن باید افزایش یابد. اما باید در نظر داشت که لامپ های فرابنفش عمر مفید محدودی دارند و پس از اتمام طول عمرشان باید تعویض شوند. در صورت خرابی زودرس لامپ، مدار نظارت، سیگنال تعویض لامپ را صادر می کند.

نگهداری یک سیستم ضدعفونی UV
با توجه به این که اشعه ماورابنفش برای غیرفعال کردن باکتری باید به آن برسد، بنابراین باید همواره محفظه منبع نور تمیز نگه داشته شود. محصولات تجاری برای از بین بردن و پاک کردن هرگونه فیلم روی منبع نور و شستشو، موجود و در دسترس هستند. تمیز کردن شبانه توسط محلول 0.15 درصد سدیم هیدروسولفیت یا سیتریک اسید می تواند به طور موثری این فیلم ها را از بین ببرد. برخی واحدها دارای پاک کننده هستند که به فرایند تمیز کردن کمک می کند.
سیستم های UV برای فعالیت پیوسته طراحی شده اند و تنها در صورتی که برای چند روز نیازی به تصفیه نباشد، آنها را خاموش می کنند. قبل از استفاده مجدد از سیستم خاموش شده، چند دقیقه زمان برای گرم شدن لامپ نیاز است. علاوه بر این، سیستم لوله کشی خانه باید پس از یک دوره خاموش بودن سیستم، به صورت کامل شسته شود. همچنین قبل از شروع سیستم و ضدعفونی کردن توسط اشعه فرابنفش، باید کل سیستم لوله کشی توسط مواد شیمیایی نظیر کلر ضدعفونی گردد.
لامپ های فرابنفش پس از مدتی استفاده به تدریج کارایی خود را از دست می دهند؛ بنابراین لامپ باید به طور منظم تمیز و حداقل سالی یکبار تعویض شود. غیر معمول نیست که یک لامپ جدید در 100 ساعت اولیه عملکردش، 20 درصد از شدتش را از دست دهد، اگرچه این سطح برای چندین هزار ساعت بعدی حفظ می شود. همانطور که قبلا ذکر شد، واحدهایی که دارای آشکارسازهای اشعه ماورابنفش کالیبره شده هستند، هنگامی که شدت نور به کمتر از سطح مشخص شده کاهش یابد، هشدار می دهند.
آب تصفیه شده باید در حداقل 6 ماه اول استفاده از نظر کلیفرم و باکتری های هتروتروف به صورت ماهانه بررسی و کنترل شود. اگر این ارگانیسم ها در آب تصفیه شده موجود بودند، شدت لامپ باید چک شود و کل سیستم لوله کشی باید با مواد شیمیایی مثل کلر ضدعفونی گردد.

حداکثر میزان آلاینده های موجود در آب ورودی به سیستم تصفیه UV
حداکثر میزان آلاینده موجود در آب ورودی به سیستم تصفیه UV در جدول زیر نمایش داده شده است. 

کدورت

NTU 5

جامدات معلق

کمتر از 10 میلی گرم بر لیتر

رنگ

بدون رنگ

آهن

کمتر از 0.3 میلی گرم بر لیتر

منگنز

کمتر ار 0.05 میلی گرم بر لیتر

pH

6.5 تا 9.5

 

محل قرار گیری لامپ فرابنفش در تصفیه آب آشامیدنی
در زنجیره تصفیه اغلب لامپ فرابنفش در آخرین مرحله و پس از واحدهای اسمز معکوس، نرم کردن آب یا فیلتراسیون قرار می گیرد. باید تا جایی که امکان دارد، واحد UV به محل استفاده نزدیک باشد زیرا آب در هر یک از بخش های لوله کشی می تواند توسط باکتری ها آلوده شود. پیشنهاد می شود که تمامی مسیر لوله کشی پیش از استفاده اولیه از نور ماورابنفش توسط کلر ضدعفونی گردد.

