دستگاه UV تصفیه و ضدعفونی آب

استفاده از پرتو فرابنفش(UV) در تصفیه و ضد عفونی آب در بخش تصفیه نهایی در واحدهای تصفیه آب صنعتی و تصفیه خانه های بزرگ به دلیل مزایای این فرایند متداول است. شرکت مهندسی فران با تسلط بر دانش تصفیه آب و فرایند ضدعفونی آب توسط پرتو فرابنفش، خدمات تأمین، طراحی و ساخت پکیج های متنوع و در ظرفیتهای مختلف ضدعفونی و گندزدایی آب را با استفاده از پرتو فرابنفش دستگاه UV تصفیه و ضدعفونی آب ارائه می کند.

پرتو فرابنفش دستگاه UV تصفیه و ضدعفونی آب به طیفی از پرتوهای الکترومغناطیس با طول موج ۱۰ الی ۴۰۰ نانومتر اطلاق می شود. این محدوده طول موج کوتاه تر از نورهای قابل رویت برای انسان و بلندتر از پرتو ایکس است. حداقل طول موج قابل رویت انسان ۴۰۰ نانومتر است به همین دلیل انسان قادر به دیدن پرتو فرابنفش نمی باشد..

همه ما روزانه با این پرتو در طول روز مواجه هستیم، چراکه ۱۰ درصد از میزان پرتو الکترمغناطیسی خورشید را پرتو فرابنفش(UV) تشکیل می دهد. پرتو فرابنفش(UV) تولیدی توسط خورشید به قدری زیاد است که اگر توسط اتمسفر زمین فیلتر نمی شد امکان سکونت بر روی کره زمین وجود نداشت.

مهمترین کاربرد دستگاه های مجهز مربوط به پرتو فرابنفش در ضدعفونی و گندزدایی است. خصوصاً در مواردی که میکروارگانیسم ها و پاتوژنها نسبت به کلر یا سایر مواد اکسید کننده مقاوم هستند. امروزه پرتو فرابنفش(UV) کاربرد زیادی در صنایع مختلف نظیر تصفیه آب و فاضلاب، کارخانه های تولید آب میوه، صنایع بسته بندی مواد غذایی، صنایع شیمیایی به عنوان اکسید کننده و کاتالیزر دارد. این سیستم می تواند در تصفیه پساب صنایع رنگرزی به عنوان از بین برنده رنگ و بوی پساب مورد استفاده قرار گیرد. در استخرهای پرورش ماهی به علت حساس بون ماهی ها به مواد شیمیایی ازجمله کلر، پرتو فرابنفش(UV) جایگزین مناسبی برای روشهای دیگر گندزدایی است.

محدوده طیف پرتو UV

با توجه به طول موج های مختلف طیف پرتو های UV ، این طیف با توجه به محدوده طول موج به گروه های زیر تقسیم می شود:

• UVA: طول موج این طیف بین ۳۱۵ الی ۴۰۰ نانومتر و انرژی فوتون ان بین ۳٫۹۴ تا ۳٫۱۰ است.
• UVB: طول موج این طیف بین ۲۸۰ الی ۳۱۵ نانومتر و انرژی فوتون ان بین ۳٫۹۴ تا ۴٫۴۳ است.
• UVC: طول موج این طیف بین ۱۰۰ الی ۲۸۰ نانومتر و انرژی فوتون ان بین ۴٫۴۳ تا ۱۲٫۴ است.
• VUV: طول موج این طیف بین ۱۰ الی ۲۰۰ نانومتر و انرژی فوتون ان بین ۶٫۲ تا ۱۲۴ است.
• EUV: طول موج این طیف بین ۱۰ الی ۱۲۱ نانومتر و انرژی فوتون ان بین ۱۰٫۲۵ تا ۱۲۴ است.

