• فارسی
  • 021-41572

    تلفن مشاوره و سفارش

    UV و ازن: یک ترکیب رویایی

    کاربرد عملی و بازگشت سرمایه سیستم‌های ترکیبی ازن ـ UV مورد استفاده در تسهیلات آبی

    مرکز کنترل و پیشگیری از بیماری آمریکا (CDC) ، مجدداً تمایل خود را به استفاده از هر دو روش UV و ازن افزایش داده است و در نتیجه توصیه آن‏ها، کُد چهارمی به قانون بهداشت و سلامت آبی (MAHC) افزوده شده است تا از این فناوری‏ ها به عنوان ضدعفونی ‏کننده ثانویه (بعد از کلر) برای مبارزه با شیوع بیماری‌ها در تسهیلات آبی استفاده شود.

    مزایای ویژه ترکیب ازن ـ UV به تشکیل رادیکال‌ های هیدروکسیل مربوط بوده و “قدرت سه ‏گانه” سبب افزایش راندمان اکسیداسیون و گندزدایی می‌شود. برخی از مزایای سیستم ترکیبی UV و ازن در یک استراتژی گندزدایی دوگانه برای تصفیه آب، بدین شرح است:

    1. اثربخشی سینرژیک (هم‏افزا) گندزدایی در مقابل طیف وسیعی از میکروارگانیسم‏‏ها (به ویژه مقاوم در برابر کلر)
    2. کاهش چشمگیر مصرف کلر
    3. کاهش مصرف مواد شیمیایی
    4. نابودی کلرآمین‏ها که سبب حذف بوی نامطبوع و طبیعت خورنده این ترکیبات می‏شود.
    5. دوستدار محیط زیست (هیچ‏گونه ترکیب شیمیایی وارد آب نمی‏شود)
    6. صرفه‏ جویی در مصرف آب و انرژی لازم جهت گرمایش آن
    7. اکسیداسیون مواد آلی
    8. تولید آب با کیفیت استثنایی

    با توجه به این موارد، UV ـ ازن، یک ترکیب رویایی است که بکارگیری آن‏ در فرآیند تصفیه آب، هم کاربردی و هم مقرون ‏به‏ صرفه است.

    ادغام فناوری‏های UV و ازن

    قطعاً می‏توان برای دستیابی به یک استراتژی گندزدایی دوگانه، یک سیستم مجزای تولید ازن را قبل یا بعد از یک سیستم UV نصب نمود که طبعاً نیازمند دو سیستم با نصب مجزا و هزینه گران‏تر است. خوشبختانه برخی از لامپ‌های UV کم‏ فشار می‌توانند دو طول موج را نشر کنند:

    • نور فرابنفش nm 185 برای ایجاد ازن
    • نور فرابنفش nm 254 برای غیرفعال‌سازی میکروارگانیسم‌ها

    قیمت این لامپ‌های دو طول موجی در حدود لامپ‌های UV تک طول موج است و می‌توانند به صورت سیستم یکپارچه جهت تولید همزمان UV و اوزن برای فرآیندهای تصفیه آب استفاده شوند.

    ایجاد یک سیستم ترکیبی ازن ـ UV نیازمند فهم اساسی از چگونگی پیکربندی سیستم UV کم‏ فشار سنتی است. در چنین سیستم‌هایی، لامپ‌های UV در یک مجرا به گونه‏ای قرار می‌گیرند که آب در حال عبور، در معرض اشعه‌های UV قرار بگیرد. برای این منظور، هر لامپ با یک غلاف شیشه کوارتز احاطه می‌شود. این غلاف دو عمل کلیدی را انجام می‌دهد: یک سد فیزیکی بین لامپ و آب ایجاد می‌کند؛ همچنین اجازه می‌دهد پرتوهای UV لامپ به سادگی به درون فاز آبی منتقل شوند. چنانچه لامپ‌های UV استفاده‎شده، تک طول موج (معروف به لامپ گندزدا ـ لامپ‌هایی که فقط نور فرابنفش با طول موج nm 254 نشر می‌کنند) باشند، سیستم مذکور، یک سیستم UV سنتی است.

