امید داشتن ، لبخند زدن به خداوند است.

سامان کرمخانی ترم چهارم علوم آزمایشگاهی

گندزدایی آب با استفاده

از اشعه فرابنفش (UV)

انواع پرتو و اثر آن در گندزدایی یکیی از عوامل فیزیکی شناخته شده که بر میکروب ها اثر زیان آور دارد انرژی تابشی می باشد. انوتع اشعه را به سه گروه

اصلی می توان تقسیم نمود: ذره ای - الکترومغناطیسی و اکوستیک. جریان اتم ها، الکترون ها و پروتون ها مثال هایی از

اشعه ذره ای هستند. اشعه الکترومغناطیسی مشتمل بر طیف وسیعی از تابش ها می باشدکه از امواج وادیویی با طول موج بلند و فاقد اثر بیولوژیکی تا امواج میکروویو و

مادون قرمز با اثرات گرمایی، نور مرئی و پرتو فرابنفش، اشعه ایکس، گاما و امواج کیهانی را در برمی گیرد . در شکل

طیف الکترومغناطیسی با بزرگنمایی موقعیت انواع پرتو 7-1فرابنفش قابل مالحظه است. تفاوت اثر این امواج بر حیات میکروب ها بستگی به طول موج و مقدار انرژی اشعه دارد. سرعت انواع اشعة الکترومغناطیس بر خالف اشعه ذره ای

کیلومتر در ثانیه است و گرچه 300000ثابت بوده و حدود بصورت موج حرکت می کند اما مانند این است که بصورت

یا (Quanta)مقادیر مشخص از انرژی موسوم به کوانتافوتون ها از منابع تابش تولید شده وطی طریق می نمایند.

انرژی این فوتون ها بستگی به فرکانس تابش دارد و با رابطه زیر نشان داده می شود:

E= hfEانرژی یک کوانتوم = f فرکانس یا تعداد نوسان در ثانیه = h( 6/62× 10-27 = ثابت پالنک ) ارگ - ثانیه

به این ترتیب انرژی یک فوتون باکاهش طول موج نور افزایش نانومتر 254می یابد. یک انشتین باکتری کشی در طول موج

وات ساعت انرژی است و می توان نوشت:130/9معادل انشتین = یک وات 7/6389×10-3 میلی فوتون یا7/6389

ساعت

انشتین - یک وات ثانیه - یک ژول 2/121×10-6 میکر ومول فوتون یا 2/121

بطور معمول هرچه انرژی تابشی بیشتر باشد اثر زیان آور آن میکروب ها بیشترخواهد

بود. در عمل نیز مشاهده می شود اشعه کاما وایکس که طول موج کمتری دارند

قدرت نفوذ بیشتر و اثر میکروب کشی شدید تری از پرتو فرابنفش نشان می دهند

اما استفاده از آنها دشوار وخطرناک است. پرتو گاما بعلت قدرت نفوذ زیادی که

دارد در استریلین اسیون آب، فاضالب و لجن بکار کرفته شده است. این پرتو از

تابش شده و قابل تأمین است. 60رادیوایزوتوپ هایی نظیر کبالت

نشان دادند که Blounel و Downsنور آفتاب نیز یک گندزدای خوب محسوب می شود.

اثرات جرمی سیدال ،نور آفتاب مربوط به امواج فرابنفش می باشد. درجه حرارت

بسیار باالی خورشید موجب تابش شدید امواج مزبور است، خوشبختانه الیه ازن

موجود در طبقات باالی اتمسفر)استراتوسفر ( مانع از رسیدن گاما اشعه به زمین

نانومتر خورشید به 290می گردد، همچنین ادعا می شود که طول موجهای کمتر از

سطح زمین نمی رسد. چنانچه ضخامت الیه ازن کاهش یابد متعاقبأ باید انتظار

بوجود آید که اثرات سوء آن UV-Bداشت که افزایش در اثرات بیولوژیکی ناشی از

برای انسان سرطان پوست و آب مروارید خوا هد بود. قدرت گندزدایی نور آفتاب

در ایام خشک و بدون ابرکه هوا پاک و فاقدگردوغبار باشد به حداکثر می رسد.

پرتوتابی فرابنفش آب - انواع اشعه فرابنفش :

مابین نور بنفش از تابش مرئی و نرم (UVR)پرترفرابنفش

ترین تابش یونیزه کننده قرار گرفته است و محدوده طول

نانومتر را شامل می گردد. انرژی فو 400 تا 100موج از

الکترون وات است 124 نانومتر100تون مربوط با تابش

که حدوداJ معادل با انرژی الزم برای ایجاد یونیزاسیون در

( UVR )مواد بیولوژیکی می باشد. آنها در منتهی الیه دیگر

می تواند توسط برخی قابل رویت باشد .

به علت تفاوت های موجود در خواص فیزیکی واثرات

توسط کمیسیون بین المللی روشنایی ( UVR)بیولوژیکی

به سه ناحیه تقسیم بندی شده است

-UVR:315-400 nm UVA )با طول موج بلند )نورسیاه

-UVR:280-315 nm UVB )با طول موج متوسط)تابش آفتاب سوز

-UVR:100-280 nm UVC )با طول موج کوتاه)تابش میکروب کش

 

در ناحیه نور سیاه در بسیاری از اجسام پدیده فلور سانس قابل بروز می

بخئس از اشعه است که موجب بروز التهاب های UVBباشد. ناحیه

فعال از نظر بیولوژیکی وبالقوه UVRپوستی می شود، بخش اعظم از

خطرناک که از خورشید به زمین می رسد مربوط به این ناحیه از نور

280که اشعه با طول موج کمتر از UVCاست.

نانومتر را شامل می شود دارای قابلیت میکروب کشی است و اشعه

ساطع شده از المپ های میکروب کشی وقوس های جوش کاری می

نانومتر )ناحیه فاتد حیات( 260تا 250باشد. طول موج های ردیف

دارای باالترین قدرت میکروب کشی است و بوسیله اسیدنوکلئیک

نوکلئوپروتئین ها قابل جذب بوده وتغییرات شیمیایی در ماده ژنتیک

ایجاد می نمایدکه در نهایت به مرگ میکروارگانیسم ها منجر می گردد.

در بعضی از مراجع ازجمله گزارش سازمان بهداشت جهانی تقسیم بندی

315 بجای 320فوق قدری متفاوت ذکر شده باین ترتیب که طول موج

با طول موج کمتر UVR نانومتر منظور شده اصت. 100بجای 200و

(، 1-7گفته اند )نگاه شود به شکل خال نیز UVRنانومتر را گاه 200از

این بخش از تابش چون سریعاJ جذب هوا می شود کمترین اهمیت

حائز است. UVR بیولوژیکی را در مقایسه با دیگر بخش های

منابع تولید پرتو:

برای مقاصد گندزدایی مستلزم این است که یک UV کاربرد

منبع با شدت زیاد و با طول موج دلخواه وجود داشته

یا بیشتر 2500باشد. بطور کلی قراردادن مواد در دمای

موجب می شود که تعداد زیادی فوتون با انرژی باال

ساطع شود. چنین منابعی منتشر کننده طیفی مداوم و

یکنواخت می باشند. بطرق دیگر می توان با رساندن

الکترونها به حالت برانگیخته این پرتو را بدست آورد

)تخلیه در گاز(.

( را می UVدر حال حاضر غالب منابع مصنوعی برای تولید )

توان به پنج گروه تقسیم بندی ئمود :

ا - منابع تابشی براثر حرارت مانند المپ های هالوژن

- منابع تخلیه در گاز مانند المپ های جیوه 2تنگستن.

)بافشارکم، متوسط و باال(، المپ های جیوه وهالیدهای

فلزی« المپ های گزنون، المپ های هیدوروژن و دوتریم

- منابع تخلیه الکتریکی 3وتیوب های جرقه ای .

- المپ های فلووسنت 4مانند قوس های کربن و قوس های جوش کاری.

( و UV-Bمانند تیوب های روشنایی المپ های آفتابی )تابش کننده

- لیزرها مانند لیزرهای تابش کننده چندین طول موج UV-Aتیوب های

، لیزرهای نیتروژن لیزرهای قابل تنظیم و لیزرهای هلیوم –کادمیوم.

