روش های ضدعفونی آب

میکروارگانیسم ها موجودات زنده میکروسکوپی هستند که در نقاط مختلف زمین از جمله آب وجود داشته و زندگی می کنند. میکروارگانیسم ها هم بصورت طبیعی ممکن است در منابع آبی یافت شوند و هم به دلیل مداخلات انسانی مانند ورود فاضلاب انسانی و حیوانی به این منابع راه یابند.

برخی از انواع میکروارگانیسم ها ممکن است برای سلامتی انسان ضرر داشته باشند که اصطلاحاً به این گروه میکروارگانیسم ها، "بیماریزا" (Pathogen) گفته می شود. مصرف آب حاوی این نوع میکروارگانیسم ها بدون انجام عملیات تصفیه مناسب می تواند منجر به مشکلات و بیماری هایی مانند اسهال و موارد دیگر شود.

میکروارگانیسم های بیماریزا معمولاً به سه دسته کلی زیر قابل تقسیم هستند:

- باکتری ها (Bacteria): مانند "اشرشیا کلیفرم (E. coli)" و "وبا"

- ویروس ها (Viruses): مانند "هپاتیت A" و "فلج"

- انگل ها (Protozoa): مانند "کریپتوسپوریدیوم" و "ژیاردیا"

 

متداولترین میکروارگانیسم های بیماریزا

 

در ادامه به معرفی بیشتر تعدادی از این میکروارگانیسم ها می پردازیم:

 

اشرشیا کلیفرم (E Coli)

 

E.-Coli

 

باکتری اشرشیا کلیفرم یا E. Coli معمولاً در روده های گاو زیست کرده و توسط پساب و یا سیلاب ها از مناطق کشاورزی و دامی می تواند وارد منابع آبی شود.

در صورتی که این باکتری از طریق مصرف آب آلوده وارد بدن شود، یک ماده سمی تولید و موجب بیماری و ناراحتی شدید دستگاه گوارش در فرد مبتلا خواهد شد.

 

کریپتوسپوریدیوم (Cryptosporidium)

 

Cryptosporidium

 

کریپتوسپوریدیوم، یک نوع انگل است که موجب اسهال در فرد می شود . پوسته خارجی این انگل تقریباً غیر قابل نفوذ بوده و به همین دلیل در برابر کلر مقاوم است.

 

ژیاردیا (Giardia)

 

Giardia

 

ژیاردیا نیز مانند کریپتوسپوریدیوم، یک انگل میکروسکوپی است که در صورت وارد شدن به دستگاه گوارش باعث ناراحتی و اسهال شدید در فرد می شود. ژیاردیا به واسطه داشتن پوسته بیرونی مقاوم، می تواند مدت ها در محیط و بدن فرد میزبان زنده باقی بماند. پوسته بیرونی این انگل نیز مانند کریپتوسپوریدیوم باعث مقاوم بودن آن در برابر کلر است.

 

هپاتیت آ (Hepatitis A)

 

Hepatitis-A

 

هپاتیت "A" یک بیماری مسری کبدی است که به دلیل در معرض قرار گرفتن آن در کنار ویروس هپاتیت "A" است. شدت بیماری هپاتیت "A" متغیر بوده و می تواند بین چند هفته تا چند ماه طول بکشد.  

ورود حتی مقدار بسیار کم فاضلاب مدفوع انسانی فرد مبتلا به این بیماری به منابع آبی می تواند باعث آلودگی شدید شود. 

 

ویروس های روده ای بیماریزا

 

ویروس های بیماریزای روده ای (Enteric Viruses) از نظر اندازه معمولاً در بازه ای بین 20 تا 350 نانومتر قرار دارند. با توجه به این سایز کوچک و بار الکتریکی متفاوت سطح آنها، حذف این ویروس ها از آب بوسیله فیلتراسیون فیزیکی بسیار مشکل است.

ویروس های بیماریزا می توانند سالهای سال در آب های زیرزمینی زنده بمانند. این ویروس ها حتی در خارج از بدن میزبان و علیرغم عدم تکثیر، قابلیت زنده ماندن به مدت زمان طولانی را دارند.

این ویروس ها علاوه بر قابلیت زندگی طولانی مدت، قادر به جابجایی مسافت های طولانی (صدها و هزاران متر) در داخل سفره های آب زیرزمینی هستند. این مهاجرت در یک بازه زمانی کوتاه چند روزه و یا حتی چند ساعته انجام می گیرد. به همین دلیل است که در صورت وجود منشاء آلودگی ویروسی در فاصله طولانی از چاه آب، امکان نفوذ آن به آب کاملاً محتمل خواهد بود.

