تعدادی از فاکتورها با هم ترکیب میشوند تا راهی عالی برای تصفیه آب سیستم های جمع آوری آب باران فراهم آورد. تشعشع ماوراءبنفش قادر به تخریب تمام انواع باکتری هاست. به علاوه، تشعشعات ماوراءبنفش بدون نیاز به گرما یا افزاینده های شیمیایی و باسرعت ضدعفونی میکند که ممکن است ناخودآگاه ترکیب آب را تغییر دهد.
آشناترین بخش در طیف بین، باند باریک از طول موجهای مرئی در چشم انسان هستند. باند دیگری با طول موج کوتاهتر از نور مرئی، که با چشم قابل دیدن نیستند، بخش ماوراءبنفش اسپکتروم است. تشعشعات ماوراءبنفش، موجب تغییر در ماهیت ماده زنده میشوند. اشعههای خورشید موجب آفتاب سوختگی میشود. مشعل جوشکاری میتواند موجب آسیب به چشم های بدون محافظ شود. طیف ماوراءبنفش شامل طول موجهایی از واحدهای 2000 تا 3900 آنگستروم است. هر واحد یک میلیونیوم یک متر است. محدوده 2000 تا 3900 آنگستروم ممکن است به بخشهایی تقسیم بندی شود:
موج بلند ماوراءبنفش: محدوده طول موج بین 3250 تا 3900 آنگستروم است. این اشعه ها به طور طبیعی در نور خورشید وجود دارند. ارزش ضدمیکروبی کمی دارند.
ماوراءبنفش میانه: محدوده طول موج بین 2950 تا 3250 آنگستروم است. ماوراءبنفش موج متوسط، از لحاظ خاصیت برنزه کنندهگی اش شناخته شده است؛ برخی اقدامات ضدمیکروبی را با در معرض قرار گیری موثر فراهم میکند.
ماوراءبنفش کوتاه موج: محدوده طول موج بین 2000 تا 2950 آنگستروم است. این بخش در بین تمام طول موج های ماوراءبنفش بالاترین اثرات ضدمیکروبی را نشان میدهد. به طور گسترده به منظور نابودی باکتری، ویروس، کپک، اسپورها و .... حمل شونده در آب یا هوا، استفاده میشود.
ماوراءبنفش کوتاه موج تنها در سطوح زمینی دیده نمیشود، زیرا اتمسفر نیز تشعشات خورشیدی زیر 2950 آنگستروم را نشان میدهد. به منظور برداشت امتیاز از خاصیت ضدمیکروبی ماوراءبنفش کوتاه موج، تولید این شکل از انرژی از طریق تبدیل انرژی الکتریکی ضروری است. تبدیل انرژی الکتریکی به شعاع های ماوراءبنفش کوتاه موج در لامپهای بخار جیوه قابل حصول است
لامپهای ضدمیکروبی یا بخار جیوه
انواع مختلف لامپ بخار جیوه فشار پایین، که میتوانند تحت عنوان لامپ ضد میکروبی خوانده شوند، مقرون به صرفه ترین و موثرترین انرژی ماوراءبنفش کوتاه موج را فراهم میکنند. لامپهای ضدمیکروبی از شیشه کوارتزی خاصی تهیه شده اند که به 70 تا 90 درصد پروتوهای ماوراءبنفش کوتاه اجازه عبور خواهد داد. شیشه معمولی برای طول موجهایی پایینتر از 3200 آنگستروم شفاف نیستند. لامپ بخار جیوه فشار پایین تشعشعی که عمدتاً در محدوده 2537 آنگستروم است را منتشر میکند. این طول موج در محدودهایی است که بالاترین تاثیر ضدمیکروبی وجود دارد.
لامپ ضد میکروبی بر اساس قوانین زیر عمل میکند
یک قوس الکتریکی از طریق حامل گاز بی اثر در یک تیوب شیش های خاص مهر و موم شده، زده شده است. گرمای حاصل از قوس موجب تبخیر مقدار کمی از جیوه محبوس در تیوب مهر و موم شده میشود. زمانی که جیوه تبخیر شود، یونیزه شده و در قوس، تشعشع ماوراءبنفش را ساطع میکند.
انرژی ضد میکروبی مورد نیاز باکتریها به طور قابل ملاحضهای بیشتر در مقابل تشعشعات ماوراءبنفش در آب مقاومت میکنند تا اینکه در هوا. برای مثال در مورد اکلای ( رایج در آب تصفیه نشده سیستم های حوضه آبریز) برای نابودی آنها در آب نسبت به هوا به ماوراءبنفش بیشتری نیاز است. در هر دو مورد، تشعشات ضدمیکروبی باید به میکرواورگانیسم اصابت کند تا بتواند آن را نابود کند. که این عمل مستلزم این است که آب به حد کافی شفاف باشد تا میزان مناسبی از انرژیUV از آن عبور کند. درجه تخریب میکروبی عملکردی است که به زمان و شدت پرتویی که میکرواورگانیسم در معرض آن قرار گرفته بود، بستگی دارد. زمان در معرض گیری کوتاه در شدت بالا به همان اندازه که زمان در معرض قرارگیری طولانی در شدت پایین، موثر است که چنین ارائه میدهد که محصول زمان و شدت یکسان باقی میماند.
هر گونه تلاطم در آب محدوده انتقال را برای تشعشع UVکاهش میدهد. آبی که به طور طبیعی متلاطم است یا ناشی از محصولات زنگ زدگی تشکیل شده در حین ذخیره در تانکهای استیل و پوششها متلاطم شده است، بایستی قبل از تخلیص فیلتر شوند. نصب یک فیلتر 5 میکرونی پیش از لامپUV پیشنهاد میشود.