در عمل بهترین روش تولید پرتو انجام تخلیه الکتریکی در بخار جیوه تحت

فشارکم درون تیوب های مخصوصی است که از یک گاز بی اثر نظیر

آرگون و مقدار بسیار کمی جیوه پرشاده است و معروف به المپ

های میکروب کش هستند. مکانیزم عمل کلیه این المپ ها جریان

یافتن الکترون دربخار یونیزه شده جیوه مابین دوالکترود است. به

عبارت دیگر با ایجاد قوس الکتریک جیوه برانگیخته شده و تخلیه

انرژی حاصله موجب تابش می گردد. قوسی که در المپ فلورسنت

بوجود می آید نیز به همین ترتیب تابش مشابه ایجاد می کند تنها

تفاوتی که وجود دارد این است که حباب المپ های فلووسنت را با

را به نور مرئی تبدیل نماید. V Uترکیبی از فسفر پوشا نده اند تا

بعالوه شیشه بکار رفته در ساخت المپ های میکروبکش معمولی

UVدرصد از 95 و مرئی را منتقل می نماید. حدود UVنیست و اشعه

النگستروم می باشد.2537تابش شده دارای طول موج

برابر بیشتر از المپ مای 10 تا5قدرت میکروب کشی این المپ ها

جیوه بافشار باال است. خطوط تابثس از یک المپ بخار جیوه با

-436-405-365-313 – 245- 185فشار کم شامل طول موج های

نانومترمی باشد. حباب المپ های مپکروب کش بخشی از نور 546

آنگستروم را نیز منتقل می نماید. انرژی این 1849با طول موج

تابش قادر په شکستن پیوندهای مو لکول اکسیژن است که ازن

تولید می کند. درصنعت از آن دسته از المپ ها که دارای حباب های

کامالJ شفاف نسبت به هر دو تابش آنگستروم باشند برای نگهداری

اغذیه استفاده می برند.

طیف های نمونه 2-7متفاوت است. در شکلUVطیف تابشی منابع تولید

از المپ های بخار جیوه با فشارکم و فشارمتوسط قابل مالحظه

می باشد. المپ هائی که دراز وباریک هستند دفعتاJ روشن می

شوند، در دو انتهای این المپ ها سیم پیچی های مارپیچ واری دیده

می شودکه بعد از کار گرم می شود. عمر المپ تابع عمر الکترود و

دفعات استارت است.کاربرد این المپ ها پرای تصفیه آب یا هوا یا

کاالهائی که روی تسمه نقاله ریخته شده می باشد.

باالترین شدت از پرتو مورد نیاز باشد   درواقع وقتی که

استفاده می شوند. المپ های میکروب کش با کا تد سود نیز

دفعتاJ روشن می شوند ولی دفعات استارت بر عملکرد آنها

اثر ندارد، لذا عمر بیشتری دارند و در دمای سرد هم کار می

کنند. غالب دیگر انواع المپ در دمای اتاق بهترین کار کرد را

می UV موجب کاهش بازده 25دارند و دمای کمتر یا بیشتر از

شود.

تا 180المپ های با فشار متوسط تابش هایی در محدوده

1370 Jدارند و درمقایسه با المپ های کم فشار معادل، تقریبا

برابر بده میکروب کش بیشتر تولید می کنند که کمتر 80

متاثر ازکیفیت و دمای پساب قرار می گیرد. لذا برای تامین

یک دوز معین ازگندزدا یی تعداد المپ های با فشار متوسط

کمتری در مقایسه با نوع کم فشار الزم خواهد بود. نوع

سومی از المپ های در حال رواج نیز وجود دارد که تابش

امواج آنها با شدت زیاد و ضربانی گونه می باشد )نگاه شود

(1-7به جدول .

. UVمکانیزم غیرفعال سازی میکروبی بوسیله

یک روش فیزیکی است که وابسته به انتقال انرژی UVکندزدایی با

الکترومغناطیس ازمنبع نوربه سلول ارگانیسم )بویژه ماده ژنتیک

کمک می کند UVسلول( می باشد. آنچه که در فهم مکانیزم ضد میکروبی

توجه به این مطلب است که اشعه باید پیش از آنکه موثر واقع شود

جذب شده باشد. باتوجه به تئوری کوانتم مشخص است که اثر یک کوانتم

وقتی که با ماده وارد واکنش می شود تابع مستقیمی از مقدار انرژی

است که دارد واین انرژی وقتی طول موج تابش آن کمتر باشد بیشتر

نانومتر دارای انرژی کافی 1200 تا 200است. طول موج های مابین

برای ایجاد تغییرات فوتوشیمیایی هستند. نورمرئی بوسیله مولکول

هائی موسوم به پیگمانها جذب می شود و این جذب بوسیله انعکاس یا

تغییر درصد عبور نورمشخص می شود. اما جذب رادیاسیون های نامرئی

عمدتأ بوسیله اسیدهای نوکلئینه و پروتئین هاکه بی رنگ هستند صورت

می گیرد. این جذب شدیداJ برای سلولهای زنده زیان آور است و مرگ

ومیر بوجود آمده را تقریباJ بطور کامل به صدمه فوتوشیمیایی این

ترکیبات نسبت می دهند. همچنین مشخص شده است که مو لکول های

اسیدی اکسی ریبونوکلئیک موجود در مولکول های جذب کننده اشعه

( برای برخی RNAبرای باکتریها وغالب ویروس ها و اسید ریبونکلئیک )

از ویروس ها اجزاء اصلی مورد هدف واقع شده فوتون های هستند

واثرات

و DNAبیول�وژیکی مهم در آنه�ا ح�ادث می ش�ود.

RNA Jدرص�د از وزن خش�ک س�لول 15 ت�ا5معم�وال

هس�تند و در عملی�ات مختل�ف ی�ک س�لول ب�و ی�ژه

ذخ�یره و انتق�ال اطالع�ات ژنتی�ک ایف�ای وظیف�ه

همانطور ک�ه در ش�کل DNAمی کنن�د. طی�ف ج�ذبی

مح�دودة 7-3 در ش�ود می دی�ده ت�ا 250 265

بهین�ه ط�ول دامن�ه و اس�ت پی�ک دارای ن�انومتر

می ده�د. نش�ان کش�ی میک�روب ب�رای را م�وج

ض����دمیکروبی مک����انیزم UVمهم����ترین

اس�ت. پیریمی�دین مولک�ول دو دیمریزاس�یون

DNA RNAپیریمی�دین از بازه�ای ازت�ه هتروس�یکل

تکث�یر عم�ل دیمره�ا این باتش�کیل می باش�د.

بسیار مشکل می گردد.

فعال سازی مجدد

یک ایجاد می کند ئدر اسیدنوکلUVری که پرتو وتغییرات زیان آ

ر حالت رویش بوسیله دای هیسم نارگا ممکن اسث در میکرو

و فور برطرنعال شده از فدر تاریکی یا هدشآنزیم های تجدید

یک مشکل گزارش شده پدیده بهبود و تجدید . شودنجبران

فعالیت مو لکول حای صدمه دیده تعدادی از ارگانیسم ها بعلت

بعد از پرتو ( بی آمدتأ نورع)ی ئرارگرفتن در معرض پرتومرق

و یا بطور همزمان می باشد. این پدیده تجدید فعالیت UVدهی با

گزارش شدد معروف و به Dulbccwو Kelnerکه اول بار توسط

تئوری اکتیو اسیون است و این پدیده یک واکنش آنزیمی است و

نانومتر می باشد. در 500تا 310طول موج مستلزم تابش نور با

نانومتر نیز موجب بروز 240و 230مواردی اشعه با طول موج

پدیده بوده هر چندکه اشعه مزبور بطورطبیعی در سطح زمین

وجود ندارد چون بوسیله الیه ازن جذب می شود. اثرات تجدید

فعالیت به مجرد تماس ارگانیسم با نور مطوب و فقط در عرض

چند دقیقه قابل ایجاد بوده و بستگی به دما نیز دارد. ارگانیسم

هایی که تاکنون مشخص شده قابلیت مزبور را دارندعبارتند از:

اشرشیاکلی میکر وکوکوس، آثروباکتر امپتوپتومایسس

ساکارومایس ، ایر ویئیا ء پروتثوس ، پئیسیلیوم و نیرو مپپ را .

