ضدعفونی آب و عملکرد سیستم ضد عفونی UV

ضدعفونی آب و عملکرد سیستم ضد عفونی UV

ضدعفونی آب با فرایند استریلیزاسیون که باعث نابودی کامل تمام موجودات موجود در آب می شود روشی پرهزینه و غیر ضروری می­ باشد متفاوت است. ضدعفونی بر خلاف استریلیزاسیون بخشی الزامی و جدا نشدنی از فرایند تصفیه آب می باشد.

هدف اصلی از سیستم ضد عفونی آب اطمینان از سالم بودن آب آشامیدنی و از بین رفتن تمامی میکرو ارگانیسم­های بیماری­زا است. بهترین راه برای اطمینان یافتن از آب آشامیدنی عاری از عوامل بیماری این است که مطمئن شوید در محل اول هیچ پاتوژنی وارد آب نشده است. بخشی از پاتوژن­ها را می­توان از طریق فرآیندهای فیزیکی یا شیمیایی از آب حذف کرد. به طور مثال در طی فرایند رسوب و فیلتراسیون، ممکن است درصد زیادی از باکتری­ها و دیگر میکروارگانیسم­ها از آب بر مبنای روش­های فیزیکی حذف شوند.

باکتری­ها کُلی فرم (Coliform bacteria) اغلب در روده حیوانات خونگرم از جمله انسان و همچنین در گیاهان، خاک، آب، هوا یافت یافت می­شوند. حضور این باکتری­ها می­تواند موید حضور سایر باکتری­ها بیماری­زا در آب باشد. اگر در طی عملیات ضد عفونی تمامی کلی فرم­ها از آب حذف شوند، می­توان با خیال راحت به این نتیجه رسید که سایر میکروارگانیسم های بیماری زا نیز از آب حذف شده اند.

پاتوژن­ها (ارگانیزم­های بیماری­زا) هم در آب­های سطحی و هم زیرزمینی وجود دارند. این ارگانیزم­ها در شرایط خاص قادرند هفته­ها در دمای حدود ۲۱ درجه سانتی گراد و ماه­ها در دمای پایین­تر در منابع آب زنده بمانند. برای تهیه­ی آب آشامیدنی سالم، تخریب یا حذف این ارگانیزم ها ضروری است. برخی از باکتری­ها، ویروس­ها، تک­یاخته­ها و ارگانیزم­های بزرگ­تر وارد شده به بدن توسط مصرف آب آلوده، باعث ایجاد بیماری­های خفیف تا کشنده می­شوند. گندزداهایی که بیشتر در تصفیه آب استفاده می­شوند، عوامل اکسید کننده (هالوژن ها، مشتقات هالوژن­ها، ازن) و عوامل فیزیکی (تابش فرابنفش UV ) هستند.

عوامل تأثیرگذار بر کارایی گندزدایی

درحالی که اثر دقیق عوامل گندزدا روی میکروارگانیزم­ها به خوبی مشخص نشده است، برخی از عواملی که کارایی گندزدایی را تحت تاثیر قرار می دهند عبارتند از:

• نوع و غلظت میکروارگانیزم مورد نظر
• نوع و غلظت گندزدا
• زمان تماس گندزدا
• کیفیت شیمیایی و دمای آب

در صورت طراحی و بهره برداری درست، تصفیه متداول که شامل انعقاد، لخته سازی، ته نشینی و صاف سازی است، به همراه گندزدایی می­تواند حداقل غیر فعال­سازی اجباری ژیاردیالمبلیا و ویروس­های رودهای را برآورده سازد. سیستم­های گندزدایی اصلی که در آن ها از کلر آزاد باقی مانده، ازن و دی­اکسید کلر استفاده می­شود، می­توانند میزان غیرفعالسازی بیشتر از مقادیر فوق برای هر دو ارگانیزم را به دست دهند.