ویروس ها عفونی ترین نوع میکروارگانیسم ها به شمار می روند. ورود مقادیر حتی جزئی ویروس بیماریزا به بدن، می تواند منجر به ایجاد بیماری در یک فرد سالم شود.

 

virus-in-water

 

مهمترین منشاء ورود ویروس های روده ای به آب، ناشی از مدفوع انسان و حیوان است. آلودگی مدفوعی می تواند از مسیرهای زیر وارد منبع آب مصرفی شود:

- سیستم های سپتیک به دلیل استهلاک، نشتی و یا نگهداری نامناسب

- نفوذ آب های سطحی به آب های زیرزمینی

- نشتی سیستم های فاضلاب بهداشتی

- پساب تصفیه خانه های فاضلاب

- خروجی تالاب های فاضلاب

طبق یک گزارش و بررسی انجام شده، در بین 35% تا 78% چاه های خصوصی که در نزدیکی سیستم های سپتیک قرار گرفته اند، ویروس های روده ای مشاهده شده اند.

ویروس های بیماریزا در انواع منابع آبی می توانند وجود داشته باشند:

-آب سطحی: وجود ویروس های بیماریزا در آبهای سطحی (مانند آب رودخانه و چشمه) بسیار شایع است. مقدار ویروس ها بر حسب زمان و مکان آب سطحی نیز می تواند متغیر باشد.

- آب زیرزمینی: ویروس های بیماریزا می توانند در انواع سفره های زیرزمینی محدود و نامحدود وجود داشته باشند. البته حضور و مقدار ویروس ها ممکن است بر حسب زمان تغییر کند.

برخی بررسی ها نشان داده است که چاه های کم عمق و چاه های با دیواره های ترک خورده، از ریسک بالایی برای نفوذ ویروس های روده ای به داخل آنها برخوردارند.

- آب شهری: ویروس های بیماریزا ممکن است به واسطه نوسانات فشار ناشی از ساخت، تعمیرات چاه ها و یا سیلاب های زیرزمینی وارد سیستم توزیع آب شهری شوند.

علیرغم اینکه در سیستم تصفیه آب شهری از کلر به عنوان ماده ضدعفونی کننده استفاده می شود، تحقیقات و بررسی نشاندهنده عدم توانایی این ماده برای از بین بردن برخی ویروس ها و انگل های بیماریزا در آب است. (در ادامه به بررسی این موضوع پرداخته خواهد شد.)

 

بکارگیری روش تصفیه مناسب آب جهت از بین بردن ویروس های بیماریزا

 

برای از بین بردن احتمال وجود ویروس های بیماریزا در آب و مشکلات ناشی از آن، پیشنهاد می شود که یک برنامه جامع تصفیه از ورودی ساختمان تا نقطه مصرف پیش بینی شود.

در قدم اول پیشنهاد می شود بررسی ها و اقدامات زیر مد نظر قرار گیرد:

- منابع احتمالی آلودگی های مدفوعی نزدیک محل چاه را شناسایی کنید.

- از وضعیت حفر و ساختار بدنه چاه تأمین آب مصرفی و ریسک نفوذ ویروس از طریق دیواره های ترک خورده آگاه باشید.

- از وضعیت سپتیک تانک های نزدیک محل چاه آگاهی داشته باشید.

- هر گونه عامل و یا شرایطی که موجب ورود احتمالی ویروس به چاه می شود را شناسایی نمائید.

احتمال ورود ویروس های بیماریزا به آب چاه در صورت بروز مشکلات آب و هوایی، سیل و یا سرریز آبهای سطحی به شدت افزایش پیدا می کند. در صورت چنین اتفاقاتی، حتماً میزان "کلیفرم کل" (Total Coliform) و باکتری "اشریشیا کلی" (E. coli) را اندازه گیری نمائید.

- مقدار "کلیفرم کل" نشاندهنده وضعیت کلی سلامت آب است.

- در صورت وجود E. Coli در نتیجه آزمایش، احتمال آلودگی مدفوعی و وجود ویروس های بیماریزا در آب بسیار بالا خواهد بود.

- البته توجه به این نکته ضروری است که حتی عدم وجود "کلیفرم" و "E. Coli" در نتیجه آزمایش آب به معنی منتفی بودن احتمال حضور ویروس های بیماریزا در آب نیست.