اما

وی�روس ه�ا عموم�أ این اس�تعداد را بط�ور مس�تقیم ندارن�د مگ�ر اینک�ه

می�ز� س�ل�ول ب�د�ن ف�ع�ال�یت �باش�د. د�ر ت�جد�ی�د� ب�ه ق�اد�ر� ک�ه ب�انی �باش�ن�د

و Carsonت�حقیق�ات� Peterson� ک�ه �پس�ودمو �ن�اس ا�س�ت دا�ده نش�ان�

س�پ�اس�یا د�ر ح�د� �ی�ک� ت�ا �چن�ا�ر ل�گ�ار�یتم �فوت�ون�ی �ف�ع�ا�ل ش�ده� ان�د ب�ه این

ت�ر�تیب ا�ی�ن �ا�رگائی�س�م �ت�اب�ش من�ب�ع� ب�ا�لقو�ه �آل�ود�گ�ی در� آب ه�ا�ی تص�ف�یه

ا�ز ن�ی�از �ب�ه ن�ور و� ب�ا�ش�د�. پ�دی�ده ت�جد�ی�د� ف�ع�الیت �ب�د�ون� ش�ده� �می �تو�ا�ن�د

ن�ی�زگز�ارش در� �ت�ار�یکی� ت�جد�ی�د� فع�ال�یت� ب�ه� مک�ا�نیزم�ی مو�س�وم طر�ی�ق�

ش�د�ه اس�ت�. �ا�ین� پ�دی�د�ه د�ا�ر�ای� ی�ک �م�ک�ان�ی�ز�م چن�د آ�ن�ری�می� �)�مع�ر�و�ف �ب�ه �

ح �از �طر�ی�ق �جد�اس�ا�زی � اس�ت �ک�ه� طی� آن� دی�م�ی ب�و�س�یل�ه �أ�ن�ز�یم UVاص�ال�

ح ن�م�وده� و رش�ته DNAشکس�ت� می� �ش�ود� س�پس آن�ز�ی�م د�یگ�ری را اص�ال�

DNA .را بصورت اول تشکیل می دهد

عال فولیسم و تکئیربرای متابط زیست محیطی که مناسب یشرا

اتثرموجب کاهش ا( ذای کمغدمای کم یا)اشد بسلول ن UV می گردد

پیش از أنکه بطور DNA زیرا فرصت کافی به سلول جهت اصالح

.غلط تکثیر یابد داده می شود

همچ�نین جمعیت میک�روبی ک�ه در ف�از رش�د ت�اخیری

ی�ا ث�ابت باش�ند ازمیکروبه�ایی ک�ه در اث�ر رش�دنمایی

فع�الیت تجدی�د لح�اظ از بیش�تری ش�انس مس�تقل

تخلی�ه پس�اب ب�ه آبه�ای پذیرن�ده ام�ا ب�ا . خواهن�د داش�ت

عمی�ق کم جری�ان وک�در امک�ان تجدی�د فع�الیت کم�تر از

ه�ای رودخان�ه تخلی�ه مح�ل ب�ه ک�ه گ�ردد زم�انی می

کم عمق تر و زالل باشند.

رایطی ش�فوت�وری اکتیواس�یوک پدی�ده ای اس�ت ک�ه در

م�ؤثر باش�د. در uv ب�ر عملک�رد ی�ک سیس�تم دان�ومی ت

ط�راحی بنح�وی بای�د می سیس�تم ش�رایطی چ�نین

ش�ود ک�ه ح�تی بع�د از وق�وع فوت�وری اک�تیوا س�یون ب�ه

ح�الت م�ورد نظ�راز گن�دزدایی رس�یده باش�يم. بح�رانی

اس�ت ک�ه غالب�اJ ب�ا ش�دت ت�رین زم�ان اوق�ات گ�رم س�ال

بیش�تر اش�عه آفت�اب ت�وام اس�ت. ل�ذا سیس�تم را بای�د

بط�ور معم�ول ب�رای نی�ل ب�ه ح�دود ی�ک لگ�اریتم ک�اهش

اض�افی )اض�افه ب�ر مق�دار ک�اهش الزم جهت نی�ل ب�ه

اث�ر ج�بران ت�ا نم�ود ط�راحی گن�دزدایی( اه�داف

فوتوری اکتیواسیون شده باشد.

ایمنی: ظاتحاکی و ملژیی و بیولویطمح زیستاثرات

UV وردارtژه ای برخtده از اهمیت ویtیزه کننtیر یونtای غtره تابش هtدر زم

اسtت کtه بعلت انtرژی بیشtتر فوتونهtا می باشtد. این مسtاله می توانtد

منجtر بtه بtروز عکس العمtل هtای مختلtف بیولtوژیکی گtردد. امtا از طtرفی

مسtتقیم اثtرات غtالب می شtودکه مtوجب اشtعه این نفtوذ کم قtدرت

جtذب باشtد. هtای سtطحی بtافت بtه محtدود بوسtیله UVبیولtوژیکی

12 تtا 6غشtای مخtاطی چشtم و پلtک هtا ممکن اسtت بعtد از گذشtت

اثtر بtه آمtاس ملمتحمtه شtود ولی غالبtأ سtاعت از زمtان تمtاس منجtر

. مزبور موقتی می باشد

بtرای موجtودات زنtده زیtان آور اسtت و این UVاثtرات بیولtوژیکی تtابش

در مtورد اثtرات . می باشtد ناحیtه از نtور مtوجب بtروز التهtا بهtای پوسtتی

اطالعtات چنtدانی در دسtت نیسtت .اینکه کفتtه می شtود این بیولtوژیکی

بخش از اشtعه می توانtد اثtرات تtابش را تشtدید کنtد و درکنtار تعtدادی از

عوامtل شtیمیایی مtوجب آسtیب بtافت، مسtمومیت آلtرژی گtردد. طtول

نtانومتر می توانtد مtوجب بtروز اثtرات سtو ولی 280مtوج هtای کمtتر از

عمtل در امtا گtردد. چشtم و پوسtت بtرای خطرنtاک چنtدان نtه غالبtأ

بtا یtا پسtاب تtا زمtانی کtه المپ بصtورت غوطهور UVگنtدزدایی آب و

هسtتند هیچ خطtری متوجtه کارکنtان تسtفیه خانه نخواهtد بtود چtون آب بtه

حد کافی جاذب رادیاسیون می باشد.

بtا گنtدزدایی عمtل کلی طtور مقبtول UVبه ایمtنی نظtر نقطtه از

محسوب می شود زیرا مستلزم

و خطرن�اک ش�یمیایی م�واد نم�ودن و انب�ار و حم�ل

خورن�ده نمی باش�د. رع�ایث مق�ررات جدی�د وض�ع ش�ده

در م�ورد نح�وه ذخ�یره س�ازی وک�اریزد م�واد ش�یمیایی

هزیین�ه اف�زایش م�وجب ک�ه زن�ون مانن�د خطرن�اک

عملی�ات کل�رزدنی وگن�دزدایی ش�ده در م�ورد این روش

ف�یزیکی مس�اله س�از نب�وده اس�ت. ام�ا رع�ایت احتی�اط

ه�ای الزم در م�ورد ک�اربرد وس�ایل ب�رقی ب�ا ولت�ار زی�اد

انج�ام س�یم کش�ی ها بط�ور ص�حیح ، اتص�ال ب�ه زمین و

واترپ�روف نم�ودن ض�روری اس�ت. المپ ه�ا و ت�ر انس

نم�ود. س�ایر دف�ع بنح�و ص�حیح، بای�د را ه�ا مس�تعمل

ش�امل خان�ه تص�فیه کارکن�ان ب�رای ایم�نی نک�ات

اس�تفاده از عین�ک ه�ای پالس�تیکی مخص�وص در مواق�ع

بازرس�ی المپ ه�ا در ح�الت غ�یر غوط�ه ور می باش�د.

و ص�ورت و نش�د تعبی�ه بازرس�ی پنج�ره چنانچ�ه

دس�ت ها ن�یز در مع�رض ق�رار می گیرن�د الزم اس�ت ک�ه

پوشاندن آن ها پیش بینی شود.

UVبطور کلی یکی از مهمترین دالیل مقبولیت گندزدایی با

مسائل زیست محیطی بوجود آمد ازکلر زنی پساب ها بوده

است. مسائل مشابه در مورد تعدادی دیگر از مواد شیمیایی

گندزدا نیز قابل بروز می باشد. که فراورده های جانبی ان

برای فون و فلور آب های پذیرنده خاک هایی که بعدا ممکن

است مورد ابیاری قرارگیرند سمیت دارد و لذا در استفاده

مجدد از پساب الزم است که کل کلر باقی مانده به حد بسیار

طی کندزدایی پساب مادهای را uvقلیلی رسیده باشد. نور

حذف ننموده و چیزی نیز اضافه نمی کند جز اینکه از تعداد

میکروبهای زنده آب کاسته می شود. حتی با اعمال دزهای

بیشتر از حد نیاز از اشعه تشکیل هیچ نوع فراورده جانبی

جهش زا گزارش نشده است. بطور کلی پتانسیل ثشکیل

ناچیز است UVدرعمل گندزدایی آب با فرآورده های جانبی

چون شدت هاای مورد استفاده از اشعه جهت گندزدایی کمتر از

مقادیر الزم برای بروز اثرات فوتوشیمیایی می باشد. اما

تغییرکنند UVبعضی از ترکیبات شیمیایی ممکن است بو سیله

اعتقاد بر این است که شکسته شدن بعضی از ترکیبات منجر

به تشکیل فرم های کم خطرتر می شود. البته صحت این ادعا

مستلزم انجام تحقیقات بیشتر می باشد. در حال حاضر باید

هیج اثر منفی یا مثبت برای محیط UVقبول کرد که گندزدایی با

زیست ندارد. صحت این مطلب تاکنون با انجام چندین تست

زیست سنجی بر روی موجوداتی مانند ماهی قزل آال تایید

شده است.

