ضوابط گند زدایی از فاضلاب با پرتو فرابنفش

ضوابط گند زدایی از فاضلاب با پرتو فرابنفش

اسلاید 1: بسم الله الرحمن الرحیم

اسلاید 2: دانشگاه آزاد اسلامی واحد زنجانعنوان:ضوابط طراحی مرحله گند زدایی آّب و فاضلاب با پرتو فرابنفشاستاد :سرکار خانم شریفیدانشجویان :حامد هاشملومحمد آقایاری

اسلاید 3: مقدمه:خصوصیات ضد میکروبی تابش های قابل انتشار از تابش های فرا بنفش از ابتدای قرن بیستم آشکار گردید .در واقع تاریخچه استفاده از پرتو فرا بنفش به اوایل قرن گذشته 1999 بر میگردد.رواج عمل در گند زدایی فاضلاب کمتر از 40 سال است در واقع علت اصلی و عامل استفاده از این مهم بعداز مشخص شدن مخاطرات فراورده های جانبی کلر زنی و ناکار آمد بودن کلر در غیر فعال سازی کیست تکیاخته ها در دوز های تعریف شده بود . ساخته شده که در اندازه بسیار کوچک دارای قدرت عظیم تشعشع تابشuvدر سالهای اخیر انواعی از لامپ های حدود بیست هزار برابر شدت نور آفتاب بر سطح دریاست.در حال حاضر اشعه ی ماورا ی بنفش یک فن آوری نوین و برتر برای گند زدایی آب و فاضلاب و رقیب اساسی برای کلر می باشد.تعداد بسیار زیادی از تصفیه خانه های دنیا از این فناوری استفائه میکنند و جایگزین کلر شده اند. متوسط دبی طرح تصفیه خانه های آب 2000مورد دراروپا و 1000مورد در آمریکا از 17 گالن در دقیقه تا رقم عظیم26میلیون گالن در روز گزارش شده است.

اسلاید 4: این روش به علت فیزیکی بودن آن روش بسیار قابل قبول و توجه برانگیز است.با توجه به تحقیقات امروزی مشخص گردید دز لازم جهت فروپاشی ساختمان ژیاردر ها و کریپتوسپوریدیم هاکمتر از مقدار لازم برای نابود سازی برخی ویروس ها و اساسا بسیار کمتر از مقادیری است که در دهه ی گذشته اعلام شده بود. از پا با بررسی اینکه میکرو ارگانیسم هایی که در برابر عوامل شیمیایی بسیار مقاوم هستند با دوز بسیار کمبا سایر روش ها:UVمقایسه یUVدر می آیند برتری این روش آشکار گردید.

اسلاید 5: ‏یکی از عوامل فیزیکی شناخته شده که بر میکروب ها اثر زیان آور دارد انرژی تابشی می باشد. انواع اشعه را به سه گروه اصلی می‌توان تقسیم نمود: ذره ای ، الکترومغناطیسی و اکوستیک. جریان اتم‌ها، الکترون ها و پروتون‌ها مثال‌هایی از اشعه ذره ای هستند. اشعه الکترومغناطیسی مشتمل بر طیف وسیعی از تابش‌ها می باشدکه از امواج رادیویی با طول موج بلند و فاقد اثر بیولوژیکی تا امواج مایکروویو و مادون قرمز با اثرات گرمایی، نور مرئی و پرتو فرابنفش، اشعه ایکس، گاما و امواج کیهانی را در برمی‌گیرد . تفاوت اثر این امواج بر حیات میکرو‏ب‌ها بستگی به طول موج و مقدار انرژی اشعه دارد. سرعت انواع اشعة الکترومغناطیس بر خلاف اشعه ذره‌‌ای ثابت بوده و حدود 300000 ‏کیلومتر در ثانیه است و گرچه بصورت موج حرکت می کند اما مانند این است که بصورت مقادیر مشخص از انرژی ‌موسوم به کوانتا(Quanta) یا فوتون‌ها از منابع تابش تولید شده وطی طریق می نمایند. انرژی این فوتون‌ها بستگی به فرکانس تابش دارد و با رابطه زیر نشان داده می شود: E= hf E = انرژی یک کوانتومf = فرکانس یا تعداد نوسان در ثانیه h = ثابت پلانک (‌27-10× 6/62 ارگ - ثانیه ) ‏ انواع پرتو و اثر آن بر گند زدایی:

اسلاید 6: ‏ ‏‏کاربرد UVبرای مقاصد گندزدایی مستلزم این است که یک منبع با شدت زیاد و با طول موج دلخواه وجود داشته باشد. بطور کلی قراردادن مواد در دمای 2500 ‏یا بیشتر موجب می شود که تعداد زیادی فوتون با انرژی بالا 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). ‏در حال حاضر غالب منابع مصنوعی برای تولید (UV) را می توان به سه گروه تقسیم بندی ئمود : ‏ا - منابع تابشی براثر حرارت مانند لامپ های هالوژن تنگستن. 2‏- منابع تخلیه در گاز مانند لامپ های جیوه (بافشارکم، متوسط و بالا)، لامپ های جیوه وهالیدهای فلزی لامپ های زنون، لامپ های هیدوروژن و دوتریم وتیوب‌های جرقه ای . 3 ‏- منابع تخلیه الکتریکی :UVمنابع تولید

اسلاید 7: ‏گندزدایی باUV یک روش فیزیکی است که وابسته به انتقال انرژی الکترومغناطیس ازمنبع نوربه سلول ارگانیسم (بویژه ماده ژنتیک سلول) می باشد. آنچه که در فهم مکانیزم ضد میکروبی UV کمک می‌کند 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 است. طول موج های مابین 200 ‏تا 1200 نانومتر دارای انرژی کافی 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 رادیاسیون‌های نامرئی عمدتأ بوسیله اسیدهای نوکلئینه و پروتئین هاکه بی رنگ هستند صورت می‌گیرد. این جذب شدیداً برای سلولهای زنده زیان آور است و مرگ ومیر بوجود آمده را تقریباً 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 باکتریها وغالب ویروس ها و اسید ریبونکلئیک (RNA ‏) برای برخی از ویروس‌ها اجزاء اصلی مورد هدف واقع شده فوتون‌های هستند واثرات همچون نقص یا مرگ و میر را دارند.  :UVمکانیزم غیر فعالسازی میکروبی توسط

اسلاید 8: کاربردهای قابل ذکر از گندزدا یی با UV‏منابع مصنوعیUV‏ با هدف انجام گندزد‏ایی کاربرد‏های وسیعی د‏ر بیمارستانها، آزمایشگاه ها و مدارس دارند. , ویروس ها، میکوپلاسما` ، باکتریها و قارچ ها معلق در هوا یا مایعات موجود روی سطوح کار با این پرتو قابل نابود شدن هستند. چون UV در بسیاری از مواد از جمله اغذیه و الیاف نفوذ نمی کند نمی‌تواند عمل استریلیزاسیون،را با این پرتو انجام داد. جنس ماده مورد نظر نیز در نتیجه عمل گندزدایی دارای اثر است، بعنوان مثال سطح آلمومینیوم و شیشه استریل می شود ولی چوب، لاستیک وکاغذ که حتی3 ‏ساعت در معرض 120 میکرووات بر سانتیمتر مربع پرتو بوده اند استریل نشده اند. مهم ترین کاربردهای ذکر شده از UV عبارتند از: 1 ‏. نابود سازی ارگانیسم های هوا 2 ‏. غیر فعال سازی میکروارگانیسم های موجود روی سطوح مواد معلق در مایعات. 3 ‏. حفظ وگندزد ایی بسیاری از محصولات با ترکیب ناپایدار که به روش های مرسوم قابل تصفیه نمی باشند. :UV کاربرد های

اسلاید 9: - ضد عفونی آب آشامیدنی شهر ها، شهرکها، برجها، کارخانه ها، منازل، ویلا ها  - ضد عفونی آب استخر های شنا، آب نما ها و جکوزیها  - ضد عفونی آب واحدهای صنعتی و فرایندی  - ضدعفونی آب مورد نیاز در صنایع آرایشی و بهداشتی، شیمیایی، دارویی، و الکترونیک آب فوق العاده تمیز  - ضدعفونی آب در سیستمهای سختی گیر آب و تولید آب معدنی  - ضد عفونی آب سیستمهای آب خنک کننده مدار بسته و سیستمهای تهویه مطبوع  - ضدعفونی آب در سیستمهای آب مقطر گیری  - ضد عفونی آب در صنایع غذایی و صنایع لبنی  - ضد عفونی آب در صنایع پرورش دام و طیور  - ضدعفونی پسابهای صنعتی و بهداشتی - ضد عفونی آب استخرهای پرورش ماهی و میگو:در آب و فاضلاب Uvکاربرد سیستم

اسلاید 10: :UVفناوری ها متداول پرتوتابی با فناوری رایج در زمان حاضر را میتوان به صورت زیر دسته بندی کرد:.هردو نوع از لامپ های جیوه ای – آرگونی محسوب میشوندانواع فشار متوسط دارای فشار بسیار زیاد جیوه هستندو پلی کروماتیک هستند و علاوه بر اشعه ی ماورای بنفشاشعه های دیگری نیز تشعشع میکنند.در شرایطی که کدورت یادبی آب زیاد باشدهمچنین برای گند زدایی فاضلابهایی با دبی زیادو سیلابها از سیستم فشار متوسط استفاده میشود.در این سیستم ها لامپ هارا در یک پوشش کوارتزی قرار میدهند تا سرد نشوند و قطر اینپوشش ها فقط کمی بیشتر از قطر لامپ می باشد.