مقایسه استفاده از UV، کربن فعال و سدیم متا بی سولفیت
دلایل متعددی وجود دارد که بیانگر برتری استفاده از UV در مقایسه با کربن فعال و سدیم متا بی سولفیت باشد که از جمله ی آنها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
• استفاده از کربن فعال زمینه ی رشد و تولید باکتری ها را فراهم می کند، بنابراین برای کنترل میکروبی نیاز به حرارت یا استفاده از مواد ضدعفونی کننده شیمیایی به صورت منظم می باشد.
• استفاده از کربن فعال نیاز به جابه جایی بستر دارد که خود هزینه های زیادی را ایجاد می کند.
• استفاده از سدیم متا بی سولفیت (SBS) نیاز به رسیدگی و بررسی منظم و دوره ای مواد شیمیایی دارد و بار زیادی را به ممبران های اسمز معکوس پایین دست وارد می کند.

در جدول زیر مقایسه کاملی از سیستم UV، کربن فعال و سدیم متا بی سولفیت ارائه شده است.

 

سیستم UV با دوز بالا

فیلتر کربن فعال

سدیم متا بی سولفیت

اثربخشی در کلر زدایی

خوب

خوب

خوب

آلودگی باکتریایی

صفر- دوز بالا UV میکروارگانیسم ها را از بین می برد

خطر بالا- منبع تغذیه با مساحت سطحی زیاد

رشد احتمالی باکتری های متابولیزه کننده گوگرد

افزودن مواد شیمیایی

صفر- عاری از مواد شیمیایی

صفر- عاری از مواد شیمیایی

بله باعث افزایش بار در تکنولوژی های پایین دست می شود

مصرف آب

صفر

زیاد شستشو معکوس و ضدعفونی کردن متناوب

کم تانک ترکیب مواد شیمیایی

اثر روی ممبران های اسمز معکوس

صفر-رسوب بیولوژیکی به مقدار قابل توجهی کاهش پیدا می کند

زیاد رسوب بیولوژیکی قابل توجه، افزایش بار ذرات

متوسط- افزایش بار شیمیایی

عملکرد پیوسته

بله

از کار افتادگی هفتگی برای شستشوی معکوس

بله- تا زمانی که مخزن شیمیایی دوباره پر شود

تاثیر نگهداری

کم، تعویض نامتناوب لامپ

تعویض 6 ماه یکبار مدیا

بررسی روزانه سطح شیمیایی

ردپا

کم

زیاد

متوسط

 

مقایسه انواع سیستم های ضدعفونی
سیستم های ضدعفونی مختلفی نظیر استفاده از کلر، ازن و نور فرابنفش وجود دارد که مقایسه ی آنها در جدول زیر ارائه شده است.

 

فرابنفش

کلرزنی

ازن زنی

هزینه سرمایه گذاری اولیه

کم

کم ترین

زیاد

هزینه های عملیاتی

کم ترین

کم

زیاد

سهولت نصب

عالی

خوب

پیچیده

سهولت نگهداری

عالی

خوب

ضعیف

زمان تماس موردنیاز

کمتر از 10 ثانیه

20 تا 30 دقیقه

10 تا 20 دقیقه

 

دوز اشعه UV موردنیاز جهت غیرفعال سازی انواع ارگانیسم ها
همانطور که قبلا اشاره شد، دوز اشعه یووی توسط قدرت لامپ و زمان قرارگیری در معرض اشعه فرابنفش تعیین می شود. از سویی ارگانیسم های مختلف، مقاومت های متفاوتی در برابر اشعه ماورابنفش دارند؛ بنابراین برای غیرفعال سازی ارگانیسم های مختلف به دوز های متفاوتی از  اشعه یووی نیاز است. در فایل زیر دوزهای فرابنفش موردنیاز برای کاهش 3 لگاریتمی انواع ارگانیسم ها ارائه شده است.

دوزهای فرابنفش موردنیاز برای کاهش 3 لگاریتمی انواع ارگانیسم ها