طرح های پیشنهاد شده برای پرتودهی آ ب و پساب:

المپ های میکروب کش مورد استفاده برای گندزدایی آب و پساب

سانتیمتر قطر دارند. 2 تا 1/5 متر طول و1/5 تا 0/75بطور معمول

این المپ ها برای گندزدایی به دوصورت فیزیکی متفاوت قابل

غوطه ور در مسیر جریان و سیستم های بدون استعمال هستند

لونی فله های تودر سیستم های اخیر المپ ها مابین ل. تماس

جهت جریان موازی محور المپ است. اما حاوی پساب قراردارند

در سیستم های غوطه ور می توان جهت جریان را به صورت موازی

و یا عمود بر محور المپ در یک کانال روباز یا مسدود برقرار نمود

و المپ را درغالف کوارتزی قرار داد تا سردنشود، )دمای بهینه

درجه سانتیگراد است( قطر این غالف 40برای سطح تیوب المپ

ها فقط کمی بیشتر از قطر تیوب کوارتزی المپ می باشد.

اصل المپ ها نسبت به یکدیگر طرح های وبطور کلی ازلحاظ تنظیم ف

: زیر پیشنهاد شده است

در ردیف های ( با غالف های کوارتزی)المپ ها : رمفنیوآرایشی ی-

المپ ها زاصل مراکو فو دمی شون ه چیدو عمودی یکنواخت افقی

(. A 4-7 شکل)کلیه جهات برابر است رداز هم

آرایش یونیفرم درهم : نحوه آرایشی شبیه حالت یونیفرم است جز اینکه

ردیف های عمودی بطور یک درمیان تا یک نیمه از فاصله عمودی از هم

(. B 4-7 شکل) چیده شده اند

4-7 شکل) ه می شود یدز چکالمپ ها در دوایر متحدالمر. مرکز هم رایش آ

C وبطور معمول طراحی بصورتی است که امکان خاموش کردن یک )

را با خاموش یا V Uدسته معین از المپ را میسر می سازد. لذا دانسیته

روشن کردن هر دسته المپ در راکتور می توان تغییر داد. آرایشی

لوله ای : المپ ها در خارج از مایع و موازی با لوله تفلونی حاوی پساب

چیده شده اند. اگر بیش از یک لوله تفلونی باشد المپ ها و لوله ها را

در ردیف های یک درمیان بصورت عمودی درکنار هم می چینند بنحوی

که فواصل افقی و عمودی از مراکز المپ ها ولوله ها یکسان باشد

(. D 4-7 شکل)

نمونه ای از سیستم های دارای لوله های تفلونی نمایش داده 5-7لشک رد

شده است. غالباJ با انجام حفاظت های الزم المپ ها را درکانال های

تخلیه پساب می توان تعبیه نمود تا ضرورت ساختن مخزنی مجزا برای

(. 6-7گندزدایی برطرف شود )نگاه شود به شکل

به رفلکتور در هزای مج هاحدهای بدون تماس، المپویکری از درنمونه د

سانتی متری( تعبیه 5بخش رو فوقانی از سطح آب )در فاصله حدود

می شوند.کل حجم آب در گذر از سرریزی که در باالی آن المپ ها قرار

سانتیمتر درمی آید. 0/5دارند بصورت فیلم نازکی با عمق حداکثر

تا در معرض دز یکسانی از پرتو قرار گیرد. این سیستم ها

درصد از نور به آب هستند. 50بیش از قادر به انعکاس

( 7-7)نگاه شود به شکل

جهت گندزدایی آب آشامیدنی چنانچه دبی جریان کمتر

گالن در دقیقه باشد استفاده از راکتورهای بسته 800از

می تواند توصیه شود. کار با این راکتورها برای

اپراتورهای تصفیه خانه راحت تر و ایمن تراست. شرایط

جریان در این واحدها نیز باید پالگ فلو باشد. یک طرح

قابل مالحظه 8-7نمونه از این قبیل سیستم ها در شکل

و یا در نقطه UVاست. اگر پیش از ورود آب به راکتور

ورودی فیلترهای ظریف تعبیه شود کدورت آب کمتر

وکارایی عمل بیشتر می شود: در طرح های جدیدتر،

درون راکتور فیت های تله مانندی تعبیه شده که با بدام

انداختن انگل ها زمان تماس پرتوگیری برای این

موجودات مقاوم افزایش می یابد.

قابل 9-7 در شکار UVاجزاء تشکیل دهنده سیستم های گندزدا یی با

مالحظه است. برق مورد نیاز برای المپ ها متناوب است و بطور

معمول از یک ترانس )بالست( جهت تولیه ولتاژ زیاد اولیه روشن

کردن المپ استفاده می شود همین وسیله تأمین کننده ولتاژ کم در

Jاثنای کار المپ نیز می باشد )مصرف برق المپ های کم فشار حدودا

سه برابر کمتر از المپ های معمولی معادل است(. بطورکلی باید

دسته های مختلف از المپ ها بنحوی چیده شوندکه بتوان آنها را

مطابق دلخواه روشن و خاموش نمود. تنظیم اتو ماتیک وارکار المپ

ها با میزان جریان آب اقدام مناسب دیگری است و این امکان وجود

دارد که بطور هم زمان کنترل سیستم را باکیفیت آب )یا پساب( نیز

همآهنگ نمود. بعنوان مثال می توان این عمل با تابش مداوم شدت

آب به انجام رساند. UVنور و یا به طریق دیگر میزان جذب

الزم است که عالئم هشداردهنده از نقطه نظر اعالم نحوه عملکرد هر

المپ در پانل های کنترل تصفیه خانه وجود داشته باشد. بالست ها را

بویژه باید در اوقات گرم سال در معرض تهویه هوا قرار داد. در

دوز پرتو در 16شرایط معمول در عمل گندزدایی آب وجود حداقل

Jتمامی نقاط واحدتصفیه ضروری است. در تصفیه خانه های آب معموال

میلی وات ثانیه بر سانتیمتر مربع است. 40دوز مورد استفاده

UVکاربردهای قابل ذکر از گندزدا یی با

با هدف انجام گندزدایی کاربردهای وسیعی در UVمنابع مصنوعی

بیمارستانها، آزمایشگاه ها و مدارس دارند. , ویروس ها،

میکوپالسما` ، باکتریها و قارچ ها معلق در هوا یا مایعات و یا موجود

در UVروی سطوح کار با این پرتو قابل نابود شدن هستند. چون

بسیاری از مواد از جمله اغذیه و الیاف نفوذ نمی کند نمی تواند عمل

استریلیزاسیون،را با این پرتو انجام داد. جنس ماده مورد نظر نیز در

نتیجه عمل گندزدایی دارای اثر است، بعنوان مثال سطح آلمومینیوم

3و شیشه استریل می شود ولی چوب، الستیک وکاغذ که حتی

میکرووات بر سانتیمتر مربع پرتو بوده اند 120ساعت در معرض

عبارتند از: UVاستریل نشده اند. مهم ترین کاربردهای ذکر شده از

. نابود سازی ارگانیسم های هوا 1

. غیر فعال سازی میکروارگانیسم های موجود روی سطوح مواد معلق 2

در مایعات.

