لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
فرمت فایل word و قابل ویرایش و پرینت
تعداد صفحات: 3
پیشرفتهای فنی در گندزدایی آب با روش UV
پرتو فرا بنفش (UV) قادر است بدون نیاز به مواد شیمیایی افزودنی که غالبا ترکیبات مضر جانبی ایجاد نموده و طعم آب را تغییر می دهند، عمل ضدعفونی را بطور کامل انجام دهد. مزایای دیگر دستگاههای گندزدایی UV نصب ساده، هزینه های عملیاتی پایین و حداقل فضای مورد نیاز را شامل میشود. روش UV برای ضدعفونی مکانهای مسکونی، اداری و صنعتی مناسب میباشد. آبهای سطحی مانند دریاچه ها، رودخانه ها و یا چاه های کم عمق، عموما بیشتر از منابع زیرزمینی در معرض خطر آلودگی قرار دارند و همچنین نوسانات کیفیت آب آنها بدلیل تاثیرات فصلی و بارندگی بیشتر است. در طراحی دستگاههای UV میتوان این نوع تغییرات قابل پیش بینی را منظور نمود. آبهای زیر زمینی نیز بطور روزافزون عامل بیماریهای آبی ناشی از باکتری ها و ویروس ها- میکروبها میباشند که نور UV بطور آنی آنها را خنثی می نماید. ساختار دستگاههای UV در کلیه سیستم مشابه است. خنثی سازی میکروبها توسط تأثیر آسیب رسانی پرتو UV بر روی DNA ، ماده ژنتیکی موجود در کلیه سلولهای زنده صورت میگیرد. در مورد موجودات بیماری زا، از تکثیر آنها جلوگیری کرده و قابلیت آنها در ایجاد بیماریهایی از قبیل بیماریهای روده و معده که از موارد اصلی منتج از نوشیدن آب آلوده میباشد را از بین می برد. دوز UV برابرحاصل ضرب شدت تابش نور UV و زمان تابش یعنی مدت زمان عبور آب از داخل دستگاه UV . دوز UV عموما بوسیله یکی از واحدهای میکرووات ثانیه بر سانتی متر مربع ( Ws/cm2) ، میلی وات ثانیه بر سانتی متر مربع ( Ws/cm2) و یا ژول بر مترمریع (J/m2) محاسبه می شود. دوز مورد نیاز برای هر کاربردی بستگی به هدف خاص ضدعفونی مورد نظر دارد. در استانداردهای اروپایی دوز مورد نیاز برای ضدعفونی آب شهری برابر (40.000 MWs/cm2 or 40 mWs/cm2) 400 J/m2 میباشد. برای ضدعفونی آبهای فرایندی صنایع غذایی، نوشابه سازی و داروئی این دوز بمراتب بالاتر و بین 800-1200 J/m2 میباشد.
تا گذشته ای نه چندان دور، تصور بر این بوده که نور UV در دوز متعارف و اقتصادی قادر به خنثی سازی کیست های بیماریزا از قبیل ژیاردیا لامبیا و کریپتوسپوریدیم نمیباشد. بر خلاف این تصور، مطالعات مختلفی که از سال 1998 به بعد در نقاط مختلف ایالات متحده بعمل آمده است، نشان داده است که دستگاههای UV میتوانداین نوع کیست ها را با دوز نسبتا پایین از بین ببرد. نتایج این تحقیقات نشان میدهد که دستگاههای UV با دوز استاندارد برای نابودسازی باکتریها و ویروس های بیماریزا، کیست های ژیاردیا و کریپتوسپوریدیم را نیز تا میزان %99/99 خنثی می نمایند.
بر اساس این نتایج، سازمان حفاظت محیط زیست ایالات متحده ( EPA) بتازگی سیستم UV را بعنوان بهترین فن آوری برای ضدعفونی آب شهری از منابع آب سطحی برآورده نموده است. در حال حاضر کارخانجات سازنده دستگاههای UV به همراه EPA و NSF در حال تعریف قوانین جدید و تدوین صورتجلسات آزمون برای سیستمهای آبرسانی شهری و خصوصی میباشند.
پارامترهای کیفیت آب
کیفیت آب تاثیر بسزایی بر عملکرد سیستم UV دارد. ضدعفونی با UV زمانی مطلوب تر خواهد بود که میزان آهن و فلزات سنگین آب پایین باشد. میزان شفایت بالای آب نیز در انتقال اشعه UV به ارگانیزم های مورد نظر تاثیر دارد.
دانستن این موضوع بسیار مهم است که میران شفافیت آب مستقیما تاثیر یافته از دوزی است که وارد راکتور می شود. این میزان شفافیت آب معمولا از طریق درصد دریافت اشعه UV محاسبه می گردد.شفافیت بالا( برای مثال 95%) نشان دهنده این امر است که نور بیشتری میتواند جهت از بین بردن میکروبها عبور نماید.
ترکیبات متفاوت آلی و معدنی، می تواند نور UV را در کمتر از طول موج 254 نانومتر جذب کرده و انرژی UV را به مقدار قابل توجهی کاهش دهد.
میزان شفافیت لازم آب شرب 85 تا 95 درصد است میتوان برای اطمینان از کیفیت آب، شفافیت آن را مورد آزمایش قرار داد.
نمودار 2 نشان دهنده اهمیت آزمایش شفافیت آب در زمان اندازه گیری UV است.