 

روش های از بین بردن ویروس های بیماریزای آب

 

روش ها و سیستم های مختلفی برای ضدعفونی و از بین بردن میکروارگانیسم های موجود در آب (اعم از باکتری، ویروس، انگل و قارچ) وجود دارند که هر کدام از آنها دارای مزایا و معایب خاص خود می باشد.در این مقاله به معرفی سه روش متداول ضدعفونی آب پرداخته می شود:

- ضدعفونی آب با کلر

- ضدعفونی آب با اشعه ماوراء بنفش

- ضدعفونی آب با ازن

البته هر روشی دارای مزایا و معایبی است که در ادامه به بررسی آنها پرداخته خواهد شد:

 

ضدعفونی آب با روش کلرزنی

 

کلر یک ماده ضدعفونی کننده قوی است که می تواند باعث از بین رفتن و یا غیر فعال کردن میکروارگانیسم های بیماریزای فوق شود. فرآیند کلرزنی، به معنی اضافه کردن کلر به آب آشامیدنی جهت از بین بردن و یا غیرفعال کردن میکروارگانیسم ها از جمله میکروارگانیسم های بیماریزا است. هرچند، کلر یک ماده ضدعفونی کننده قوی است، اما قادر به از بین بردن تمامی میکروارگانیسم های بیماریزا نمی باشد.

بصورت کلی می توان گفت که کلر در برابر باکتری ها بیشتری اثربخشی را دارد. اما در برابر برخی انواع ویروس ها کم تر اثربخش بوده و در برابر برخی از انواع انگل ها نیز اثربخشی بسیار ناچیزی دارد. میران اثربخشی کلر در برابر سه دسته اصلی میکروارگانیسم ها را می توان در قالب شکل زیر نشان داد:

 

Effectiveness-of-Chlorine-against-different-types-of-microorganisms

 

انگل ها ممکن است با تشکیل پوسته هایی مانند کیست (cyst) و یا تخمک (oocyst) مدت زیادی بتوانند در محیط پایدار بمانند. به همین دلیل این موجودات در برابر کلر پایداری زیادی از خود نشان می دهند. بنابراین در خصوص ضدعفونی آب های حاوی این انگل ها مانند انگل "کریپتوسپوریدیوم" می بایست توجه ویژه ای داشته و از سایر روش های ضدعفونی مانند استفاده از دستگاه ضدعفونی کننده اشعه ماوراء بنفش (UV) استفاده نمود.

 

مقدار کلر

 

منظور از مقدار کلر (chlorine dose)، میزان کلر اضافه شده و یا غلظت کلر موجود در آب است. مقدار کلر موجود در آب با واحد میلی گرم بر لیتر (mg/lit) بیان می شود. به عنوان مثال، منظور از غلظت کلر 1 میلی گرم در لیتر به این معناست که در هر لیتر آب، 1 میلی گرم کلر وجود دارد.

 

ترکیب های مختلف کلر در آب

 

زمانی که کلر به آب اضافه می شود، ترکیب های مختلفی از کلر در آب به وجود می آید. این ترکیب ها را می توان بصورت خلاصه در شکل زیر مشاهده نمود:

 

Varoius-forms-of-chlorine-in-water

 

همانطور که قبلاً اشاره شد، کلر یک ماده شیمیایی بسیار قوی است و تمایل زیادی برای ترکیب شدن با سایر مواد دارد. بنابراین، کلر به سرعت با مواد آلی و غیر آلی موجود در آب از جمله میکروارگانیسم ها و مواد فلزی ترکیب می شود. میزان کلر موجود در آب پس از ترکیب شدن با این مواد کاهش می یابد. به مقدار کلری که پس از تزریق، با مواد آلی و غیرآلی موجود در آب ترکیب می شود، "کلر مصرف شده" (Chlorine Demand) گفته می شود.

پس از مصرف اولیه بخشی از کلر (کلر مصرف شده)، مقداری کلر بصورت ترکیب نشده در آب باقی ماند که به آن "کلر کل" (Total Chlorine) گفته می شود.

کلر کل، خود به دو بخش اصلی تقسیم می شود:

- کلر ترکیب شده (Combined Chlorine): این بخش از کلر ضمن ترکیب کلر با مواد آلی و ترکیبات نیتروژن از جمله آمونیاک ایجاد می شود که خاصیت ضدعفونی کنندگی ضعیفی دارد.

- کلر آزاد (Residual Chlorine): بخشی از کلر که بصورت ترکیب نشده در آب باقی می ماند، آمادگی ترکیب با میکروارگانیسم ها را داشته و مهمترین بخش کلر برای ضدعفونی آب به شمار می رود. کلر آزاد کاملاً خاصیت ضدعفونی کنندگی داشته و میزان آن در آب یک پارامتر بسیار مهم برای سنجش اثربخشی ضدعفونی به شمار می رود.

