ما هو نظام تنقية المياه التجاري بالأشعة فوق البنفسجية؟
فيتكنولوجيا معالجة المياهتعد تقنية التطهير بالأشعة فوق البنفسجية (الأشعة فوق البنفسجية) من التقنيات الشائعة بشكل متزايد. وخاصة في أنظمة تنقية المياه التجارية، تُستخدم الأشعة فوق البنفسجية على نطاق واسع كطريقة تطهير فعالة وخالية من المواد الكيميائية. إذن، ما هو نظام تنقية المياه التجاري بالأشعة فوق البنفسجية؟ ما هو دور الأشعة فوق البنفسجية؟ في أي مرحلة من مراحل معالجة المياه يتم استخدامها؟ ستتناول هذه المقالة هذه القضايا بالتفصيل.
ما هو نظام تنقية المياه التجاري بالأشعة فوق البنفسجية؟
تُستخدم أنظمة ترشيح المياه التجارية لتوفير مياه شرب عالية الجودة أو مياه معالجة أو مياه معالجة، وتُستخدم على نطاق واسع في صناعات مثل الفنادق والمطاعم والرعاية الطبية والأدوية وتصنيع المشروبات. تتضمن هذه الأنظمة عادةً مراحل معالجة متعددة لإزالة المواد العالقة والمواد العضوية والكائنات الحية الدقيقة والمواد الملوثة الأخرى الموجودة في المياه لضمان أن جودة المياه تلبي معايير الصناعة ومتطلبات الصحة والسلامة.
يشير نظام ترشيح المياه التجاري بالأشعة فوق البنفسجية إلى نظام ترشيح مياه تقليدي مع إضافة وحدة تطهير بالأشعة فوق البنفسجية. يهدف التطهير بالأشعة فوق البنفسجية إلى قتل البكتيريا والفيروسات والعفن والكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض الأخرى في الماء عن طريق الأشعة فوق البنفسجية ذات الموجة القصيرة (عادةً نطاق الأشعة فوق البنفسجية، الطول الموجي 200-280 نانومتر) المنبعثة من مصابيح الأشعة فوق البنفسجية. لا تعتمد طريقة التطهير هذه على المواد الكيميائية، لذلك فهي لا تغير طعم أو رائحة أو لون الماء، ولا تنتج أي منتجات ثانوية ضارة.
ما هو دور الأشعة فوق البنفسجية؟
الدور الرئيسي للأشعة فوق البنفسجية في معالجة المياه هو التطهير، أي تدمير بنية الحمض النووي والحمض النووي الريبي للكائنات الحية الدقيقة، مما يجعلها تفقد القدرة على التكاثر والإصابة. على وجه التحديد، آلية عمل التطهير بالأشعة فوق البنفسجية هي كما يلي:
1. تدمير المادة الوراثية للكائنات الحية الدقيقة:يشكل ضوء الأشعة فوق البنفسجية ثنائيات الثايمين عن طريق التفاعل الضوئي الكيميائي مع الحمض النووي والحمض النووي الريبوزي للكائنات الحية الدقيقة، مما يعيق تكاثر الحمض النووي. هذا الضرر قاتل لأنه بمجرد أن يصبح الحمض النووي غير قادر على التكاثر بشكل طبيعي، لا يستطيع الكائن الحي الدقيق الاستمرار في البقاء والتكاثر.
2. تثبيط النشاط الميكروبي:بالإضافة إلى تدمير المادة الوراثية، يمكن للأشعة فوق البنفسجية أيضًا تدمير نظام الإنزيمات ووظيفة غشاء الخلية للكائنات الحية الدقيقة، مما يجعلها غير نشطة. وهذا يضمن أيضًا القضاء تمامًا على مسببات الأمراض الموجودة في الماء.
3. القضاء على مجموعة متنوعة من مسببات الأمراض بكفاءة:يمكن للتطهير بالأشعة فوق البنفسجية أن يقتل بفعالية مجموعة متنوعة من مسببات الأمراض مثل البكتيريا والفيروسات والعفن والطحالب والطفيليات في الماء. وبالمقارنة مع طرق التطهير الكيميائية، فإن التطهير بالأشعة فوق البنفسجية لا ينتج مسببات أمراض مقاومة للأدوية، لذلك له ميزة مهمة في ضمان سلامة جودة المياه.