    برای تبدیل یک سیستم سنتی به سیستم ترکیبی ازن ـ UV ، به دو مرحله کلیدی نیاز است:

    1. تعویض لامپ با مدل دو طول موجی
    2. فراهم‏کردن ابزاری برای استخراج ازن ایجادشده درون غلاف کوارتز و تزریق آن به درون فاز آبی

    در حالی که انواع مختلفی از روش‌ها برای استخراج ازن از محیط غلاف وجود دارد، ساده‌ترین و عمومی‌ترین آن، استفاده از لوله ونتوری است. ونتوری، قسمت‌های متحرک ندارد و می‌تواند از جریان آب درون لوله، برای ایجاد مکش یا بیرون‏ کشیدن ازن استفاده نماید. وقتی آب از درون لوله‌کشی عبور می‌کند، ونتوری، هوا را از منبعی که به آن متصل است، استخراج می‏نماید. اگر ونتوری با کمک لوله به محیط غلاف حول لامپ متصل شده باشد، هوای جذب‏ شده، حاوی ازن خواهد بود، زیرا لامپ UV با استفاده از طول موج ۱۸۵ نانومتر، ازن را از هوا تولید می‌کند. هنگامی که بیش از یک لامپ استفاده شود، یک منیفولد (چندراهه) ساده می‌تواند هوای جذب ‏شده از تمام غلاف‏ها را ترکیب نماید.

    وقتی آب حاوی ازن وارد محفظه می‌شود، با نور UV 254 نانومتر برخورد می‌کند. این نور از غلاف شیشه‌ای اطراف لامپ عبور نموده، به آب منتقل می‏شود و مولکول‏های ازن را به رادیکال‌های هیدروکسیل تبدیل می‌نماید.

    با وجود آن که کمیت و غلظت ازن تولیدشده کم است، می‌تواند سهم مهمی در گندزدایی و  اکسندگی داشته باشد. تزریق ازن می‌تواند قبل یا بعد از لامپ UV انجام شود، اما به منظور تشکیل رادیکال هیدروکسیل، باید قبل از محفظه UV تزریق شود. وقتی به این روش عمل شود، هیچ باقی‏مانده‌ای در محفظه بر جا نمی‌ماند، زیرا نیمه عمر رادیکال هیدروکسیل به اندازه کسری از ثانیه است؛ در نتیجه، هیچ اتاقکی برای تخلیه یا تخریب ازن، مورد نیاز نیست.

    بازگشت سرمایه (ROI) برای تسهیلات آبی

    سیستم ازن ـ UV به عنوان یک روش مکمل همراه با کلر برای تصفیه آب، با توجه به سهمی که در ضدعفونی و اکسیداسیون دارد، منجر به کاهش هزینه‌های سالیانه مواد شیمیایی و کلر می‏شود. این موضوع به عنوان نمونه در یکی از استخرهای شنای تاسیسات صنایع Hayward به ظرفیت ۲۸۰۰۰ گالن (۶۰ گالن در دقیقه) مورد بررسی قرار داده شد. سیستم مذکور شامل یک دستگاه کلرزن نمکی و یک دستگاه ترکیبی اوزن ـ UV تک‏لامپ (با محفظه از جنس فولاد ضدزنگ به قطر ۸ اینچ و طول ۳۰ اینچ) می‏باشد.

    در مقایسه با یک دوره ۴۴ روزه که استخر بدون سیستم ازن ـ UV فعالیت نمود، بعد از یک دوره ۲۷ روزه همراه با سیستم ازن ـ UV ، ۵۳% کاهش در مصرف کلر مشاهده شد. باید توجه نمود که کاهش مصرف کلر در سایر استخرها، بسته به حجم آب، گردش آب، روش تصفیه، بارگیری، موقعیت جغرافیایی، تابش نور خورشید و سایر فاکتورهای محیطی، متفاوت می‏باشد.