 

مقدار کلر آزاد مجاز در آب آشامیدنی

 

وجود مقدار کافی "کلر آزاد" در آب نشاندهنده دو موضوع مهم است:

- مقدار کلر تزریق شده اولیه کافی بوده و می توان اطمینان داشت که آب بصورت کامل ضدعفونی شده است.

- در صورت ورود مجدد آلودگی و میکروارگانیسم های بیماریزا، با وجود کلر آزاد تا حدی از آب محافظت می شود.

وجود میزان کافی کلر آزاد در آب, عامل مهمی برای پیشگیری از آلودگی مجدد آب توسط میکروارگانیسم ها به شمار می رود. طبق نظر سازمان بهداشت جهانی (WHO)، حداقل میزان مجاز کلر آزاد در آب در نقطه مصرف 0.2 mg/lit و حداکثر آن 5 mg/lit تعیین شده است. البته با توجه به اینکه میزان بالای کلر ممکن است از نظر طعم و بو برای مصرف کننده کمی ناخوشایند باشد، توصیه شده است که مقدار تزریق کلر در حدی تنظیم شود که نهایتاً کلر آزاد در نقطه مصرف در بازه 0.2 – 0.5 mg/lit قرار داشته باشد.

البته همانطور که گفته شد، مقدار پیشنهادی فوق برای نقطه مصرف است. لذا در نقطه تزریق با توجه به مصرف کلر در مسیر انتقال و مخازن جهت ضدعفونی، مقدار کلر آزاد در بالادست نقطه مصرف باید بالاتر باشد تا از وجود حداقل 0.2 mg/lit کلر آزاد در زمان مصرف اطمینان وجود داشته باشد.

 

رابطه میزان کلر مورد نیاز و آلودگی آب

 

بصورت کلی، هر چه آب کثیف تر و آلوده تر باشد، حاوی مواد آلی و معدنی بیشتری بوده و طبعاً نیاز به مصرف کلر بالاتری دارد. این رابطه را می توان به صورت شماتیک در شکل زیر مشاهده نمود:

 

Clean-Water-vs-Dirty-Water

 

کلر مورد نیاز جهت ضدعفونی آب با تغییر کیفیت آب، تغییر خواهد کرد. تغییرات کیفیت آب می تواند به دلایل مختلفی از جمله موارد زیر اتفاق بیفتد:

- تغییرات فصلی در منبع آب (مانند رشد جلبک ها در تابستان و افزایش کدورت آب در زمان های بارندگی)

- تغییرات شدید آب و هوایی و زیست محیطی (مانند طوفان، سیل، زمین لرزه و آتش سوزی)

- عملکرد نامناسب بخشی از سیستم های تصفیه آب (مانند فرآیندهای شفاف سازی و فیلتراسیون در تصفیه خانه ها)

بنابراین بررسی کیفیت آب پیش از اضافه نمودن کلر، از اهمیت بالایی برخوردار بوده و می تواند موجب تغییر مقدار تزریق کلر در آب شود.

تأثیر مجموعه عوامل فوق بر اثربخشی ضدعفونی آب با کلر را میتوانید بصورت شماتیک در شکل زیر ملاحظه کنید:

 

 Chlorine-concentration-vs-disinfection

 

علاوه بر عوامل فوق و همانطور که در ابتدای این مقاله توضیح داده شد، نوع میکروارگانیسم هم تأثیر زیادی بر روی موفق بودن فرآیند ضدعفونی آب دارد. از بین بردن برخی انواع ویروس ها و انگل ها (مانند ژیاردیا) نسبت به باکتری های عادی نسبت به نیاز به کلر و زمان تماس بیشتری دارد. در مورد برخی از انواع خاص انگل ها (مانند کریپتوسپوریدیوم) به قدری نیاز به کلر و زمان تماس بالایی خواهد بود که عملاً استفاده از کلر برای از بین بردن آنها توجیه پیدا نمی کند.

 

برای اثربخش بودن ضدعفونی آب آشامیدنی با کلر حتماً موارد زیر می بایست مد نظر قرار داده شود:

- کدورت آب: ترجیحاً کمتر از 1 NTU و نهایتاً کمتر از 5 NTU

در آب با کدورت بالای 5 NTU مقدار کلر و زمان تماس می بایست افزایش قابل توجهی داشته باشد.

- pH آب: کمتر از 8

در آب با pH بالای 8، مقدار کلر و زمان تماس می بایست افزایش قابل توجهی داشته باشد.