روش‌­های معمول برای ضد عفونی آب

معمولا برای ضدعفونی کردن آب از روش های زیر استفاده می شود:

• دی اکسیدکلر (CL2)
• هیپو کلریت سدیم
• هیپو کلریت کلسیم (پرکلرین)
• ازن (O3)
• نور ماوراء بنفش (UV).
• کلر (گاز طبیعی).

کلر

یکی از روش­های سیستم ضدعفونی آب که تقریباً قادر است تمام عوامل بیماری­زای میکروبی را در آب حذف کند و به عنوان یک ماده ضد عفونی کننده اولیه و ثانویه مناسب می­باشد. یک سیستم عادی کلرزنی شامل یک محفظه کلر، محفظه تنظیم کننده گاز کلر ، تزریق کننده گاز کلر، و یک مخزن و یا لوله تماس می­باشد.

هیپوکلریت سدیم

هیپوکلریت سدیم با غلظت ۵ تا ۱۵ درصد کلر است ماده ضدعفونی کننده دیگری است که هزینه آن بیشتر از گاز کلر می­باشد. ذخیره و جابه­ جایی هیپوکلریت سدیم آسان­تر از کلر گازی یا هیپوکلریت کلسیم است. سیستم کلرزنی مایع، شامل دو پمپ (یکی به عنوان حالت آماده به کار)، یک مخزن حاوی محلول، یک تزریق کننده (برای تزریق محلول به آب)، و لوله­ های اتصالات می­باشد.

هیپوکلریت کلسیم

هیپوکلریت کلسیم به حالت پودر سفید رنگ و با نام تجاری پرکلرین مصرف زیادی در گندزدایی آب دارد.

این ماده پس از ورود به محیط آب عامل -clo تولید کرده و باعث گندزدایی آب می شود.

ازن

ازن(O3) ، آلوتروپی از اکسیژن و از روش­های سیستم ضدعفونی است و دارای ۳ اتم در هر مولکول می­باشد؛ و یک اکسید کننده و ضد عفونی کننده قوی محسوب می شود. این آلوتروپ ۳ اتمی در اثر عبور هوای خشک از سیستمی با الکترودهای ولتاژ بالا تشکیل می­شوند. به دلیل زمان تماس کوتاه­تر و مقدار کمتر نسبت به کلر، ازن به عنوان یک ضدعفونی قوی در مرحله ضدعفونی اولیه در جهان به طور گسترده استفاده می­گردد. ازن یک گاز ناپایدار است و باید در در محل انجام فرایند ضدعفونی تولید شود. در مرحله ضدعفونی ثانویه از کلر استفاده می­شود زیرا ازن به شکل پایدار در آب باقی نمی­ماند. تجهیزات ازناسیون شامل تجهیزاتی برای آماده سازی هوا، دستگاه مولد ازن، کنتاکتور، واحد تخریب  و ابزار دقیق و کنترل می باشد. هزینه های سیستم ازناسیون نسبتاً بالا است.

دی اکسید کلر

بعد از ازن قویترین گندزدا و اکسید کننده مورد استفاده در صنعت آب و فاضلاب دی اکسید کلر است.

دی‌اکسیدکلر از دو ماده اولیه اسیدکلریدریک و کلریت‌سدیم محلول در آب توسط دستگاه مخصوص و در محل تولید می‌شود.

خصوصیات دستگاه باعث حذف خطرات ناشی از نشت گازهای سمی در محیط شده و از نظر ایمنی برتری زیادی نسبت به سیستم گاز کلر یا ازن دارد.

عملکرد سیستم ضد عفونی آب UV

اثرات میکروب­کشی UV از اواخر قرن نوزدهم کشف و شناخته شده است. حتی در زمان­های قدیم از نور خورشید برای پالودن آب استفاده می­شد. کاربرد مستقیم این فن­آوری در تصفیه آب به سال ۱۹۰۱ که لامپ­های بخار جیوه به بازار عرضه شد بازمی­گردد. در حال حاضر به دلیل بهبود در طراحی لامپ، عدم ایجاد باقی­مانده­های شیمیایی سمی، قدرت ویروس­کشی عالی، قابلیت اعتماد بالا و سهولت بهره­برداری، فن­آوری UV به طور گسترده در تصفیه فاضلاب استفاده می­شود.

