امروزه به دلیل منابع محدود آبی و حجم بالای پساب‌ها، از ضدعفونی آب به طور چشمگیری در تصفیه فاضلاب‌ها استفاده می‌شود. دانشنامه آب شفا در این مقاله به دلیل اهمیت استفاده از اشعه ماوراء بنفش در ضدعفونی فیزیکی آب، به بررسی ضدعفونی آب با اشعه ماوراء بنفش می‌پردازد.
اشعه ماوراء بنفش (UV) بخشی از طیف الکترومغناطیس بین اشعه ایکس و نور مرئی است که برای چشم انسان نامرئی است. اشعه ماوراء بنفش توسط خورشید ساطع می‌شود، اما بخش اعظم آن توسط لایه ازن زمین جذب می‌شود.
طیف خاصی از طول موج‌های اشعه UV، بین 200 تا 300 نانومتر، به عنوان میکروب‌کش‌ها طبقه‌بندی می‌شوند، به این معنی که آنها قادر به غیرفعال کردن میکروارگانیسم‌ها، باکتری‌ها، ویروس‌ها و تک یاخته‌ها است. این قابلیت سبب استفاده گسترده از اشعه ماوراء بنفش، به عنوان روشی سازگار با محیط زیست، عاری از مواد شیمیایی و بسیار موثر برای ضدعفونی و محافظت از آب در برابر میکروارگانیسم‌های مضر شده است.
اشعه ماوراء بنفش برخلاف روش‌های ضدعفونی شیمیایی آب، میکروارگانیسم‌ها را از طریق یک فرآیند فیزیکی به طور سریع غیرفعال می‌کند. هنگامی که باکتری‌ها، ویروس‌ها و تک یاخته‌ها در معرض طول موج‌های میکروب‌کش اشعه UV قرار می‌گیرند، قادر به تولید مثل و عفونت نیستند. اشعه ماوراء بنفش بر ارگانیسم‌های بیماری‌زا از جمله عوامل وبا، فلج اطفال، حصبه، هپاتیت و سایر بیماری‌های باکتریایی، ویروسی و انگلی اثر بخش است.
علاوه بر همه این موارد ، اشعه UV (به تنهایی یا همراه با پراکسید هیدروژن) می‌تواند آلودگی‌های شیمیایی مانند سموم دفع آفات، حلال‌های صنعتی و داروها را از طریق فرآیندی به نام اکسیداسیون UV از بین ببرد.
میکروارگانیسم‌ها در اثر آسیب به اسیدهای نوکلئیک توسط اشعه UV غیرفعال می‌شوند. اشعه UV با انرژی زیاد و طول موج کوتاه، در 254 نانومتر، توسط RNA و DNA سلولی جذب می‌شود. با جذب انرژی اشعه ماوراء بنفش پیوندهای جدیدی بین نوکلئیک‌های مجاور ایجاد می‌شود و باعث ایجاد پیوندهای دوتایی یا دوگانه می‌شود. تشکیل پیوندهای دوگانه متعدد تیمین در DNA باکتری‌ها و ویروس‌ها از تکثیر و رشد عفونت جلوگیری می‌کند.
اشعه ماوراء بنفش قادر به غیرفعال کردن گروه گسترده‌ای از باکتری‌های بیماری‌زا، ویروس‌ها و تک یاخته‌ها است. UV به دلیل توانایی آن در غیرفعال کردن تک یاخته‌ها که مهم‌ترین آنها Cryptosporidium و Giardia است که سلامت عمومی را تهدید می‌کند مزایای قابل توجهی در برابر ضدعفونی‌کننده‌های مبنی بر کلر دارد.
رهاسازی این میکروارگانیسم‌های مضر به دریاچه‌ها و رودخانه‌ها از طریق فاضلاب ضدعفونی شده با کلر، باعث افزایش آلودگی می‌شود. تصفیه‌خانه‌های آب آشامیدنی با استفاده از اشعه ماوراء بنفش می‌توانند پاتوژن‌های مقاوم به کلر (تک یاخته‌ها) را غیرفعال کند و در عین حال باعث کاهش مصرف کلر و تشکیل محصول می‌شود.
تابش اشعه ماوراء بنفش دارای سه منطقه طول موج: UV-A ، UV-B و UV-C است و آخرین منطقه با طول موج کوتاه UV-C، دارای خواص میکروب‌کشی و ضدعفونی‌کنندگی است.
یک لامپ قوس جیوه با فشار کم که شبیه لامپ فلورسنت است، نور UV را در محدوده 254 نانومتر تولید می کند. این لامپ‌ها حاوی جیوه و یک گاز بی‌اثر مانند آرگون در یک لوله کوارتز انتقال‌دهنده اشعه ماوراء بنفش است.