به منظور بهبود در کیفیت آب قبل از ضدعفونی، فن آوریهای پیشگیری مطرح می گردد. رایج ترین راههای پیشگیری عبارتند از:
- فیلترهای رسوبگیر ( حداقل 5 میکرون) برای گرفتن رسوبهای کم و اندک ساخته شده و نور UV را جذب می نمایند.
- فیلترهای کربنی برای برطرف کردن طعم یا بوی نامطبوع آب و ترکیبات طبیعی در آبهایی که از میزان شفافیت پایین برخوردارند.
- سختی گیر آب به منظور کاهش سختی و مقدار آهن آب که بر روی کوارتز، روکش محافظ لامپ UV، رسوب می نماید.
تا زمانی که فیلتر و سختی گیر ها بتوانند باکتری های آب را از بین ببرند، دستگاههای UV باید به عنوان آخرین راه حل برای ضدعفونی آب محسوب گردد.
پیشنهادات قابل بررسی
تکنولوژی UV به عنوان پدیده ای جدید در بازدهی و کارآیی در سیستم ضدعفونی به اثبات رسیده است.
بهبود و کارآیی رآکتور
اطمینان حاصل نمایید که محفظه آب ( یا رآکتور) بر روی دستگاه UV طوری قرار گرفته است که مقدار اشعه مناسب UV به میکروبها میرسد. در برخی از رآکتورها، بدلیل دور کمی که دارند مقدار اشعه کافی به میکروبها نمی رسد.
CFD مدل مشابه ای است که در بهینه سازی هواپیما و اتومبیل جهت جریان هوا طراحی شده است و می تواند برای طراحی یک رآکتور UV ، مناسب باشد. با تکیه بر خاصیت هیدرولیکی آب، ابعاد رآکتور می تواند در عملکرد بهتر آن مؤثر باشد. نمودار 3 رآکتور مدل CFD را نشان می دهد. هر کدام از خطوط رنگی نشان دهنده خط سیر هر ذره در طول رآکتور می باشد. همچنانکه زمان نگهداری انرژی افزایش می یابد رنگها از آبی به قرمز تغییر می یابد. امروزه از طراحی CFD به منظور بهینه سازی رآکتورها استفاده می شود. با این وجود، محاسبات تئوری باید با آزمایشات عملی اثبات گردد. سازندگان این دستگاهها باید با انجام آزمایشات زیست محیطی به این نتیجه برسند که آیا عملکرد رآکتور UV با توجه به میزان جریان و کیفیت آب در موقعیتهای مختلف به خوبی عمل می کند یا خیر.
تکنولوژی لامپ
اکثر سازندگان، از لامپهایUV با فشار کم استفاده می کنند. برخی از سازندگان در سیستم های فعلی خود، لامپهایی با فشار کم و کارآیی بالا به نام LPHO استفاده می نمایند. لامپهای UV فوق با شدت بالاتر و دوز بهتر برای رآکتورهای کوچکتر با تعداد کمتری لامپ به کار رفته و مقدار آب بیشتری را ضدعفونی میکند. به منظور اطمینان از تداوم عفونی، این لامپها باید به طور سالانه تعویض گردند زیرا با گذشت زمان از کارآیی لامپهای UV نیز کاسته می شود. نکته مهم دیگر این است که واحد دوز اعلام شده برای لامپ باید حداقل واحدی باشد که تا پایان عمر مفید لامپ محسوب میگردد(پس از یک سال استفاده).
برای اطمینان از اینکه مصرف کنندگان از لامپها درست استفاده و محافظت کنند، بر روی برخی از دستگاههای UV یک فرم اخطار سالانه نصب می شود.
توان محصولات
لامپهای UV بایستی از قدرت و توان کافی برای کارآیی بالاتر برخوردار باشند. امروزه بیشتر تولید کنندگان توصیه می کنند که از محصولات الکترونیکی که با انرژی بیشتر و در دماهای پایین تر کار می کنند، استفاده شود. این محصولات هم بیش از اندازه گرم نمیشوند و هم میتوان از آنها در مناطق خشک و گرم استفاده کرد. این محصولات پرقدرت، به طور خودکار در برابر نوسانات برق مقاومت کرده و آن را به یک جریان ثابت در لامپ تبدیل کرده و لامپ مقدار دوز لازم را دریافت می نماید. اینگونه لامپها حتی می توانند در فرکانس های 50 یا 60 هرتز نیز به خوبی عمل نمایند. هم اکنون این محصولات با اطمینان کامل از نحوه عملکرد آن، نیاز الکتریکی کشورها را برآورده می سازد.
اندازه دستگاه
این سؤال مطرح است که بنا بر مورد استفاده UV در ضدعفونی آب، دستگاه UV باید در چه اندازه ای باشد؟
آنچه باید در این خصوص مورد توجه قرار گیرد عبارتند از :
- میزان جریان آب
- مقدار واحد دوز مورد نیاز
- میزان شفافیت آب
تولید کنندگان نیز باید با ارائه یک راهنمایی مناسب، مصرف کننده را در انتخاب یک دستگاه مناسب یاری دهند.
با استفاده از رگلاتورها که میزان حداکثر جریان را محاسبه می کنند، می توان از دستگاه های UV استفاده های گوناگون کرد.؟؟
حس اطمینان
بدلیل طبیعت نامحسوس UV
تحقیق و بررسی در مورد پیشرفتهای فنی در گندزدایی آب با روش UV