سیستم ضد عفونی آب به معنی حذف، غیر فعال کردن یا کشتن میکروارگانیسم­های بیماری­زا در آن می­باشد. میکروارگانیسم­ها به دلیل اتمام رشد و توقف تولید مثل از بین می­روند. در صورت حذف نشدن این میکروارگانیسم­ها از آب، مصرف این گونه­ها آب­ها منجر به بیماری خواهد شد.

بیماری­های رایج منتقل شده از آب

در جدول زیر برخی از بیماری­های رایج منتقل شده از آب حاوی میکروارگانیسم­های زنده (عوامل بیماری­زا) نشان داده شده است.

مزایای تابش UV

مزایای تابش UV عبارتند از:

• هیچ گونه ماده شیمیایی وارد آب نمی­شود، در نتیجه کیفیت آب ثابت است.
• اجزای محلول موجود در آب مثل آمونیاک اثری روی گندزدایی ندارند.
• طعم و بو تولید نمی­شود.
• زمان تماس کوتاه است.
• دوز بیش از حد، اثر نامطلوب ایجاد نمی­کند.

امروزه استفاده از اشعه UV  با توجه به فقدان آثار نامطلوب آن بر روی محیط زیست به عنوان یک عامل ضدعفونی­کننده در تصفیه آب در حال گسترش می­باشد. بطور کلی عملکرد سیستم­های ماوراء بنفش در ضدعفونی آب شامل تولید اشعه ماوراء بنفش با طول موج nm 254 توسط لامپ جیوه فشار پایین و یا خروجی پلی کروماتیک با طول موجnm 200  تا امواج مادون قرمز و مرئی توسط لامپ­های UV با فشار متوسط می­باشد. طول موج بهینه در عملکرد گندزدائی در حدود nm 260 می­باشد. مکانیسم عملکرد UVدر از بین بردن میکروارگانیسم­ها شامل جذب فوتون­های پر انرژی فرا بنفش توسط   DNAمی­باشد که با ترکیب شدن فوتون­ها با DNA خاصیت تکثیر میکروارگانیسم­ها از بین رفته و بافت میکروارگانیسم متلاشی می­گردد.

با توجه نحوه عملکرد اشعه UV  متخصصان با تلاش بسیار توانستند این امواج با طول موج مخصوص را بصورت مصنوعی تهیه نمایند. کاربرد اشعه UV  به عنوان گزینه جدید جهت ضدعفونی آب آشامیدنی در مقایسه با گاز ازن که دارای هزینه سرمایه­گذاری بالائی می­باشد و در رابطه با گاز کلر که تولیدات جانبی مضر در آب به جا می­گذارد مطرح است. عملکرد اشعه UV علاوه بر از بین بردن قابلیت تولید مثل و تخریب باکتری­ها، در مقایسه با ضدعفونی کننده­های شیمیایی، از قابلیت نابودسازی انگل­های مقاوم به ضدعفونی کننده­های شیمیایی همچون(Cryptosporidia & Giardia) نیز برخوردار می­باشد.

انجام آزمایش بر روی هر نوع باکتری عامل بیماری­زا به صورت جداگانه پرهزینه و ناکارآمد خواهد بود.

به پرهزینه و ناکارآمدبودن اندزه‌گیری‌جداگانه اندازه­گیری میزان کلی باکتری‌کلی‌فرم (Coliform bacteria) بهترین روش برای ارزیابی بازده فرایندضدعفونی کردن می‌­باشد.

مقایسه روش‌های ضد عفونی آب