- زمان تماس: حداقل 30 دقیقه برای حالتی که pH آب زیر 8 و مقدار کلر بیشتر از 0.5 mg/Lit است.

- مقدار کلر آزاد در آب آشامیدنی در نقطه مصرف می بایست حداقل 0.2 mg/Lit و ترجیحاً کمتر از 0.5 ppm باشد.

- مقدار کلر آزاد در نقطه مصرف نباید از 5 ppm بیشتر باشد.

 

 

Chlorination-Installation

 

 

ضدعفونی آب با استفاده از اشعه ماوراء بنفش (UV)

 

اشعه ماوراء بنفش (UV)، بخشی از طیف نوری است که توسط خورشید تولید و به سمت زمین گسیل می شود. طیف اشعه ماوراء بنفش، دارای فرکانس بالاتر از نور مرئی و پائین تر از اشعه ایکس می باشد. طول موج اشعه ماوراء بنفش بصورت کلی در ناحیه بین 100 نانومتر و 400  نانومتر قرار می گیرد. این بخش نیز به سه ناحیه تقسیم می شود:

-  UV-A  : بین 320 تا 400 نانومتر

-  UV-B  : بین 290 تا 320 نانومتر

-  UV-C  : بین 220 تا 290 نانومتر

UV-Spectrum-800-500

 

 

طول موج نور اشعه ماوراء بنفش به چندین بازه تقسیم می شود که عبارتند از UVA، UVB و UVC. طول موج UVB باعث ایجاد سوختگی در پوست انسان می شود. اما طول موج UVC طول موجی است که در آن باکتری ها از بین رفته و لذا از این طول موج در لامپ های یو وی ضدعفونی آب استفاده می شود. طول موج UVC  باعث تخریب پیوند مولکولی DNA  میکروارگانیسم ها شده و با تشکیل پیوند مولکولی جدید، امکان رشد و تکثیر آنها گرفته شده و عملاً باکتری ها و ویروس ها از بین می روند.

اشعه ماوراء بنفش ناحیه UV-C، دارای خاصیت میکروب کشی بسیار بالایی است. اما متأسفانه این بخش از نور بعد از ارسال از سمت خورشید، در اتمسفر زمین جذب شده و به سطح زمین نمی رسد. بنابراین، برای استفاده از خواص آن لازمست تا بصورت مصنوعی و توسط لامپهای UV تولید شود.

اساس کار دستگاه های ضدعفونی کننده ماوراء بنفش (UV) بر پایه تابش نور ماوراء بنفش بر آب چاه و یا آبهای سطحی (مانند چشمه) و از بین بردن میکروارگانیسم های بیماریزای موجود در آن است. استفاده از اشعه ماوراء بنفش، روشی بسیار ساده و در عین حال مؤثر برای از بین بردن باکتری ها از جمله باکتری کلیفرم، ویروس ها و انگل های بیاریزا در آب بشمار می رود.

وجود میکروارگانیسم ها در آب، یک خطر بالقوه بسیار جدی برای سلامتی به شمار می رود. از آنجائیکه احتمال وجود باکتری، ویروس و انگل های مختلف بیماریزا در آب های غیر تصفیه شده وجود دارد، ضدعفونی کردن آب پیش از استفاده از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است.

بسیاری از آب های سطحی و آب های چاه حاوی میکروارگانیسم های مختلفی هستند. هرچند، چاه هایی که با روش اصولی حفر و ساخته شده اند معمولاً مشکل باکتری نداشته و علاوه بر آن، امکان نفوذ آبهای سطحی نیز به داخل آنها وجود ندارد. اما به هر صورت، امکان وجود میکروب در آنها به صفر نرسیده و توصیه می شود که کسانی که از آب چاه استفاده می کنند، بهتر است سالی یک بار آب چاه را مورد آزمایش میکروبی (از جمله باکتری کلیفرم) قرار دهند.

استفاده از نور اشعه ماوراء بنفش (UV) یکی از بهترین روش های ضدعفونی آب حاوی میکروارگانیسم ها (مخصوصاً برای آب های سطحی و آب چشمه) به شمار می رود.

در سالیان گذشته، مرسومترین روش ضدعفونی آب استفاده از کلر بوده است. اما مشکلات مهمی در استفاده از کلر وجود دارد که از مهمترین آنها می توان به وجود مواد شیمیایی تولید شده جانبی واکنش آب با کلر (مانند THM) و همچنین احتمال خوردن و استشمام کلر آزاد موجود در آب که هر دو برای سلامتی مضر هستند، اشاره نمود.