    با فرضیات مناسب، بازگشت سرمایه سیستم مکمل ازن ـ UV برای هر اندازه‌ای از استخر با هر نوع روش کلرزنی، قابل تخمین است. در این راستا، به دو مثال با استفاده از فرضیات بیان ‏شده در جدول زیر (برای یک استخر تفریحی روباز که ۳۶۵ روز در سال با سیانوریک اسید ۳۰ تا ppm 50 کار می کند) نگاهی می‏اندازیم.

    آیتمسیستم با کلر مایعسیستم با کلسیم هیپوکلریت
    حجم استخر (گالن)۱۰۰٫۰۰۰۱۰۰٫۰۰۰
    نوع کلر مورد استفادهسدیم هیپوکلریت (۱۲٫۵%)کلسیم هیپوکلریت (۶۵%)
    میزان مصرف کلر (پوند در روز کلر گازی برای هر ۱۰۰۰۰ گالن آب)بین ۰٫۵ تا ۳بین ۰٫۵ تا ۳
    میزان تقریبی کلر مورد نیاز در سالبین ۱۵۱۰ تا ۹۰۶۲ گالنبین ۲۸۰۸ تا ۱۶۸۴۶ پوند
    قیمت هر واحد کلربین ۱ تا ۲ دلار برای هر گالنبین ۱٫۵ تا ۲٫۵ دلار برای هر پوند
    میزان مصرف اسید (مفروض برای ۱ گالن اسید به ازای هر ۱۵ گالن کلر)بین ۱۰۱ تا ۶۰۴ گالنبین ۱۸۷ تا ۱۱۲۳ گالن
    قیمت هر گالن اسید۳ دلار۳ دلار
    هزینه سالیانه کلر و اسیدبین ۱۸۱۲ تا ۱۹۹۳۷ دلاربین ۴۷۷۳ تا ۴۵۴۸۵ دلار

    اگر فرض کنیم یک سیستم ازن ـ UV مناسب برای استخر ۱۰۰٫۰۰۰ گالنی، حول یک دوره سه ساله، برای کاربر نهایی هزینه‌‏ای معادل ۱۰۹۵۵ دلار (مطابق جدول زیر) داشته باشد، میزان ضروری برای کاهش مصرف کلر تا رسیدن به یک بازگشت سرمایه سه ساله، قابل محاسبه است.

    آیتممقدار
    حجم استخر (گالن)۱۰۰٫۰۰۰
    شدت جریان (گالن بر دقیقه)حداقل gpm 278 برای ۴ گردش در روز
    هزینه تجهیزات برای کاربر نهایی (یک بار خرید)۸۰۰۰ دلار
    هزینه نصب (یک بار)۳۰۰ دلار
    هزینه تعویض لامپ (با عمر ۱۳۰۰۰ ساعت) در یک دوره ۳ ساله۱۵۰۰ دلار
    هزینه برق تجاری برای یک سیستم ۴۰۰ وات در طول ۳ سال (به ازای ۰٫۱۱ دلار برای هر کیلووات ساعت)۱۱۵۵ دلار
    هزینه کلی برای ۳ سال۱۰۹۹۵ دلار

    مهمترین موارد در این فرضیات، قیمت کلر و میزان مصرف کلر استخر (به صورت گاز کلر مورد نیاز بر حسب پوند برای ۱۰۰۰۰ گالن آب استخر در روز) می‏باشد. بر طبق مقررات بهداشتی، میزان ۳ پوند گاز کلر برای هر ۱۰۰۰۰ گالن در روز، مورد نیاز است. این میزان از کلر، بسیار زیاد است و به طور معمول در اکثر استخرها مورد نیاز نیست؛ مگر در موارد بارگیری بالا که ممکن است در برخی شرایط رخ دهد. بنابراین برای ROI موجود در جداول پیش رو، دامنه‌ای از مقادیر مصرفی کلر و همچنین دامنه‌ای از قیمت‌های کلر مایع و هیپوکلریت کلسیم برای به‏ نمایش ‏گذاشتن محدوده‏ای از شرایط اجرایی مشابه استخرهای واقعی، استفاده شده است.