اسلاید 11: :UVتعریف دوزکار آیی گند زدایی با بر اساس میزانی از پرتو است که میکرو ارگانیسم ها در معرض آن قرار میگیرند.دوز بر حسب انرژی پرتو در واحد سطح بیان میشود و حاصل ضرب شدت پرتو در زمان تماس است.این روش عمل گند زدایی را در کمتر از یک دقیقه به کمال میرساند و بیشتر کردن زمان تماس معمولا سود بخش نخواهد بود.UVUV:UVطراحی سیستم گند زدایی با

اسلاید 12: :UVتعیین دوزروش رایج در تعیین دوز مورد نیاز پرتو جهت تایین غلظت میکروبی دلخواه در آب مرود نظر بر مبنای انجام سنجش زیستی در مقیاس آزمایشگاهی میباشد. در این روش تست گرفته میشود. و این تست ها با استفاده از دستگاه کوچکی که طی آن نمونه هایی با حجم کم حدود 100 از آب مورد نظر مدت معینی تشعشع میدهند.منبع تابش باید از نوع کم فشار –کم شدت انتخاب شود سپس متوسط شدتتابش وارده به نمونه آب از فرمول زیر بدست می آید.ml

اسلاید 13: بكارگيري موثر لامپ هاي UV براي كاربرد هاي مختلف شامل ضدعفوني آب آشاميدني، آب فرايندي و فاضلاب، نياز به آگاهي از عوامل تعيين كننده دوز UV دارد. اين عوامل شامل موارد زير ميباشند:1- ميزان آلودگي ميكروبي آب ورودي 2- فرايند تصفيه قبل از ضد عفوني با UV. 3- فرايند تصفيه در مورد عوامل كيفي آب مانند مقدار و اندازه مواد جامد، كدورت، شفافيت براي نور UV و غيره و همچنين مشخصات ميكربي آب عامل تعيين كننده ميباشد. 4- قوانين و استانداردهاي تعيين كننده ميزان مجاز ميكروب باقيمانده پس از ضد عفوني بر حسب مورد كاربرد. 5- عوامل بيولوژيكي مربوط به حساسيت ميكروبها در مقابل نور UV 6- عوامل فيزيكي عوامل فیزیکی:عوامل تعيين كننده شدت تابش متوسط UV در داخل دستگاه :- طراحي محفظه دستگاه- قدرت و تعداد لامپها- شفافيت آب در طول موج UV ((254نانومتر:UVعوامل موثر در تعیین دوز

اسلاید 14: :کنترل اعتبار عملکرد سیستم تحت دوز معینپس از راه اندازی سیستم به منظور اثبات روش کار ضروری است که اعتبار سیستم مورد ارز یابی قرار گیردبدین منظور تصفیه خانه ها ملزم به تست تعیین اعتبار هستند.این تست مبتنی بر تعیین کمی غیر فعال سازی یک ارگانیسم شاخص این بار برحسب تابعی از دبی جریان مورد گندزدایی است .غلظت ویروسی که به جریان تزریق میشود باید آنقدر باشد که بعد از پرتو تابی باقی مانده قابل اندازه گیری باشد.این تست به طور کلی در سه مرحله اجرا میشود:1- انتخاب آرایش اولیه ای از لامپ ها برای سیستم2- آزمون عملکرد هیدرولیکی سیستم3- تعیین رقم بحرانی در سیستم

اسلاید 15: :تعیین رقم بحرانی برای سیستمبعد از انجام دو آزمون پی در پی شرایط عملکردی که منجر به قرائتی با کمترین دوز را دارد تعیین میشود.تعیین این رقم بحرانی ابتدا با پایین کشیدن درصد عبور نمونه آب تا کمترین رقم قابل انتظار است از طریق افزایش عمدییک ماده جاذب نور ماورای بنفش در حالتی که لامپ ها تحت بازده کامل میکنند.سپس در حالتی که نور لامپ ها را کم کرده در حالتی که در صد عبور نور کامل برای نمونه خاص آب مورد گند زدایی بر قرار باشد .روشی که در آن به عنوان کمترین غیر فعال سازی میکروب صورت گرفته عددی نسبت داده که این رقم بحرانی است.:مشخص سازی آرایش بهینه سیستمآرایش های مجاز در استفاده از لامپ ها دو حالت کلی دارد:1- افقی و به موازات جریان 2- عمودی و عمود بر جریان (آرایش دوم کم رواجتر است چون مزیت آن صرفا آسسانتر خارج کردن لامپها از پوششکوارتزی است.مجموع تعداد لامپ های مورد نیاز با تقسیم رقم دبی بر حجم قابل گند زدایی بدس می آید.فاصله بین لامپها نیز نباید از حد معین که برای تولید هر لامپ در مشخصه اش ذکر شده کمتر باشد که باعث افت جریان شود و نه فاصله زیا د باشد که دبی آب باعث آسیب رساندن به آن گردد.