اساس کار دستگاه یو وی، در معرض قرار دادن دیواره سلولهای میکروارگانیسم ها با نور شدید ماوراء بنفش است. این کار باعث تخریب ماده ژنتیک میکروب شده و از رشد و تکثیر آن جلوگیری می کند. عملاً این اتفاق به مثابه سوخته شدن شدید میکروارگانیسم و عدم امکان رشد آن می شود. نور اشعه ماوراء بنفش، روی DNA سلولهای میکروارگانیسم ها اثر گذاشته و باعث غیرفعالسازی و عدم تکثیر آنها می شود. بنابراین، باید توجه داشت که اشعه ماوراء بنفش، میکروب ها را از آب حذف نمی کند. بلکه با ایجاد تغییر در DNA، آنها را غیرفعال کرده و به این ترتیب خطر آنها برای بدن را از بین می برد. لذا استفاده از دستگاه یو وی برای ضدعفونی آب به دلیل عدم اضافه کردن هیچگونه مواد شیمیایی در داخل آب، گزینه ای مناسب بشمار می رود که البته انتخاب و استفاده صحیح از آن نیازمند ملاحظاتی می باشد.

 

DNA Destruction by UV Light

 

 

اجزای اصلی دستگاه اشعه ماوراء بنفش (UV)

 

 

اجزای-دستگاه-یووی

 

دستگاه های ضدعفونی کننده آب با اشعه ماوراء بنفش (UV) معمولآً از چند بخش اصلی تشکیل شده اند:

1- اتصالات آب ورودی و خروجی تعبیه شده روی بدنه دستگاه

2- بدنه دستگاه که عمدتاً از جنس استنلس استیل است تا ضمن بازتابش نور، عملکرد دستگاه در بهترین حالت قرار داشته باشد.

3- لامپ یو وی

4- شیشه کوارتز به همراه دو عدد اورینگ که به عنوان محافظ لامپ بوده و آب در داخل بدنه و در اطراف آن جریان پیدا می کند.

5- درپوش دستگاه جهت باز و بسته کردن در زمان تعویض لامپ و یا شیشه کوارتز در دو سمت دستگاه

6- پایه های نگهدارنده بصورت نصب شده روی دستگاه و یا جداگانه

7- ترانس و بالاست تنظیم کننده جریان برق و چراغ نمایشگر وضعیت کارکرد لامپ

8- تابلوی کنترلی و تایمر (در صورت درخواست مشتری) جهت مشخص بودن وضعیت کارکرد دستگاه و مدت زمان باقیمانده عمر لامپ یو وی

 

مزیت های استفاده از اشعه ماوراء بنفش در ضدعفونی آب

 

استفاده از دستگاه اشعه ماوراء بنفش (UV) برای ضدعفونی آب نسبت به روش های قدیمی تر مانند کلرزنی دارای مزیت های مهمی است که از جمله آنها می توان به موارد زیر اشاره نمود:

- اثربخشی بالا: در صورت انتخاب نوع و سایز مناسب دستگاه یووی، تقریباً تمامی میکروارگانیسم های موجود در آب از بین می روند.

- هزینه عملیاتی پایین: دستگاه های یو وی تنها با برق کار کرده و لامپ های دستگاه تنها (حداکثر) یکبار در سال تعویض می شوند.  

- ایمنی و بهداشت بالا: دستگاه یو وی هیچگونه مواد شیمیایی به آب اضافه نمی کند. بنابراین نگرانی بابت تزریق زیاد، ترکیبات جانبی مضر و یا ایجاد خورندگی که در ضدعفونی با کلر و یا ازن وجود دارد، در استفاده از این دستگاه وجود ندارد.

- نصب و عملکرد آسان: نصب دستگاه های یو وی ساده بوده و عملکرد آنها بصورت اتوماتیک است. با در نظر داشتن شرایط پیش تصفیه مناسب، دستگاه یو وی بصورت خودکار در مدار قرار گرفته و نیازی به اپراتور نخواهد داشت.