. حفظ وگندزد ایی بسیاری از محصوالت با ترکیب ناپایدار که بروش 3

.های مرسوم قابل تصفیه نمی باشند

برخی ادعا کرده اند که آئروسول ها از سوسپانسیون های موجود در مایعات

حساس ترند اما بعقیده عده ای دیکر حساسیت ها میتواند UVدر برابر

برای گندزدایی نمونه های باکیفیت های UVمشابه باشد. استفاده از

مختلف از آب و فاضالب نیز روان فراوانی پیدا کرده است. متداولترین

برای واحدهای گندزدایی آب در UVکاربردهای ذکر شده از سیستم

نقاط مصرف و در نقاط ورود به مجموعه های مسکونی صنایع و

بیمارستانها می باشد.کاربردهایی نیز برای گندزدایی آب مصرفی

شهر استفاده از 2000جوامع بزرگ گزارش شده و در اروپا در بیش از

UVاین پرتو رواج دارد. نتایج درخشانی که دوسال های اخیر از کاربرد

کسب شده دلیل دیگری بر اثبات این ادعا ست که این گندزدای فیزیکی

می تواند وسیله ای مناسب برای تأمین آب سالم شرب جوامع مختلف

قابل uv فهرستی از کاربردهای مختلف استفادد از 2-7باشد. در جدول

مالحظه می باشد.

در نمونه هایی از دستگاه های UVیک مورد استفاده دیکر از المپ های

اندازه گیری می باشد. در این دستگاد المپ در داخل محفظه اکسید

کننده قرار دارد و نمونه آب یا پساب مورد سنجش در گذر از این

. محفظه تحت تحریک اشعه اکسید می گردد

و فحوه پایش و کنترل UVاطالعات مورد نیاز برای طراحی راکتورهای

یک پروسه فیزیکی است که UV:گندزدایی به کمک UVتشریح فرآیندگندزدایی با

برمبنای انتقال انرژی الکترو مغناطیسی از المپ به ماده تشکیل دهنده سلول

( استوار است. اثرات مرگ آفرین DNAارگانیسم بویژه مواد ژنتیکی سلول )

همانطور که DNAاین انرژی قدرت تکثیر را از سلول سلب می کند طیف جذبی

نانومتر دارای پیک است و 265و 250نشان داده شده بین 3-7در شکل شماره

دامنه بهینه طول موج را برای میکروب کشی آشکار می سازد. با توجه به اینکه

درصد از بده انرژی المپ های بخار جیوه با فشارهم بصورت تابش 85حدود

آنگستروم است مطلوب بودن این المپ ها برای گندزدایی 2537تکفام

مشخص می گردد.

سینتیک های گندزدایی: کارایی پرتو در میکروب کشی تابع مستقیمی از مقدار

انرژی یا دزی است که بوسیله ارگانیسم جذب می شود. این دز را می توان

بصورت حاصلضرب سرعت تحویل انرژی به ارگانیسم ) یا شدت( و زمان در

معرض بودن ارگانیسم بیان نمود. بطریق دیگر می توان دز گندزدایی را در

بر حسب نیروی میکروب کشی تابش شده از المپ در واحد UVاستفاده از

حجم سیال بعنوان مثال برحسب وات بر متر مکعب تعریف نمود.

با Chick بطور تقریب و با توجه به قانون UVغیر فعال شدن باکتری حا بوسیله

عبارت درجه اول زیر نمایشی داده می شود:

N=N0e-Kit

No )دانسیته اولیه باکتری ها )ارگانیسم / میلی لیتر =

N دانسیته باکتری ها بعد از تماس با = UV)ارگانیسم / میلی لیتر( K ثابت سرعت غیر فعال سازی =I شدت انرژی میکروب کش =

T زمان تماس =

عبارت است از مقدار انرژی یا دزکه بر حسب میکرووات Itحاصلضرب

میزان دز الزم 3-7ثانیه بر سانتیمتر مربع بیان می شود. جدول

معرفی UVبرای نابودسازی ارگانیسم های مختلف را بوسیله پرتو

نموده است. حدا قل دز الزم برای گندزدایی آب و پساب ثانویه

میلی وات ثانیه بر سانتی متر مربع است. در 30و 16بترتیب معادل

سیستم های گندزدایی فاضالب آرایش المپ ها بطور معمول در

شرایط جریان پیک تأمین کننده یک کیلو وات در میلیون گالن پرتو

می باشد.

با رسم لگاریتم نسبت بقا در برابر دز اشعه چنانچه سرعت گندزدایی

خط 10-7مطابق با قانون چیک ثابت فرض شود مطابق با شکل

مستقیمی بدست می آید که شیب آن مقدار

انحراف از قانون ددر موار. ثابت سرعت غیر فعال سازی را نشان می دهد

از . ددگرکم ایش زمان زیاد یافزت گندزدایی با اعچپک ممکن است سر

اف های صعودی نحرود اجو)دد گری که موجب تغییر سرعت می ملجمله عوا

=Shoulders مخفی شدن باکتری ها درون ذرات و یا در البالی یکدیگر می )

باشد. غالباJ در چنین مواردی وقفه های زمانی تا لحظه شروع گندزدایی

Series Eventو همکارا نش نشان دادند که مدل Severinمشاهده شده است.

را تشریح نماید. نباید انتظار UVبخوبی می تواند سینتیک گندزدایی با

گردندUV موجب تغییرات بارز در کارایی گندزدا یی با pHداشت که دما و

: داییزدگن ریاضیدل مر ب ذرات ی ها و تراکبمع تج ثرا

یک تقریب خوب از پاسخ باکتری ها به یک دز معین است 1-7هر چند رابطه

ولی غالباJ آزمایش مستقیم کشت های مخلوط راندمان کمتری را با

افزایش دز نشان داده است. این مورد در عمل گندزدایی نمونه های آب

به مجتمع شدن یا جذب باکتری ها در ذرات UVوفاضالب تصفیه شده با

قادر به نفوذ در این قبیل ذرات و نابود سازی UV استناد داده می شود. نور

و همکارانش نشان دادند که حذف Quallsباکتری های مخفی شده نمی باشد.

این مساله نمایش 1-7ذرات اثرات بارزی بر روابط دز بقا دارد. در شکل

را بصورت زیر می 1-7داده شده است. با توجه به مشکل ذکر شده رابطه

توان تصحیح نمود:

.

رابطه کلی بصورت زیر است:

Nیی زنده بعد از تماس با = دانسیته باکتریاUV میلی لیتر( 100)ارگانیسم در

No منتشر شده در Jدانسیته باکتریایی اولیه، سریعا =میلی لیتر( 100)ارکانیسم در UVلحظه ورود به راکتور

NP دانسیته باکتریایی مربوط به ذرات و متاثر نشده از =UVتماس با

X فاصله طی شده بوسیله ذره ای از آب در معرض = مستقیم پرتو بر حسب سانتیمتر که بطور معمول

مساری با طول راکتور در جهت جریان است )مگر در = ضریب پراکندگی Eمواقع مارپیچ وار بودن جریان(

که میزان پراکندگی توزیع زمان ماند را برای یک راکتور خاص سنجش می کند.

K ( -1 = سرعت غیر فعال شدن باکتریها )ثانیهu سرعت فاضالب در عبور از راکتور بر حسب =

(cm/sec .که بصورت زیر قابل محاسبه است)u=x/VV/Q

VV حجم خالی راکتور یا حجم مؤثر مایع به لیتر =

Q دبی کل برحسب لیتر بر ثانیه = K تابعی از شدت UV است لذا برای یک زمان تماس معین

، با افزایش یا کاهش شدت افزایش یا کاهش خواهد یافت، می توان نوشت:

K=f(I)

و لگاریتم شدت متوسط در Kمی توان بین لگاریتم ای بصورت زیر )بعد از تغییر شکل( ( رابطهIaveراکتور )

بدست آورد: K=a(lave)h

a و b .شیب و عرض از مبدأ خط رگرسیون هستند باید گفت این مورد برحسب تابعی از چند NPبا توجه به

اندکس قابل سنجش آب و فاضالب نظیر کدورت یا NPمواد ه معلق تشریح می شود به این ترتیب مقدار

های پساب با بوسیله رابطه لگاریتم دانسیته کلیفرملگاریتم مواد معلق و بصورت عبارت زیر بیان می

شود:NP=cSSm

SS برحسب mg/Lها است. در این آزمایش می باید دانسیتهتحت شرایط بسیار شدید دز ایجاد شده باشند لذا می

توان فرض کرد باکتریهای زنده مانده آنهایی هستند که درون ذرات مخفی شده و متأثر از پرتو نبوده اند.

مدل گندزدایی با 4-7با ادغام دو رابطه اخیر در معادله UV :بصورت زیر قابل ارائه خواهد بود

 

مقادیر معمول برای ضرائب فوق عبارتند از: 0/0000140 = a 1/3 = b 25/ 0= c 20= m 100 = E

اما الزم است که از طریق آزمایش صحت این مقادیر مورد کنترل قرار گیرد.