به طور سنتی، بیشتر لامپ‌های UV قوس جیوه از نوع به اصطلاح کم فشار جیوه بوده‌اند، زیرا آنها با فشار جزئی جیوه، فشار بخار کلی پایین، درجه حرارت بیرونی پایین (50-100 درجه سانتی‌گراد) و قدرت کم کار می‌کنند. این لامپ‌های تابش اشعه ماوراء بنفش تقریبا اشعه تک طول موج 254 نانومتر را منتشر می‌کنند، که در محدوده بهینه برای جذب انرژی UV توسط اسیدهای نوکلئیک (در حدود 240-280 نانومتر) است.
در سال‌های اخیر لامپ‌های UV فشار متوسط که در فشارها و دما و سطح قدرت بسیار بالاتر کار می‌کنند و طیف گسترده‌ای از اشعه UV با انرژی بالاتر را بین 200 تا 320 نانومتر ساطع می‌کنند، در دسترس تجاری است.
با این حال، برای ضدعفونی آب آشامیدنی خانگی، لامپ‌ها و سیستم‌های کم فشار کاملا مناسب است و حتی نسبت به لامپ‌ها و سیستم‌های فشار متوسط نیز ترجیح داده می‌شوند.
برای ضدعفونی با اشعه ماوراء بنفش نیاز به سیستم‌های لامپ و یک منبع برق در دسترس و قابل اعتماد است. در حالی که نیازهای سیستم‌های ضدعفونی لامپ جیوه کم فشار، کم است، اما برای عملکرد لامپ برای ضد عفونی آب ضروری است. از آنجا که بیشتر میکروارگانیسم‌ها تحت تاثیر تابش در حدود 260 نانومتر قرار دارند، تابش اشعه ماوراء بنفش در محدوده مناسب برای فعالیت میکروبی است.
لامپ‌های ماوراء بنفشی وجود دارد كه در محدوده 185 نانومتر كه بر روی میكروارگانیسم‌ها موثر است، تشعشع می‌كنند و همچنین باعث كاهش كل كربن آلی (TOC) آب می‌شود. در سیستم معمولی اشعه ماوراء بنفش، تقریباً 95 درصد از تشعشع از کوارتز شیشه‌ای و درون آب تصفیه نشده عبور می‌کند. آب به عنوان یک فیلم نازک بر روی لامپ جریان می‌یابد. کوارتز شیشه‌ای برای نگه داشتن لامپ در دمای ایده آل تقریبا 104 درجه فارنهایت طراحی شده است.
· ضدعفونی با اشعه ماوراء بنفش فرایندی بدون استفاده از مواد شیمیایی است که جز UV، چیزی به آب اضافه نمی‌شود.
· اشعه ماوراء بنفش نیازی به حمل و نقل، انبارداری و جابجایی مواد شیمیایی سمی یا خورنده ندارد و برای اپراتورها و محیط اطراف ایمن است.
· ضدعفونی کردن با اشعه ماوراء بنفش هیچ گونه عامل سرطان‌زا ایجاد نمی‌کند که می‌تواند کیفیت آب را تحت تاثیر قرار دهد
· اشعه ماوراء بنفش در غیرفعال کردن طیف گسترده‌ای از میکروارگانیسم‌ها بسیار مؤثر است – از جمله پاتوژن های مقاوم به کلر مانند Cryptosporidium و Giardia
· اشعه ماوراء بنفش می‌تواند (به تنهایی یا همراه با پراکسید هیدروژن) برای تجزیه آلودگی‌های شیمیایی سمی و همزمان ضد عفونی کردن مورد استفاده قرار گیرد
· هزینه‌های ضدعفونی اشعه ماوراء بنفش شامل تعویض سالانه لامپ و مصرف انرژی الکتریکی است.
· اشعه ماوراء بنفش هزینه‌های طولانی مدت در ارتباط با حمل و نقل و تحویل، ایمنی مواد شیمیایی گاز کلر را از بین می‌برد یا کاهش می‌دهد.
· هزینه‌های نشتی، مدیریت، مدیریت ریسک و برنامه‌ریزی اضطراری و آموزش اپراتور با استفاده از اشعه ماوراء بنفش حداقل و یا حذف می‌شود.
· آب‌های با کدورت زیاد
· آب‌های حاوی مقدار زیاد مواد آلی که به مقدار زیاد اشعه فرا بنفش را جذب و مانع ضدعفونی مناسب می‌شوند
· اگر در ضدعفونی با اشعه ماوراء بنفش، میزان اشعه به قدر کافی نباشد موجب رشد مجدد آنها خواهد شد.
شبکه عرضه و تقاضای فناوری حوزه آب (شفا) ، سعی دارد تا با ایجاد یک فضای فناورانه، آشنایی و بررسی بازار تولیدکننده‌های ازن، مسیر توسعه را در راستای بهبود و ارتقا کیفیت آب و زندگی، هموار کند.