    جداول زیر، درصد مورد نیاز کاهش مصرف کلر را برای رسیدن به یک ROI سه ساله در مورد سیستم ازن ـ UV برای یک استخر سرباز فرضی به ظرفیت ۱۰۰٫۰۰۰ گالن، فعال با کلر مایع (۱۲٫۵%) یا کلسیم هیپوکلریت (۶۵%) خلاصه نموده است.

    درصد مورد نیاز کاهش کلر (سیستم کلر مایع) برای رسیدن به ROI سه ساله
    قیمت هر گالن کلر مایعمیزان پوند کلر مورد نیاز برای هر ۱۰٫۰۰۰ گالن در روز
    ۰٫۵۱۱٫۵۲۲٫۵۳
    ۱ دلار۶۷%۵۱%۴۰%۳۴%
    ۱٫۲۵ دلار۸۴%۵۶%۴۲%۳۳%۲۸%
    ۱٫۵ دلار۷۱%۴۸%۳۶%۲۹%۲۴%
    ۱٫۷۵ دلار۶۲%۴۱%۳۱%۲۵%۲۱%
    ۲ دلار۵۵%۳۷%۲۸%۲۲%۱۸%
    درصد مورد نیاز کاهش کلر (سیستم کلسیم هیپوکلریت) برای رسیدن به ROI سه ساله
    قیمت هر پوند کلسیم هیپوکلریتمیزان پوند کلر مورد نیاز برای هر ۱۰٫۰۰۰ گالن در روز
    ۰٫۵۱۱٫۵۲۲٫۵۳
    ۱ دلار۷۷%۳۸%۲۶%۱۹%۱۵%۱۳%
    ۱٫۲۵ دلار۶۷%۳۳%۲۲%۱۷%۱۳%۱۱%
    ۱٫۵ دلار۵۹%۳۰%۲۰%۱۵%۱۲%۱۰%
    ۱٫۷۵ دلار۵۳%۲۷%۱۸%۱۳%۱۱%۹%
    ۲ دلار۴۸%۲۴%۱۶%۱۲%۱۰%۸%

    جالب توجه است که سرمایه‌گذاری بر روی سیستم ازن ـ UV با کاهش مصرف کلر در حدود ۵۰% برای کلر مایع و ۳۰% برای کلسیم هیپوکلریت در اکثر موارد، سبب بازگشت سرمایه در یک دوره سه ساله خواهد شد. پس از این زمان، مزایای مالی، شامل حال کاربر نهایی می‌گردد. سایر مزایای مهم سیستم ترکیبی ازن ـ UV عبارت‏اند از:

    • آب سالم‏تر به دلیل قدرت کُشندگی UV و ازن برای میکروارگانیسم‌های مقاوم به کلر
    • کاهش هزینه‌های بالقوه برای شوک به استخر با کلر یا پراُکسی مونوسولفات پتاسیم به دلیل سهم اکسیداسیون سیستم ازن ـ UV
    • کاهش هزینه‏ های بالقوه سرمایه‏گذاری (Capital Costs)به دلیل کوچکترشدن تجهیزات خوراک‌دهی کلر
    • تولید بسیار کم کلرآمین‌ها به دلیل قدرت مخرب سیستم ازن ـ UV که سبب ایجاد کمتر بوی کلر، حساسیت کمتر برای شناگران و پتانسیل خوردگی کمتر می‌شود.

    نتیجه ‏گیری

    از منظر ROI ، ترکیب UV و ازن برای یک واحد تسهیلات آبی، روشی نویدبخش و عملی است. بعلاوه، کاهش تولید کلرآمین‏ها و افزایش قدرت اکسیداسیون، حتی نکات قانع کننده‌تری برای پیاده‌سازی سیستم ازن ـ UV هستند.

    اشتراک گذاری در شبکه های اجتماعی :
    Share on Facebook
    Facebook
    Tweet about this on Twitter
    Twitter
    Share on LinkedIn
    Linkedin

    نظرات

    نظرات خودتان را در مورد این مطلب بیان کنید

    محصولات مرتبط
    مقالات مرتبط