از رابطه فوت مشخص می شود که نقطه نظرات مهم در داخل راکتور و UVبرای طراحی سیستم، شدت

کیفیت آب یا فاضالب مورد تصفیه می باشد.

UVاطالعات مورد نیاز برای طراحی راکتورهای

که اساس کار برای طراحی با توجه به روابط فوق الذکر

برمبنای اصول ریاضی می UVراکتورهای گندزدایی با

باشد مشخص می شود که اطالعات کلیدی برای

در داخل راکتور وکیفیت UVطراحی عبارتند از شدت

آب یا فاضالب مورد تصفیه. همچنین خصوصیات جریان

UVباید به گونه ای باشدکه استفاده حداکثر از انرژی

امکان پذیر گردد و یا بعبارت دیکر مقادیر اتالف انرژی

به حداقل نیز برسد. در این مبحث پارامترهای مهم

معرفی uvطراحی عوامل موثر برکارایی گندزدایی با

شده است. بطور کلی عوامل مؤثر را در سه بخش

می توان مورد بحث قرار داد. عوامل مربوط به

خصوصیات المپ عوامل مربوط به کیفیت آب و

فاضالب و عوامل مربوط به خصوصیات جریان.

خصوصیات المپ

: سرعتی که تحت آن ارگانیسم ها غیرفعال UVشدت

در راکتور UVمی شوند برحسب تابعی از شدت نور

قابل بیان می باشد. لذا مشخص کردن شدت در یک

سیستم مهم است. شدت در یک راکتور تابعی از

)بازده( آرایش فیزیکی منبع نسبت به uvنوع منبع

آب یا فاضالب )مکان و آرایش المپ ها( و میزان

پرت انرژی است. پرت انرژی موجب رقیق شدن

بازده منبع پیش از استفاده برای گندزدایی می

گردد.

 

تعیین شدت نور در راکتورهای پیچیده و چند المپی آسان نمی

باشد. در حال حاضر هیچ دتکتوری وجود ندارد که بتوان با آن

شدت نور را در این سیستم ها اندازه گیری نمود چون

دتکتورهای موجود گیرنده های صفحه ای محسوب می شوند و

فقط انرژی برخورد کرده با سطح صاف سنجش اندازه گیری

می شود. لذا چون روش قابل قبول مستقیمی برای سنجش

وجود ندارد برآورد شدت نور در راکتور از طریق مدل های

محاسبه ای یا توسل به روش های تجربی نظیر آلتینومتری

شیمیایی و تست های بیولوژیکی مورد توجه قرار گرفته

است.

در راکتورهای با آرایش های مختلف از المپ ها شدت نور

متفاوت خواهد بود. روش محاسبه ای فقط برای تعدادی از

طراحی ها قابل عمل می باشد، با این روش می توان شدت

جذب UVراکتور و انرژی UVرا برحسب تابعی از دانسیته

شده بدست آورد.

( nm 253/7)در UV بعنوان مجموع نیروی نظری D(1)دانسیت

موجود در یک راکتور بخش بر حجم مایع در راکتور تعریف

می شود:

دانسیته نور مستقیماJ در ارتباط با فاصله گذااری المپ ها می

باشد، هر چه فاصله ها کمتر باشد دانسیته نور در راکتور

بیشتر خواهد بود. از مقایسه چهار آرایش ذکر شده برای

معین،کارایی UVو با داشتن یک دانسیته UVسیستم های

مدل یونیغرم بهتر وکارایی مدل لوله ای از همه کمتر می

باشد. نوع یونیفرم بر آرایش در هم قدری تفوق نشان می

دهد. آرایش های درهم و متحدالمرکز نیز از نظر کارایی

تامین شدت نور نتایج مشابه ای نشان داده اند.

( رابطه زیر Iaveبرای برآورد شدت واقعی نور در یک راکتور )

ارائه شده است:

Iave = (nominal Iave) x (fp)(ft)

fp نسبت بازدهی واقعی المپ ها به بازدهی نظری المپ ها =

ft نسبت قابلیت انتقال واقعی غالف ها یا لوله ها به انتقال =

نظری غالف ها یا لوله ها )برای محاسبه شدت فرض می

٪ باشد( 100شود که قابلیت انتقال نظری

برای سیستم های کوار تز و تغلونی چنانچه نگه داری از

بعنوان 0/6 و0/7 بترتیب ftسیستم های ایده آل باشد،

ارقام حداقل در نظر گرفته می شود.

مشخص است که کاهش انرژی نور با 11-7با توجه به رابطه

نانومتر 253/7طول موج

( و تغییر در fpناشی از دو بخش عمده می باشد: افت بازده المپ )

قابلیت انتقال ضمائمی )غالف های کوارتزی و یا لوله های

(. ftتفلونی(که موجب مجزا شدن المپ از مایع هستند)

UV بازده المپ

در راکتور محسوب می UVبازده المپ از فاکتورمای مؤثر بر شدت

شود. بازده رزونانس یک المپ شدیداJ به حفظ شرایط بهینه تخلیه

در بخار و شرایط بهره برداری در مدت عمر المپ مربوط می

باشد و می توان گفت بسیاری از عواملی که مربوط به بازده می

شوند به کار طراحی یا اپرا تور وابسته نبوده و صرفاJ متاثر از

شرایط محیطی حاکم بر دستگاه هستند. مسلماJ اطالع از عواملی

که در این رابطه دارای نقش می باشند حائز اهمیت است.

بازده المپ در هر زمان متاثر از دمای المپ و پتانسیل ولتاژ بکار

رفته در عرض المپ می باشد و با گذشت مدت بهره برداری

کاهش می یابدکه بعلت عوامل مستهلک کننده خواهد بود.

ولتاژ: تشعشع تابعی از جریان قوسی است ، ازاین حقیقت می توان

بمنظور تغییر بازده المپ از طریق تنظیم ولتاژ و صرفه جویی در

مصرف انرژی بهره برداری نمود.کاهش ولتاژ منجر به کاهش در

جریان خواهد بود. به این ترتیب طی دوره هایی از زمان که نیاز

کم باشد می توان با پایین آوردن ولتاژ المپ روشنایی را UVRبه

تنزل داد. این عمل موجب کاهش بهره برداری انرژی از المپ

50است. عموماJ می توان شدت المپ را تا مقادیری نه کمتر از

درصدکاهش داد در غیر این صورت جریان المپ بسیارکم

شده ،المپ شروع به سوسوزنی کرده و نهایتاJ خاموش می شود.

دما: درجه حرارت بهینه دیواره المپ برای حداکثر کارایی

است. در سیستم های غوطه ورکه C 50' و 35عمومأ بین

معموًآلJ المپ ها درون غالف های کوارتزی هستند الیه

هوای بین کوارتز و دیواره المپ بصورت یک حائل عمل

نموده و المپ را از خنک شدن توسط آب حفظ می کند. به

این ترتیب می توان گفت که غالف های کوارتزی نقش

دمای آب Bassell و Scheibleایزوالتور را دارند. به عقیده

سرد اثر کمی بر دمای سنجش شده دیواره حباب دارد. در

یک تحقیق صورت گرفته در این زمینه مشخص شد که

بوده دمای 10/5 و21/3تحت دماهایی از آب که مساوی

برآورد شده است.40 و43المپ بترتیب مساوی کنترل دمای المپ در سیستم های غوطه ور در اکثر شرایط

طراحی عملی نیست. اما در سیستم های بدون تماس از

قبیل سیستم های با آرایش لوله ای حفظ المپ ها در

حرارت بهینه بوسیله کنترل دمای هوای اطراف المپ ها

امکان پذیر است. در مواردی که گرما مورد نیاز باشد می

توان حرارت منتشره توسط تر انس های المپ ها را در

داخل راکتور المپ به گردش درآورد و در مواردی که

حرارت زائد است نیز می توان بوسیله پنکه هایی هوای

سردتر بیرون را وارد راکتور نمود.

عمر المپ: عوامل متعددی موجب محدود ساختن عمر مفید المپ هستند.

این عوامل شامل نقص الکترودها، اندود شدن جیوه روی دیواره

داخلی المپ )کدر شدن المپ ( و تابش از ضماثم المپ )کاهش قابلیت

انتقال( می باشند. تمام این عوامل منجر به نزول دائمی بازده المپ

هستند و ممکن است موجب شوند بازده واقعی nm 253/7در طول موج

درصد از بازده نظری در پایان عمر المپ برسد. 60 تا 40به حد

بازده المپ طی عمری که دارد اساساJ متأثر از شدت کدر شدن و تابش از

لوله المپ می باشد و عمر واقعی به وضعیت الکترودها بستگی دارد.