 

مقدار تابش مناسب اشعه یو وی

 

یکی از مهمترین پارامترهای مهم در تعیین دستگاه یو وی مناسب، مقدار (Dosage) تابش است که با واحد میلی ژول بر سانتیمتر مربع (mJ/cm2) بیان می شود. این پارامتر نشان دهنده میزان نفوذ اشعه و خاصیت میکروب کشی آن در آب است. مقادیر توصیه شده برای مقدار تابش، بسته به نوع منبع و میزان احتمالی آلودگی آب و نیز مورد استفاده آن دارد. بصورت کلی، سه مقدار توصیه شده اصلی توسط استانداردهای NSF و EPA به شرح زیر می باشند:

- مقدار تابش 16 mJ/cm2 برای دستگاه یو وی استاندارد و مناسب برای ضدعفونی آب شهری

- مقدار تابش 30 mJ/cm2 برای ضدعفونی آب چاه با احتمال وجود آلودگی میکروبی

- مقدار تابش 40 mJ/cm2 برای ضدعفونی کامل هر نوع آب آلوده اعم از آب شهری، آب چاه و یا آب سطحی

 

 

 

 

 

 دستگاه اشعه ماوراء بنفش

 

ضدعفونی آب با استفاده از گاز ازن

 

استفاده از گاز ازن و دستگاه ازن ژنراتور برای ضدعفونی آب و از بین بردن باکتری ها، ویروس ها و همچنین حذف آهن و منگنز از آب روز به روز بیشتر مورد استفاده قرار گرفته و به دلیل قدرت بیشتر اکسیداسیون ازن نسبت به کلر و نگهداری و بهر برداری ساده تر، مورد استقبال گسترده ای قرار گرفته است.

 مدت زمان مورد نیاز برای ضدعفونی و اکسیداسیون مواد در آب توسط ازن نسبت به کلر با غلظت تزریق مشابه، حدود 1/6 است که این سرعت بالا، یک مزیت مهم در استفاده از ازن بجای کلر محسوب می شود. البته سرعت اکسیداسیون به عواملی مانند دما و pH آب نیز بستگی دارد.

ازن گازی بسیار ناپایدار بوده و پس از گذشت چند دقیقه (نهایتاً 30 دقیقه) تجزیه شده و از بین می رود. البته سرعت تجزیه ازن نیز به عواملی مانند شیمی آب، دما و pH بستگی دارد.

 

روش های تولید گاز ازن

 

روش تولید گاز ازن

دو روش اصلی برای تولید گاز ازن وجود دارد:

- روش تخلیه الکتریکی (Corona Discharge)

- نور ماوراء بنفش (Ultraviolet Light)

 

تولید ازن با روش تخلیه الکتریکی

 

روش تخلیه الکتریکی، اثربخش ترین و قویترین روش تولید گاز ازن محسوب می شود. در این روش یک قوس الکتریکی بین دو الکترود غیر همنام (کاتود و آنود) در هوا ایجاد شده و باعث تجزیه بخشی از مولکول های اکسیژن می گردد. اتم های جدا شده اکسیژن ضمن پیوند مجدد با سایر مولکول های اکسیژن، تشکیل مولکون ازن را می دهند.

 

روش تولید گاز ازن

 

الکترودهای به کار رفته در این روش، برای پخش قوس الکتریکی در هوا استفاده می شوند تا بخش بیشتری از ملکولهای اکسیژن داخل محفظه شکسته و تشکیل گاز ازن دهند.

اگر بجای هوا که تنها 20% آن را اکسیژن تشکیل داده است، از اکسیژن خالص به عنوان ورودی دستگاه ازن ژنراتور استفاده شود، قطعاً حجم ازن تولیدی افزایش قابل توجهی خواهد داشت.

نکته مهمی که در استفاده از هوا به عنوان تغذیه ازن ژنراتور می بایست در نظر گرفته شود، این است که هوای ورودی می بایست عاری از "رطوبت" بوده و به همین دلیل، در برخی موارد از دستگاه های رطوبت زدای هوا در ورودی ازن ژنراتورها استفاده می شود.

 

روش تولید گاز ازن

 

جنس الکترودها معمولاً از سرامیک، شیشه و یا کوارتز بوده و شکل محفظه ها نیز بصورت صفحات تخت و یا مخروطی گرد می باشد. جنس محفظه ها نیز عمدتاً از موادی مانند استنلس استیل و یا آلومینیوم که در برابر ازن مقاوم هستند، ساخته می شوند.

 

تولید ازن با روش اشعه ماوراء بنفش (UV)

 

در این نوع دستگاه های ازن ژنراتور، از نور لامپ اشعه ماوراء بنفش (معمولاً با طول موج حدود 185 نانومتر) برای شکستن پیوند مولکول اکسیژن و تشکیل گاز ازن استفاده می شود.

 

روش تولید گاز ازن

 

این دستگاه ها معمولاً از یک محفظه استنلس استیل و یا آلومینیومی که در داخل آن یک لامپ UV قرار دارد، تشکیل شده اند. هوا و یا اکسیژن به داخل این دستگاه ها تزریق و ضمن در معرض قرار گرفتن جلوی نور اشعه ماوراء بنفش، باعث تولید گاز ازن می شوند.