مکانیزم عملکرد UV

مکانیزم عملکرد پرتوفرابنفش(UV) به گونه ای است که پرتو تابیده شده پس از برخورد به میکروارگانیسم ها مستقیما بر روی DNA انها تاثیر می گذارد و در اکثر اوقات باعث فروپاشی بافت تشکیل دهنده انها می شود و در برخی از میکروارگانیسمهای مقاوم از تکثیر آنها جلوگیری می کند. این فرایند توانایی حذف ۹۹٫۹۹ درصد میکروارگانیسم های مضر موجود در آب را بدون اضافه کردن مواد شیمیایی دارد. دستگاه UV می­تواند به عنوان مکمل در دستگاه های تصفیه آب صنعتی به روش اسمز معکوس و یا تصفیه پساب های صنعتی در کنار ازن و آب اکسیژنه قرار گیرد.

مزایای استفاده از سیستم UV در تصفیه آب و فاضلاب

فرایند گندزدایی و ضدعفونی توسط UV بسیار سریع است. از دیگر مزایای این سیستم عدم استفاده از مواد شیمیایی است که می تواند هزینه های بهره برداری را کاهش دهد. عدم تشکیل بستر ته نشین شده و وجود ذرات معلق در سیستم های تصفیه آب و فاضلاب از دیگر مزایای این سیستم می باشد.

تأثیر فرایندهای گندزدایی بر کیفیت ظاهری آب آشامیدنی بسیار حایز اهمیت است. بارزترین ویژگی دستگاه UV تصفیه آب، عدم تغییر طعم و بوی آب است که مزیتی نسبت به دیگر روشهای گندزدایی است. افزون بر این دستگاه پرتوفرابنفش(UV) نیاز به فضای زیادی ندارد و هزینه اولیه پروژه را کاهش می دهد. این فرایند می تواند به صورت اتوماتیک بدون نیاز به نیروی انسانی کار کند. مصرف کم انرژی این سیستم نسبت به سایر فرایند های تصفیه از دیگر مزایای UV به حساب می اید. بیشتر روش های تصفیه و گندزدایی آب و فاضلاب تاثیر مخربی بر روی محیط زیست اطراف خود می گذارند که می توان با جایگزین کردن UV به جای انها جلوی اسیب رساندن به طبیعت را گرفت.

دستگاه UV تصفیه و ضدعفونی آب صنعتی

دستگاه های پرتوفرابنفش(UV) لوله ای شرکت فران شامل یک محفظه فلزی لوله ای از جنس استنلس استیل ۳۰۴ و یا ۳۱۶ است که در داخل این محفظه یک پایپ شیشه ای(کوارتز) قرار دارد که وظیفه محافظت از لامپ پرتوفرابنفش(UV) را دارد. لامپ پرتوفرابنفش(UV) در داخل کوارتز قرار می گیرد که با توجه به میزان الودگی و شدت جریان، طول موج و شدت تابش ان مشخص می شود. لامپ پرتوفرابنفش(UV) های شرکت فران شامل اداپتور مجزا بوده که با داشتن یک نمایشگر بر روی ان طول عمر و عملکرد لامپ UV مشخص می شود.

طول عمر لامپ UV که در محفظه تصفیه قرار دارد به طور مؤثر حدود ۱ سال (۹۰۰۰ ساعت) تحت شرایط معمول بهره برداری است. لامپ می تواند پس از این دوره نیز نور بدهد اما میزان اثربخشی و راندمان گندزدایی آن کاهش می یابد. به همین منظور لازم است که پس از این مدت لامپ UV تعویض شود.