المپ های میکروب کشی متداول از نوع دارای الکترود های داغ

هستندکه نزول کیفیت آنها با افزایش تعداد استارت حالت تصاعدی

دارد. لذا عموماJ پیش بینی المپ بر طبق تعداد دفعاتی که المپ را

روشن کرده اند یا بعبارت دیکر سیکل روشنایی برآورد می شود. عمر

ساعت است که مبنی بر 7500المپ ذکر شده توسط اکثر کارخانجات

70 دراین حالت UVساعته کار می باشد. متوسط بازده 8یک سیکل

ساعت برآورد شده است. متذکر می شود 100درصد بازده المپ در

که المپ های جیوهای با فشارکم بعد از صد ساعت کار به بازده نظری

خود می رسند.

کیفیت آب یا فاضالب

کیفیت کلی آب یا فاضالب در ارتباط با میزان پیش تصفیه ای است که

اجرا شده است. اما کیفیت واقعی را باید خارج ازکنترل اپراتور و یا

غیر قابل تاثیر از طراحی دانست ، حتی باید گفت الزم است طراحی

به گونه ای باشد که شرایط مختلف از نظر کیفیت آب یا فاضالب را

متحمل شود. سه پارامتر مهم مربوط به کیفیت آب که نقش بیشتری

دارند عبارتند از: دانسیته اولیه UVبر طراحی یا عملکرد یک سیستم

UVباکتریایی، مواد معلق و ضریب جذب

مزاحمت ساز ناشی شده از برخی از مواد   اثر UVضریب جذب

مهمترین مواد محلول 4-7محلول را نیز در نظر می گیرد. در جدول

و نامحلول هدر دهنده قدرت پرتو که درمنابع طبیعی آب و یا

های فاضالب ها قابل یافت هستند معرفی شده است. اگر ناخالصی

معدنی و آلی در آب زیاد باشد رسوب گذاری روی المپ تشدید

شود. بطور کلی توصیه می شود در آب مورد گندزدایی غلظت می�

میلی گرم در لیتر 2/0 و 1/0آهن وهیدروژن سولفوره به ترتیب از

باشد. mg\l 140بیشتر نباشد. سختی آب نیز کمت از

� در UVدانسیته اولیه باکتری ها: نحوه عملکرد یک سیستم مستقیما

های اندیکاتور می باشد. بطور ارتباط با دانسیته اولیه ارگانیسم

معمول این رقم پارامتری نیست که در تصفیه خانه ها قابل پایش

� با توجه به نوع فرآیندهای تصفیه باشد. دانسیته های اولیه را صرفا

بینی نمود و توصیه شده ماقبل مراحل گندزدایی نمی توان پیش

است که این اطالعات را پیش از طراحی جمع آوری نمایند. می

های موجود در منطقه ، توان پساب های مشابه را از تصفیه خانه

مورد بررسی قرار داد یا چنانچه اصالح تصفیه خانه در نظر است، در

محل تجهیزات موجود بررسی را به انجام رساند. بطور کلی نحوه

عملکرد سیستم بوسیله لگاریتم نسبت بقا و یا تعداد لگاریتمی

شود. الزم است که دانسیته اولیه باکتری کاهش دانسیته معرفی می

ها را تحت شرایط متوسط و ماکزیمم مورد انتظار برای تصفیه خانه

تعیین نمود.

جامدات معلق: مخفی شدن باکتری ها در ذرات اثر مهمی بر

طراحی یک سیستم دارد و همانطور که ذکر شد دانسیته

باکتریایی ذره ای در ارتباط با غلظت مواد معلق

باشد. به این ترتیب اندازه گیری جامدات معلق بعنوان می

یک اندیکاتور مهم جهت تعیین کیفیت این ذرات ضروری

خواهد بود. از آنجایی که حدود جامدات معلق آب و یا

پساب در عمل بوسیله طرح تصفیه خانه تنظیم می شود،

مقادیری از این جامدات که می باید در طراحی فرآیند

گندزدایی مورد مالحظه قرار گیرد محدود خواهد بود.

نقطه نظر دیگر میزان تغییرات جامدات معلق است.

ای برای این مورد طرح شده بعنوان مثال چنانچه تصفیه خانه

30است که غلظت جامدات معلق آن بطور متوسط از

روز متوالی بیشتر نشود ، 30گرم در لیتر برای میلی

حدودی از این جامدات که می باید بر یک مبنای ساالنه

� بین گرم در لیتر میلی20 و 10متحمل شود احتماال

خواهد بود. توجه به این نکات می تواند از لحاظ تعیین

و تعیین ملزومات عملیاتی UVاندازه متوسط تجهیزات

دارای اثر باشد.

 

� در زمینه گندزدایی با UVجذب مطرح می شود UV : این پارامتر صرفا

مورد نیاز نمونه آب یا فاضالب مورد نظرمی UVو معیاری از انرژی

مورد UVباشد و بر شدت پرتو در راکتور دارای اثر خواهد بود.

نیازمانند کلرمورد نیاز می باید برای نمونه آب مورد نظر تأمین گردد

تا گندزدایی مؤثر واقع شود. این پارامتر بعلت جذب انرژی بوسیله

اجزا شیمیایی موجود در آب یا فاضالب می باشد. تعدادی از

ها موجب جذب ترکیبات آلی و معدنی موجود در فاضالب

نانومتر هستند و لذا بر شدت نور درون راکتور اثر می 7/253موج

� آرایش گذارند. در موارد خاص ممکن است اندازه سیستم و احتماال

المپ ها متاثر از مقدار جذب فوق باشد. بعبارت دیگر در محاسبه

شدت در یک راکتور پیچیده و در فرمول نهایی محاسبه ، شدت

مطرح می شود. UVمتوسط بعنوان تابعی از ضریب جذب

های متعددی برای بیان جذب یک نمونه آب وجود دارد. در ابتدا الزم راه

� بوسیله آن این رقم است به روش اسپکتر و فوتومتری که معموال

سنجش می شود توجه شود. نمونه را در یک سل کوارتزی شفاف

نانومتر ریخته و مقدار نور جذب شده 7/253نسبت به طول موج

را بوسیله نمونه تعیین می نمایند. چون بطور معمول طول مسیر

نوری بکار رفته یک سانتیمتر است ماحصل این سنجش جذب در

خواهد بود. a.u\cmواحد سانتیمتر یا

میزان یا قابلیت عبور نور برای یک نمونه آب نیز پارامتر

مورد نیاز آن نمونه می UVمتداولی برای توصیف

باشد. این رقم را می توان از روی سنجش جذب

� بصورت درصد گزارش نمود: بدست آورد و غالبا

100 x 10 –(a.u/cm)درصد عبور نور

درصد نور جذب شده نیز با تفریق درصد عبور از صد

بسادگی قابل تعیین خواهد بود. پارامتری که برای

مقاصد طراحی بیشتر مورد توجه است ضریب

بیان می شود: e( است که بر پایه a)UVجذب

a = 2.3 (a.u/cm)

UVاست. بطور کلی ضریب جذب cm-1 واحد ضریب فوق

با افزایش درجه تصفیه بهبود می یابد )کمتر می شود(.

در تصفیه فاضالب ارقام زیر را بعنوان شاخص می

توان در نظر گرفت.

مرحله = تصفیه اولیه- تصفیه ثانویه - پساب نیتراته شده -

تصفیه مرحله سوم

a(cm)-10/5 0/35 تا 0/2- 0/4 تا 0/25- 0/5 تا 0/3 - 0/8 تا

برخالف رقم جامدات معلق که برطبق UVضریب جذب

مقررات و فرآیند تصفیه دارای محدودیت است یک پارامتر

بیانگر اهداف تصفیه محسوب نمی شود. این عدد یک

پارامتر ابداع شده برای آب و فاضالب و نوع تصفیه می

باشد . لذا الزم است که برآوردی از این ضریب و میزان

تغییرات آن خواه به روش مستقیم برای پساب تصفیه

شده و یا فاضالبی مشابه که درجاتی از تصفیه را گذرانده

باشد صورت گیرد.

مربوط به متوسط روزانه، ماکزیمم هفته ای UVضرائب جذب

روزه از نقطه نظر طراحی دارای 30و حداکثر متوسط

اهمیت می باشند. عموماJ سفارش می شودکه سنجش های

منظم ضریب جذب عالوه بر دانسیته کلیفرمی مستقیم و

اولیه و غلظت جامدات معلق صورت گیرد. این آزمایش ها

که مستلزم تجهیزات اضافی ناچیز و سهولت کار هستند از

لحاظ گندزدایی دارای اهمیت می باشند. ضریب جذب

بعنوان پارامترکلیدی، جهت طراحی و پایش گندزدایی

مطرح است و پیشنهاد شده است که از این ضریب برای

ارتباط کیفیت پساب باکارایی سیستم استفاده شود.