دستگاه های تولید ازن بوسیله نور اشعه ماوراء بنفش، دستگاه های ارزانتر و ساده تری نسبت به دستگاه های تولید ازن با روش تخلیه الکتریکی هستند. اما میزان و خلوص گاز ازن تولیدی آنها نسبت به روش تخلیه الکتریکی کمتر است.

دستگاه های ازن ژنراتوری که با روش اشعه ماوراء بنفش کار می کنند، از اجزای زیر تشکیل می شوند:

- یک محفظه از جنس آلومینیوم یا استنلس استیل

- لامپ یو وی با طول موج 185 نانومتر

- ترانسفورماتور برای روشن کردن لامپ

- انژکتور مکش هوا و یا پمپ تزریق هوا به داخل دستگاه ازن ژنراتور

روش های تزریق ازن به آب

 

ازن بصورت طبیعی یک گاز است. اما باید وارد آب که یک مایع است شده تا بتواند ضدعفونی و اکسیداسیون را بدرستی انجام دهد.

دو روش اصلی برای تزریق ازن به آب وجود دارد:

- استفاده از دیفیوزر

- استفاده از انژکتور ونتوری

 

دیفیوزر حباب ساز

 

دیفیوزر ازن

 

قدیمی ترین روش تزریق ازن، تزریق آن با فشار از کف ستون آب و ایجاد حباب ازن است. در این روش، گاز ازن از زیر یک ستون بلند آب بوسیله "سنگ حباب" و یا لوله ای که چندین سوراخ روی آن ایجاد شده، وارد آب می شود.  

نکته مهمی که در این خصوص می بایست در نظر داشت، ارتفاع ستون آب است. برای اثربخشی ازن در آب، ارتفاع ستون آب می بایست بین 6 تا 10 متر باشد.

از نظر انتقال جرم، در مخازن ذخیره آب که تحت فشار نبوده و اتمسفریک هستند و ارتفاع ستون آب حدود 6 متر و یا کمتر باشد، تنها 10% ازن بصورت کامل در آب حل می شود. اما اگر مخزن تحت فشار باشد (مثلاً فشار 50 psi)، این نسبت حلالیت به طرز قابل ملاحظه ای افزایش پیدا می کند. در مجموع، مهمترین مشکل این روش، کم حل شدن گاز ازن در آب و خروج بخش عمده ای از ازن می باشد.

اما با توجه به سادگی این نوع تزریق، این روش کماکان در مخازن ذخیره خروجی چاه های آب برای از بین بردن بو و مقادیر جزئی آهن و منگنز، بسیار مورد استفاده قرار می گیرد.

با گذشت زمان و با تشکیل رسوبات روی دیفیوزر تزریق، لازمست تا دیفیوزر تعویض شود.

شمای یک سیستم کامل تزریق ازن توسط دیفیوزر را می توانید در شکل زیر ملاحظه کنید:

 

 Iron-Filter-Installation-Diagram

 

انژکتور ونتوری

 

ونتوری ازن

 

اساس کار ونتوری، مکش و تزریق گاز به داخل آب در هنگام عبور جریان از داخل اریفیس است. عبور آب در داخل اریفیس باعث ایجاد اختلاف فشار بین ورودی و خروجی و به تبع آن ایجاد مکش برای گاز ورودی است.

 

ونتوری ازن

 

در برخی موارد برای تأمین فشار بالای جریان در داخل ونتوری از یک بوستر پمپ اضافه استفاده می شود.

محل قرار گیری ونتوری در سیستم لوله کشی تزریق ازن را می توانید در اشکال زیر ملاحظه کنید:

 

ونتوری ازن

 

مزایای استفاده از انژکتور ونتوری بجای دیفیوزر

 

- حلالیت بالای ازن در آب نسبت به روش استفاده از دیفیوزر (بین 50 تا 70 درصد بدون فشار و تا 98 درصد با بوستر پمپ)

- عدم افت راندمان تزریق در طول زمان مگر در صورت گرفتگی داخل انژکتور

- کاهش تزریق اکسیژن و هوا در آب که مشکلات نیاز به هوازدایی را از بین می برد.

 

 

دستگاه ازن ژنراتور برای ضدعفونی آب

روش کار، نصب و راه اندازی پمپ تزریق

دستگاه ضدعفونی کننده آب با اشعه UV

نوشته شده توسط : محمدرضا برابی
منبع : شرکت آب فناور

نظرات

کاملی | 1400/1/3

عالی بود
پاسخ دادن

CAPTCHA reload_32
دسته بندی مقالات
whatsapp