در این مقاله که توسط واحد فنی و مهندسی شرکت ایمن آب کاژه تدوین شده است، روش محاسبه دوز مؤثر اشعه فرابنفش (UV) در سیستمهای گندزدایی آب صنعتی بررسی میشود.
تجربه پروژههای صنعتی نشان میدهد بسیاری از سیستمهای UV صرفا بر اساس دبی اسمی انتخاب میشوند؛ در حالی که دوز واقعی UV تابع چند پارامتر همزمان است. نادیده گرفتن این موضوع، ریسک آلودگی میکروبی و عملکرد ناپایدار سیستم را بهطور جدی افزایش میدهد.
دوز UV چیست و چرا اهمیت دارد؟
دوز UV میزان انرژی تابشی است که به میکروارگانیسمها میرسد و با واحد mJ/cm² بیان میشود. این شاخص، معیار اصلی کارایی سیستم گندزدایی با اشعه فرابنفش است و مستقیما روی انتخاب ظرفیت، مشخصات فنی و حتی قیمت دستگاه uv تصفیه آب اثر میگذارد. به همین دلیل، انتخاب سیستم UV بدون درک صحیح از مفهوم دوز، از نظر مهندسی قابل دفاع نیست.
بهصورت ساده، رابطه زیر برای بیان دوز استفاده میشود:
UV Dose = UV Intensity × Exposure Time
اما در عمل، این فرمول تنها یک مدل مفهومی است. دوز مؤثر UV تحت تأثیر عوامل متعددی قرار دارد و اگر این عوامل همزمان در نظر گرفته نشوند، عدد بهدستآمده صرفا یک مقدار تئوریک خواهد بود.
پارامترهای مؤثر در محاسبه دوز UV
۱- شدت تابش (UV Intensity)
شدت تابش مؤثر، انرژی واقعی UV است که به جریان آب میرسد و معمولا کمتر از مقدار اسمی لامپ است. این شدت تحت تأثیر چند عامل کلیدی قرار دارد:
توان واقعی لامپ UV
فاصله آب تا منبع تابش
شفافیت آب و میزان عبورپذیری اشعه UV
وضعیت تمیزی غلاف کوارتز
نکته مهم این است که شدت اسمی اعلامشده توسط سازنده لزوما برابر با شدت مؤثر داخل هوزینگ نیست و افت عملکرد در طول زمان باید در محاسبات لحاظ شود.
۲- زمان تماس (Exposure Time)
زمان تماس مدتزمانی است که آب در معرض اشعه UV قرار میگیرد. این پارامتر بهطور مستقیم به شرایط هیدرولیکی سیستم وابسته است، از جمله:
حجم مؤثر محفظه UV
دبی واقعی و لحظهای عبوری از سیستم
افزایش دبی باعث کاهش زمان تماس و در نتیجه کاهش دوز واقعی UV میشود. به همین دلیل، نوسانات دبی یکی از عوامل اصلی اختلاف بین دوز محاسباتی و دوز واقعی است.
دوزهای مرجع UV در کاربردهای مختلف
در طراحی سیستم UV تصفیه آب، از دوزهای مرجع بهعنوان حداقل الزامات استفاده میشود. این مقادیر باید متناسب با نوع کاربرد و با اعمال ضریب اطمینان انتخاب شوند.
| کاربرد | دوز پیشنهادی |
|---|---|
| آب آشامیدنی | 30–40 mJ/cm² |
| آب صنعتی عمومی | 40–50 mJ/cm² |
| صنایع غذایی و دارویی | 50–60 mJ/cm² |
| ویروسها و کیستها | بالاتر از 60 mJ/cm² |
توجه: این اعداد، حداقلهای مهندسی هستند و در پروژههای واقعی باید شرایط کیفیت آب و افت عملکرد تجهیزات در طول زمان در نظر گرفته شود.