UVاثر ذرات معلق بر جذب

توجه به این نکته حائز اهمیت است که روش سنجش مستقیم

جذب نور براساس این فرض است که نور دیده نشده بوسیله

دتکتور اسپکتر و فوتومتر تماماJ بوسیله مایع جذب شده است

ولی این فرض در مورد نمونه های حاوی ذرات معلق یا کلوئید

همیشه ممکن است صادق نباشد، زیرا این ذرات می توانند

بخشی از نور را منعکس فمایند. این نور منعکس شده چون از

مسیر مستقیم آن نسبت به سل کوارتزی منحرف شده بوسیله

Jدتکتور قابل سنجش نیست. لذا در روش مستقیم معموال

اضافه برآوردی نسبت به جذب واقعی مایع وجود خواهد

داشت.

کوالز و همکاران و شیبل و همکاران نشان داده اندکه ذرات محلق

وکلوئیدها مقادیر مهمی از انرژی فورانی را جذب نکردد و در

حقیقت آن را به مایع برمی گرداند. لذا این نکته که سنجش

جذب بتواند اثر انعکاس را نیز در برگیرد و مقداری ارائه

دهدکه نماینده واقعی جذب نور باشد دارای اهمیت می شود.

همانطور که ذکر شد روشهای مرسوم برای محاسبه شدت در یک

راکتور عمومآJ براساس این فرض استوار هستندکه ضریب

نماینده جذب واقعی مایع می باشد. برای در نظر UVجذب

گرفتن اثر انعکاس نور و اصالح ارقام جذب، شیبل و

UV/visهمکارانش یک وسیله فرعی به اسپکتروفومتومتر

ضمیمه نمود.

 

این وسیله که سنجش جذب را از لحاظ اثر انعکاس نور

مورد تصحیح قرار می دهد در واقع کره ای است که

سل کوارتزی را احاطه می کند. هر شعاع نوری

منعکس شده روی سطح این کره جذب می شود و

سطبه مزبور موجب یک کاسه کردن مقدار نور جمع

شده و تصحیح جذب سنجش شده از طریق دتکتور از

نوع پرتو مستقیم می شود. بنظر می رسد این جذب

که در تحقیق مزبور بعنوان ضریب جذب کره ای

خوانده شده نماینده واقعی تری از جذب حقیقی مایع

بوده و جهت برآورد شدت در یک راکتور مناسبتر

باشد.

با تصحیح UVدرشرایطی که سنجش ضریب جذب

فوق الذکر میسر نباشد می توان ضریب جذب را برای

نمونه های صاف شده و به همان طریقه مستقیم

تعیین نمود. در غالب موارد رقم بدست آمده تقریب

خوبی از جذب واقعی خواهد بود و البته چنانچه از

مامبران فیلتر جهت جد اسازی ذرات بزرگتر از یک

میکرون استفاده شود نتایج بهتری بدست خواهد آمد.

الزم است که فیلترها قبالJ شسته شده باشند چون

اضافه نمایند. UVممکن است مواد جاذب

به دو طریقه فیزیکی و UV : نظافت المپ های UVتنظیف سیستم

- وسایل 1شیمیایی امکان پذیراست. روش های فیزیکی شامل:

- آب پاش های با 3- وسایل مافوق صوت ، 2مکانیکی اتوماتیک ،

- وسایل تنظیف با هوا. مواد شیمیایی مورد 4فشار زیاد و

استفاده شامل اسید سولفوریک ، اسید هیدروکلریدریک و اسید

فسفریک می باشند.

شامل یک یا چند وسیله فیزیکی تنظیف UVغالباJ سیستم های

هستندکه در موارد نیاز و هرچندگاه می توان از مواد شیمیایی

برای تکمیل نظافت استفاده نمود.

Jدر مورد تصفیه خانه های کوچک که انجام نظافت اتوماتیک معموال

مقرون بصرفه نیست ، تنظیف هرچندگاه بطور دستی کفایت

می کند.

در گندزدایی UV برای گندزدایی آب آشامیدنی: ارزش UVارزش

پساب ثانویه مشخص شده است اما باید توجه داشت که مقررات

مربوط به گندزدایی آب شرب متفاوت از فاضالب است. در مورد

فاضالب، میکروب هایی که بعنوان اندیکاتور آلودگی به مدفوع

معرفی شده اند به مقدار زیاد وجود دارند و سنجش آنها از

به آسانی امکان پذیر است. از UVطریق منحنی غیر فعال سازی

همین منحنی نیز می توان برای انتخاب دوز طراحی سیستم

گندزدایی جهت نیل به سطح مورد نظر از غیرفعال سازی

میکروبی استفاده نمود. اما در مورد آب شرب غلظت میکروب

های اندیکاتور غالباJ کمتر از حدود قابل تشخیص در متدهای

ارزیابی است

لذا در قوانینی نظیر قانون تصفیه آبهای سطحی بجای مدنظر

قراردادن غلظت میکروب مورد نظر، دوزهای هدف معین می

شود. نکته قابل ذکر این است که در گندزدایی با مواد شیمیایی

دوز طراحی سیستم را حدغیرفعال سازی ژیاردیا معین می

ها های این ارگانیسم مقاوم تر از ویروس سازد. چون کیست

با مشخص شدن UVدربرابر مواد شیمیایی است. اما در مورد

این قضیه که دوز الزم برای مقابله با کیست های ژیاردیا

های کریپتوسپدوریدیوم کمتر از مقادیر الزمه برای واوسیست

تعدادی از ویروس ها و اصوال بسیارکمتراز مقادیری است که دهه

(، روتاویروس ما 2-7گذشته اعالم می شد )نگاه شود به جدول

ترین محسوب شده اند بعنوان ارگانیسم هدف مناسب که مقاوم

برای سیستم های گندزدایی آب شرب معرفی شده اند.

همچنین روش قابل توجیه از لحاظ اقتصادی UVبرای آب آشامیدنی

و بیش از USA تصفیه خانه آب در1000است. امروزه بیش از

استفاده می کنند. هزینه تصفیه آب با دوز UV در اروپا از2000

mWsec/cm2 40 در واحدهای با ظرفیت GPM 17 (L/min 64) تا

مترمکعب در روز که در انتها ازکلر نیز برای تأمین 6800حدود

باقی مانده استفاده شده هرگز بیشتر از تصفیه آب با ازن وکلر

ها (. تحقیق در مورد نوع المپUSEPA , 1996تنها نبوده است )

� در مورد تصفیه خانه های فاضالب بوده است: صرفا

برای واحدهای کوچک المپ های جیوه با فشارکم مقرون به

صرفه تر است حال آنکه برای واحدهای با ظرفیت بیش از

مترمکعب در روز و همچنین برای 56800 تا37800

های جیوه با کاربرد المپ گندزدایی فاضالبهای با کیفیت بد

های اخیر همچنین فشار متوسط توجیه پذیرتر است. المپ

)سرریز فاضالب مشترک( مناسب CSOsبرای گندزدایی

باشد. مشکل تبدیل نیترات به نیتریت که در مورد برخی می

گزارش شده با انتخاب UVالمپ های با طول موج پایین

صحیح المپ یا بکارگیری فیلترهای نوری مناسب قابل رفع

می باشد.

برای UVتوان ادعا نمود الذکر می باتوجه به مطالب فوق

های گندزدایی مرحله اولیه آب آشامیدنی، فاضالبها، پساب

و به بیان دیگر می ثانویه و صنعتی روش مناسبی است،

توان گفت نور فرابنفش برای گندزدایی آب و فاضالب می

تر درخشد. هرقدر حفاظت از منابع آب برای جوامع ضروری

ها گردد ضرورت وضع مقررات شدیدتر برای تخلیه پساب

را توجیه پذیرتر خواهد نمود. UVآشکارتر شده و کاربرد

نیز یک UVهای بطری شده با های معدنی و آب گندزدایی آب

آوری مقبول محسوب می شود. فن

منبع : مقررات گندزدایی آب و بهره برداری

از گندزداها ) تألیف : دکتر فروغ واعظی – مهندس

عبدالمطلب صیدمحمدی(

*به جای اینکه به تاریکی لعنت بفرستید ، برخیزید و

شمعی روشن کنید. *کنفسیوس