اسلاید 16: :UVتنظیف سیستم نظافت لامپ های UV به دو طریقه فیزیکی و شیمیایی امکان پذیراست. روش‌های فیزیکی شامل:1- وسایل مکانیکی اتوماتیک 2- وسایل مافوق صوت 3‏- آب پاش های با فشار زیاد 4- وسایل تنظیف با هوا. مواد شیمیایی مورد استفاده شامل اسید سولفوریک ، اسید هیدروکلریدریک و اسید فسفریک می باشند. ‏غالباً سیستم‌های UV شامل یک یا چند وسیله فیزیکی تنظیف هستندکه در موارد نیاز و هرچندگاه می‌توان از مواد شیمیایی برای تکمیل نظافت استفاده نمود. حصول اطمينان از اينكه شدت تابش متوسط UV در داخل دستگاه به ميكروبهاي داخل آب رسيده است يا خير : - وضعيت استقرار ميكروبها (شناور بصورت آزاد و يا داخل ذرات معلق، طيف اندازه ذرات معلق و تركيب ذرات) - نحوه رفتار هيدروليكي مايع در هنگام عبور از داخل محفظه UV و ميزان تلاطم- دبي :حصول اطمینان

اسلاید 17: : صنعتیUVاجزای سیستم در این روش لامپی که داخل یک استوانه شیشه ای است روشن شده و آب بدور استوانه به گردش در می آید . اجزا اصلی لامپ یوی وی عبارتند از : 1 - لامپ   2 - استوانه شیشه ای  3 - محفظه فولادی یا آلومنیوم ضد زنگ 4 - آدابتور یا مبدل برق شهری به 4 ، 6 یا 8 ولت .  :UV تصاویر سیستم های خانگی

اسلاید 18: نابودی تمامی میکروارگانیسمهای بیماریزا تا 99 درصد- ضد عفونی موثر میکروارگانیسمهای مقاوم در برابر کلر و اوزون - ضد عفونی فوری بدون نیاز به مخزن تماس - عدم تغییر در کیفیت فیزیکی و شیمیایی آب - عدم ایجاد طعم و بوی شیمیایی - کاربری ایمن و عدم افزودن مواد شیمیایی و ایجاد ترکیبات ثانویه خطرناک. - هزینه نصب و راه اندازی پایین در مقایسه با سایر سیستمهای گندزدائی همچون ازن و کلر. - مصرف انرژی پایین. - عدم حذف مواد معدنی مفید موجود در آب. - راهبری تمام اتوماتیک سیستم. - نگهداری و تعمیرات آسان و کم هزینه - قابلیت کاربرد در ضدعفونی آب مورد نیاز جهت شرب، ضدعفونی آب مورد نیاز در صنایع- عدم تخریب محیط زیست، تجهیزات پزشکی  و ... :UVمزایای استفاده از

اسلاید 19: :UVمعایب استفاده از به علت عدم ایجاد اشعه باقیمانده در داخل آب ، قادر به حذف آلودگی های احتمالی ثانویه که ممکن است بعد از تابش اشعه وارد آب شوند، نیستند.لازم به ذکر است که لاشه میکروارگانیزمهای غیر فعال شده ، در آب باقی می ماند و می‌تواند تبدیل به خوراکی برای سایر میکروارگانیزمها و انگل های دیگر که پس از گندزدایی اولیه ، آب در معرض آنها قرار می گیرد ، شود. اشکال دیگری که در گندزدایی آب به وسیله اشعه ماوراء بنفش وجود دارد این است که احتمال دارد گروهی از میکروارگانیزمها به دلیل وجود ذرات معلق بسیار ریز در آب به طور کامل در معرض تابش اشعه قرار نگیرند و یا عده ای از آنها در سایه ذرات ریز معلق در آب پنهان شده و از تابش اشعه در امان بمانند.

اسلاید 20: :UVنمونه ای از دستگاههای تولید کننده ی

اسلاید 21:

اسلاید 22: :UVبزرگترین تصفیه خانه به روش بزرگترین سیستم ضد عفونی و تصفیه آب آشامیدنی جهان با استفاده از نور فرابنفش در شهر نیویورک مورد بهره برداری قرار می‌گیرد. با راه‌اندازی این مرکز 56 واحد فرابنفش، پاتوژن های موجود در منابع آب آشامیدنی را پاکسازی و خنثی می کنند.این مرکز باهزینه ای بالغ بر 2 میلیارد دلار ساخته شده است.

اسلاید 23: ممنون از توجه شما...