في أي مرحلة من مراحل معالجة المياه يتم استخدام التطهير بالأشعة فوق البنفسجية؟
في أنظمة تنقية المياه التجارية، يتم عادةً ترتيب تطهير الأشعة فوق البنفسجية في المرحلة النهائية كجزء من معالجة التطهير النهائية. وذلك لأنه بعد معالجة المياه مسبقًا في الخطوات السابقة (مثل الترسيب والترشيح وامتصاص الكربون المنشط وما إلى ذلك)، تتم إزالة المواد العالقة والمواد العضوية ومعظم الكائنات الحية الدقيقة في الماء أو تقليلها إلى مستوى أقل. في هذا الوقت، تكون جودة المياه واضحة نسبيًا ويكون تأثير تطهير الأشعة فوق البنفسجية هو الأفضل.
الخطوات المحددة هي كما يلي:
الترشيح المسبق (الترشيح الميكانيكي)
في الخطوة الأولى من معالجة المياه، تمر المياه أولاً عبر مرشح ميكانيكي أو شاشة لإزالة المواد العالقة الأكبر حجمًا والرمل والتربة والصدأ وما إلى ذلك. تهدف هذه الخطوة بشكل أساسي إلى حماية معدات المعالجة اللاحقة من الانسداد والتآكل. في الوقت نفسه، تخلق هذه الخطوة أيضًا ظروفًا أفضل لتطهير الأشعة فوق البنفسجية، لأن قدرة الأشعة فوق البنفسجية على الاختراق ترتبط ارتباطًا وثيقًا بعكارة الماء.
ترشيح الكربون النشط
بعد الترشيح الميكانيكي، قد لا يزال الماء يحتوي على بعض المواد العضوية والرائحة واللون والكلور المتبقي والمواد الكيميائية الأخرى. في هذا الوقت، يتم امتصاص هذه المواد الموجودة في الماء وإزالتها من خلال مرشح الكربون المنشط. لا يعمل ترشيح الكربون المنشط على تحسين طعم ورائحة الماء فحسب، بل يقلل أيضًا من تركيز الملوثات العضوية في الماء، مما يضع الأساس لمعالجة التطهير اللاحقة.
معالجة التليين أو التناضح العكسي
في بعضأنظمة تنقية المياه التجاريةبالنسبة للمياه التي تحتاج إلى إزالة العسر أو المواد الصلبة الذائبة الكلية (المواد المشتقة من المواد الصلبة الذائبة)، يمكن تليين المياه أو التناضح العكسي (ريال عماني) قبل دخولها إلى التطهير بالأشعة فوق البنفسجية. يزيل التليين أيونات العسر مثل الكالسيوم والمغنيسيوم من الماء عن طريق تبادل أيونات الصوديوم، بينما يزيل التناضح العكسي المواد الصلبة والأيونات المذابة من الماء من خلال أغشية عالية الضغط. يمكن أن تقلل طرق المعالجة هذه بشكل كبير من تركيز الملوثات في الماء وتحسن فعالية التطهير بالأشعة فوق البنفسجية.
التعقيم بالأشعة فوق البنفسجية
في الخطوة الأخيرة من معالجة المياه، تكون المياه بعد الخطوات السابقة قريبة جدًا من الحالة النقية، ولكنها قد تحتوي على كميات صغيرة من البكتيريا والفيروسات. في هذا الوقت، تمر المياه عبر وحدة التطهير بالأشعة فوق البنفسجية، وتخترق الأشعة فوق البنفسجية قصيرة الموجة المنبعثة من مصباح الأشعة فوق البنفسجية تدفق المياه وتقتل الكائنات الحية الدقيقة المتبقية. نظرًا لأن جودة المياه واضحة نسبيًا، يمكن للأشعة فوق البنفسجية اختراق جسم الماء بكفاءة لضمان تأثير التطهير.
تتمثل ميزة التطهير بالأشعة فوق البنفسجية في أنه لا يعتمد على المواد الكيميائية، وبالتالي لا ينتج أي منتجات ثانوية ضارة ولا يؤثر على طعم وجودة المياه. بالإضافة إلى ذلك، يمكن إكمال التطهير بالأشعة فوق البنفسجية في لحظة دون وقت اتصال، وهو أسرع من التطهير الكيميائي (مثل التطهير بالكلور).
تركيب وطريقة تشغيل نظام التعقيم بالأشعة فوق البنفسجية
المكونات الأساسية لنظام التعقيم بالأشعة فوق البنفسجية هي مصابيح الأشعة فوق البنفسجية وأكمام الكوارتز ولوحات التحكم وغرف التفاعل. فيما يلي سنقدم هذه المكونات ووظائفها بالتفصيل:
مصابيح الأشعة فوق البنفسجية
مصباح الأشعة فوق البنفسجية هو المكون الأساسي لنظام التطهير بالأشعة فوق البنفسجية، وعادة ما يستخدم مصابيح بخار الزئبق منخفضة الضغط أو مصابيح بخار الزئبق متوسطة الضغط. تنتج المصابيح منخفضة الضغط عادة 254 نانومتر من طول موجة الأشعة فوق البنفسجية، وهو أحد أكثر أطوال موجات التطهير فعالية. يمكن للمصابيح متوسطة الضغط إنتاج نطاق أوسع من الأشعة فوق البنفسجية مع كفاءة تطهير أعلى.