نحوه طراحی دستگاه UV تصفیه و ضدعفونی آب

طراحی فرایند گندزدایی آب یا پساب به منظور استفاده از پرتو فرابنفش(UV) مستلزم تعیین شدت و طول موج پرتو فرابنفش است. دبی، آنالیز فیزیکی، نوع و مقدار آلودگی باکتریایی، ویروسی و میکربی آب یا پساب از عوامل تعیین کننده در طراحی و انتخاب دستگاه UV است. چگونگی پرتودهی، نوع تماس لامپ UV با سیال و زمان پرتودهی نیز از عوامل بسیار موثر در راندمان گندزدایی هستند. پارامتر مهم دیگر در انتخاب مشخصات کیفی لامپ، شاخص کیفی مورد نیاز برای ضدعفونی و گندزدایی آب یا پساب است. آب مورد نیاز برای ساخت فراورده های دارویی، مواد غذایی و شرب از لحاظ شاخصهای کیفی آلودگی بیولوژیکی با یکدیگر متفاوت هستند و به طور طبیعی این تفاوت منجر به تغییر طراحی فرایند و نوع لامپ UV می شود.

تصفیه نهایی آب با کمک پرتو فرابنفش

تصفیه نهایی، فرایند انتهایی تصفیه آب آشامیدنی پس از فرایندهای اولیه و ثانویه تصفیه آب است. گندزدایی و عاری سازی آب آشامیدنی از آلودگیهای بیولوژیکی یکی از اهداف تصفیه نهایی آب شرب است. این فرایند از طریق تزریق مواد شیمیایی اکسید کننده نظیر ترکیبات کلر، ازن و … یا از طریق پرتودهی فرابنفش انجام می شود.

پرتوهای فرابنفش از طریق تخریب سلول میکروارگانیسم ها، شمارش انواع آلودگیهای بیولوژیکی را در آب کاهش می دهند. به طور معمول این مرحله از فرایند تصفیه در انتهای زنجیره فرایندهای تصفیه قرار دارد و پس از آن آب به خط لوله یا مخازن ذخیره هدایت می شود.

شرایط اثربخشی فرایند گندزدایی با پرتودهی فرابنفش

راندمان ضدعفونی از طریق پرتودهی UV وابسته به مشخصات کیفی آب خصوصاً آنالیز فیزیکی آب است. دستیابی به حداکثر راندمان گندزدایی نیازمند شرایط زیر به عنوان پیش نیاز از بین بردن آلودگیهای بیولوژیکی  و پاتوژنهای بیماری زا است.

• کاهش کدورت آب به کمتر از یک NTU
• کاهش اندازه ذرات معلق آب به کمتر از ۵ میکرومتر
• کاهش SDI آب به کمتر از سه
• کاهش غلظت آهن سه ظرفیتی نامحلول
• کاهش غلظت اکسید منگنز نامحلول

وجود ذرات معلق نامحلول در آب به عنوان یک مانع فیزیکی از رسیدن پرتوی فرابنفش به پاتوژنها جلوگیری می کند و اثربخشی فرایند گندزدایی را کاهش می دهد. ذرات معلق ناشی از ترکیبات آهن و منگنز به دلیل بار الکتریکی یونها، پاتوژنها را جذب می کنند. درنتیجه شانس رسیدن پرتو فرابنفش به پاتوژنهای جذب شده و تجمع یافته در گرداگرد ترکیبات نامحلول آهن و منگنز کاهش می یابد. درصد حذف پایینتر پاتوژنها به معنای کاهش اثربخشی فرایند گندزدایی با UV است.

شایان ذکر است که فرایند گندزدایی با UV تنها قابلیت حذف پاتوژنهای بیماری زا و آلودگیهای بیولوژیکی آب نظیر باکتری، ویروس، میکروب و … را دارد. حذف آلودگیهای شیمیایی نظیر BOD و COD توسط پرتودهی تنها با پرتو فرابنفش میسر نیست. برای حذف فلزات سنگین یا ترکیبات مضر شیمیایی آب برای بدن انسان نیز بهره گیری از UV به تنهایی موثر نخواهد بود.

شرکت فران تأمین کننده انواع مختلف دستگاه های UV تصفیه و ضدعفونی آب و طراح پکیج های گندزدایی و تصفیه آب با فرایندهای مختلف از جمله پرتوفرابنفش است.

Prepared by: Faran process & energy company, R&D department, M. Shokouhfar