خطاهای رایج در محاسبه دوز UV
در بسیاری از پروژههای صنعتی، چند خطای تکرارشونده دیده میشود که مستقیما باعث کاهش دوز مؤثر UV میشوند:
انتخاب دستگاه UV صرفا بر اساس دبی اسمی
در نظر نگرفتن افت شدت لامپ در طول زمان
فرض ثابت بودن شرایط بهرهبرداری و کیفیت آب
مجموع این خطاها باعث میشود سیستم UV روی کاغذ درست کار کند، اما در عمل نتواند ایمنی میکروبی مورد انتظار را تأمین کند.
پایش و کنترل دوز UV در بهرهبرداری
برای حفظ عملکرد سیستم UV در طول زمان، پایش مستمر ضروری است. در پروژههای حرفهای، اقدامات زیر توصیه میشود:
استفاده از سنسور شدت UV برای پایش لحظهای
ثبت و کنترل ساعات کارکرد لامپها
شستشوی دورهای کوارتز برای جلوگیری از افت تابش
بازبینی و تطبیق دبی واقعی با شرایط طراحی
این اقدامات ساده، نقش تعیینکنندهای در حفظ دوز مؤثر UV دارند.
جمعبندی مهندسی
دوز UV مهمترین شاخص عملکرد سیستم گندزدایی آب با اشعه فرابنفش در تصفیه آب صنعتی است. طراحی مهندسی زمانی قابل اتکاست که:
دوز بر اساس شرایط واقعی سیستم محاسبه شود
تغییرات کیفیت آب در نظر گرفته شود
بهرهبرداری و نگهداری بهصورت مستمر کنترل گردد
در غیر این صورت، سیستم UV تنها در محاسبات طراحی کار میکند، نه در خط واقعی بهرهبرداری. بررسی مشخصات فنی و قیمت دستگاه uv تصفیه آب باید همزمان با این ملاحظات مهندسی انجام شود، نه جدا از آن.
سوالات متداول
خیر. دبی تنها یکی از متغیرهاست. دوز UV تابع همزمان شدت مؤثر تابش، زمان تماس واقعی، شفافیت آب (UVT) و وضعیت بهرهبرداری سیستم است. محاسبه دوز صرفا بر اساس دبی، از نظر مهندسی خطای طراحی محسوب میشود.
شدت اسمی، مقدار اعلامی سازنده لامپ است؛ در حالیکه شدت مؤثر، انرژی واقعی تابشی است که در داخل راکتور و روی مسیر عبور آب اعمال میشود. عواملی مانند رسوب کوارتز، فاصله از لامپ و کیفیت آب باعث کاهش شدت مؤثر نسبت به مقدار اسمی میشوند.
زیرا شرایط طراحی معمولا ثابت فرض میشوند، اما در بهرهبرداری واقعی، دبی، کیفیت آب، شدت لامپ و وضعیت نگهداری تغییر میکند. اگر این تغییرات در محاسبه لحاظ نشوند، دوز واقعی کمتر از مقدار طراحی خواهد بود.
خیر. افزایش توان بدون اصلاح زمان تماس، هیدرولیک راکتور و کیفیت آب، الزاماً منجر به افزایش دوز مؤثر نمیشود. در بسیاری از موارد، طراحی نامناسب مسیر جریان عامل محدودکننده اصلی است، نه توان لامپ.
ویروسها و برخی کیستها مقاومت بیشتری نسبت به باکتریها دارند و برای غیرفعالسازی آنها انرژی تابشی بیشتری لازم است. به همین دلیل در این کاربردها باید دوزهای بالاتر و حاشیه ایمنی محافظهکارانهتری در نظر گرفته شود.
خیر. سنسور UV ابزار پایش است، نه جایگزین طراحی. سنسور فقط شدت لحظهای را نشان میدهد و بدون محاسبه دوز و زمان تماس، نمیتواند تضمینکننده عملکرد گندزدایی باشد.