تبلغ مدة خدمة مصابيح الأشعة فوق البنفسجية عادة من 9000 إلى 12000 ساعة. بعد هذا الوقت، سينخفض إنتاج الأشعة فوق البنفسجية للمصباح تدريجيًا، لذلك يجب استبداله بانتظام لضمان تأثير التطهير.
كم الكوارتز
غلاف الكوارتز عبارة عن مادة أنبوبية شفافة ملفوفة حول مصباح الأشعة فوق البنفسجية لحماية المصباح ومنع الماء من ملامسة المصباح مباشرة. تتمتع مادة الكوارتز بنفاذية عالية للأشعة فوق البنفسجية، مما يضمن انتقال ضوء الأشعة فوق البنفسجية المنبعث من المصباح إلى الماء بشكل فعال. في الوقت نفسه، يمكن لغلاف الكوارتز أيضًا منع الشوائب الموجودة في الماء من الالتصاق بالمصباح، وبالتالي التأثير على تأثير التطهير.
يجب تنظيف أكمام الكوارتز بانتظام لمنع تراكم الترسبات أو الأغشية الحيوية، مما يقلل من نفاذية الأشعة فوق البنفسجية ويؤثر على تأثير التطهير.
لوحة التحكم
تُستخدم لوحة التحكم لمراقبة حالة تشغيل نظام التعقيم بالأشعة فوق البنفسجية والتحكم فيها. وعادةً ما تكون مجهزة بمقياس شدة الأشعة فوق البنفسجية ومؤشر تشغيل المصباح ونظام إنذار. عندما يكون خرج الأشعة فوق البنفسجية أقل من المعيار المحدد أو يفشل المصباح، ستصدر لوحة التحكم إنذارًا لتذكير المستخدم بإجراء الصيانة أو استبدال المصباح.
غرفة التفاعل
غرفة التفاعل هي المنطقة التي يتدفق فيها الماء عبر تطهير الأشعة فوق البنفسجية. وعادة ما تكون مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ ومصقولة من الداخل لزيادة انعكاس ضوء الأشعة فوق البنفسجية وتعزيز تأثير التطهير. عندما يتدفق الماء عبر غرفة التفاعل، فإن ضوء الأشعة فوق البنفسجية المنبعث من مصباح الأشعة فوق البنفسجية سيشع بالتساوي على كامل جسم الماء، مما يضمن تطهير جميع الكائنات الحية الدقيقة في الماء بشكل فعال.
ما هي حدود التطهير بالأشعة فوق البنفسجية؟
على الرغم من أن التطهير بالأشعة فوق البنفسجية يستخدم على نطاق واسع فيأنظمة تنقية المياه التجاريةولها العديد من المزايا، ولها أيضًا بعض القيود.
1. متطلبات جودة المياه العالية:يرتبط تأثير التطهير بالأشعة فوق البنفسجية ارتباطًا وثيقًا بشفافية الماء. إذا احتوى الماء على المزيد من المواد العالقة أو العكارة العالية، فسوف تتأثر قدرة الأشعة فوق البنفسجية على الاختراق، وقد لا يكون تأثير التطهير كما هو متوقع.
2. عدم القدرة على إزالة الملوثات الكيميائية:إن التطهير بالأشعة فوق البنفسجية فعال فقط بالنسبة للكائنات الحية الدقيقة ولا يمكنه إزالة الملوثات الكيميائية أو المعادن الثقيلة أو الملوثات العضوية الموجودة في الماء. لذلك، عندما تكون هناك حاجة إلى إزالة هذه الملوثات، يجب استخدام التطهير بالأشعة فوق البنفسجية مع تقنيات معالجة المياه الأخرى.
3. مطلوب إمداد مستمر بالطاقة:تحتاج مصابيح الأشعة فوق البنفسجية إلى مصدر طاقة مستمر للعمل بشكل طبيعي. بمجرد انقطاع التيار الكهربائي أو فشل المصباح، ستفشل وظيفة التطهير في النظام. لذلك، عند تصميم واستخدام أنظمة التطهير بالأشعة فوق البنفسجية، يجب مراعاة الطاقة الاحتياطية أو تدابير الطوارئ الأخرى.