طراحی تصفیه کننده
چندین ویژگیهای طراحی به منظور تعیین مقدار مصرفی ارسال شده ترکیب شدند:
1. طول موج خروجی لامپ
2. طول لامپ؛ زمانیکه لامپ به طور موازی به سمت جریان آب نصب شده باشد، زمان در معرض قرار گیری با طول لامپ متناسب است.
3. سرعت جریان آب را طراحی کنید؛ زمان در معرض قرارگیری به طور معکوس با سرعت جریان خطی مرتبط است.
4. قطر محفظه تصفیه؛ از آنجایی که آب به خودی خود انرژی UVرا جذب میکند، میزان مصرفی ارسال شده به طور لگاریتمی با فاصله از لامپ کاهش مییابد.
در عملیات طبیعی، آب به ورودی لامپ UV وارد شده و از طریق فضای حلقوی بین پوشش کوارتزی (که محتوی لامپ ضدمیکروبی است) و بیرون دیواره محفظه جریان مییابد. آب تحت تابش از طریق دهانه خروجی خارج میشود.
ویژگیهایی که باید بررسی شود
سیستم بسط پذیر: بخشها بایستی تا حد امکان متحد و غیرقابل تغییر باشند تا امکان انبساط آسان بعدی را بدهند.
خروجی دید:امکان بازرسی دیداری عملیات لامپ را میدهد، همچنین انطباقهای بعدی به مانیتورهای الکترونیکی را با استفاده از خروجی یکسان را مجاز میکند.
لامپ منفرد در هر محفظه: ایمنی بیشتری را از طریق بازرسی صحیح تر نسبت به آنچه یک سیستم تک محفظ های/چند لامپی ارائه میدهد، فراهم میکند.
پوشش محافظ کوارتزی: آب قدیمی که از روی یک لامپ بدون محافظ عبور کند دمای لام را کاهش داده و بازده تشعشع را کاهش خواهد داد. پوشش محافظ کوارتزی موجب حفظ دمای لامپ بالاتر مورد نیاز برای خروجی بهینه تشعشع 2537 آنگستروم خواهد شد.
پاک کننده مکانیکی: به منظور تمیز کردن سطح پوشش بدون خاموش کردن یا جداسازی قطعات
تجهیزات جانبی انتخابی: کنترل کننده جریان، مانیتور حباب نوریUV ، دریچه ها و هشدارهای الکترونیکی خاموش کننده آب، بایستی به منظور عملیات شکست-موفقیت بدون حضور اپراتور در دسترس باشند.
یک تصفیه کننده لامپ تنها میتواند به منظور مدیریت هر سرعت جریانی حداکثر تا حدود 2400 گالون در هر ساعت (gph) طراحی شود. با اضافه کردن واحدهای تصفیه کننده در حالت سری و موازی، سرعت های جریان بالاتر قابل دستیابی است.
تطبیق پذیری تصفیهUV شامل موارد زیر است
1.تصفیه آب قابل شرب عاری از میکروب برای استفادههای خانگی، صنعتی و شهرداری، ایجاد میکند.کاربرد برای آبهای چاه: آلودگی های میکروبی چاه ها غیر قابل اجتناب است و ممکن است از نفوذ آب سطحی یا فاضلاب رخ دهد. نصب در سمت خروجی مخازن آب جمع آوری آب باران، بسیاری از مخازن موجب تکثیر باکتری ها در آبهای تصفیه نشده میشوند.
2.آب فرآیند غذایی عاری از باکتری را بدون استفاده از میکروب کشها، اکسیدانت ها، جلبک کش ها، مواد شیمیایی رسوبی فراهم میکند، به ویژه در موقعیتی که کلرین بیش از اندازه طعم را متاثر میکند.
کلرین در برابر تصفیه ماوراءبنفش
به عنوان تصفیه عالی برای آب، کلرینه کردن مزایای ضدعفونی کنندگی ممتد پس از تصفیه اولیه را ارائه میدهد زیرا مقداری کلرین در آب باقی میماند که عملکرد مبارزه با میکروب را حفظ میکند. هرچند که روش ماوراءبنفش هیچ کدام از این معایب کلرین را ندارد:
1.پالایش کلرین نیاز به دقت عملیاتی دارد.
2. در سیتمهای کوچک، زمانیکه گاز کلرین از استوانه کلرین یا کریستالهای مرطوب یا پلیتها، آزاد میشود، بخارها بسیار سمی هستند و حتی میتوانند کشنده باشند.
3.کلرین به خودی خود به شدت خورنده و ماده شیمیایی سمی است.
4. کلرین یک ماده افزاینده است که یک طعم ناخوشایند را به آب بخشیده و pH را کاهش میدهد.
5. کلرین از لحاظ شیمیایی فعال بوده و میتواند با مواد تشکیل دهنده خارجی به منظور تشکیل ترکیباتی به شکل سمی ، واکنش دهد (برای مثال یافته شده در آبهای زاید صنعتی) که این رویداد عامل نگران کننده دولت فدرال و بسیاری از ایلالتها و شهرداریهاست.
ممکن است با آمونیوم به منظور تشکیل کلرآمین ترکیب شود که در واقع برای ماهیها حتی در غلظت های پایین سمی است. ممکن است با فنول ها به منظور تشکیل کلروفنول ها ترکیب خطرناک سمی دیگر، ترکیب شود.
توجه: بر اساس کتابچه راهنمای MEDRIX UV انرژی ماوراءبنفش منتشر شده توسط لامپ ضدمیکروبیC-UVتوانایی تغیر دی ان ای ویروس ها، باکتری ها، قارچ ها و انگل ها را دارد بنابراین آنها نمیتوانند تکثیر یابند و در نتیجه غیر فعال تلقی میشوند.