عبوردهی نور فرابنفش (UV Transmittance یا UVT) نشان میدهد چه درصدی از نور UV می‌تواند از یک نمونه آب در مسیر مشخص عبور کند. در کاربردهای متداول گندزدایی آب، UVT معمولاً در طول موج ۲۵۴ نانومتر و مسیر نوری ۱ سانتیمتر گزارش میشود.
هرچه UVT پایین‌تر باشد، تابش در آب سریع‌تر تضعیف میشود. به همین دلیل دو پروژه با دبی یکسان اما UVT متفاوت الزاماً به یک دستگاه UV یکسان نیاز ندارند.
نکته مهم این است که UVT پایین به معنی «نیاز میکروارگانیسم به دوز بیشتر» نیست؛ بلکه رساندن همان دوز هدف به آب را برای راکتور دشوارتر میکند.
UVT دقیقاً چه چیزی را اندازه میگیرد؟
برای اندازهگیری UVT، مقدار نور فرابنفشی که وارد نمونه آب میشود با مقدار نوری که پس از عبور از نمونه خارج میشود مقایسه می‌کنیم.
اگر ۹۰ درصد نور از مسیر موردنظر عبور کند:
UVT = ۹۰٪
اگر فقط ۷۰ درصد عبور کند:
UVT = ۷۰٪
بنابراین:
UVT بالاتر > عبور بهتر تابش
UVT پایین‌تر > جذب بیشتر و افت سریع‌تر تابش در آب
این عدد ویژگی خود آب است و نباید با شدت لامپ یا دوز گندزدایی اشتباه گرفته شود.
UVT چگونه اندازهگیری میشود؟
روش متداول آزمایشگاهی استفاده از اسپکتروفتومتر و نمونه آب در یک سلول نوری مناسب است.
برای سیستم‌های متداول UV، فرایند اندازهگیری به‌طور خلاصه چنین است:
نمونه آب > تابش ۲۵۴ نانومتر > مسیر نوری مشخص > اندازهگیری نور عبوری > محاسبه UVT
در گزارش‌های رایج صنعت آب، مسیر نوری ۱ سانتیمتر مبنا قرار میگیرد. اگر طول مسیر دیگری استفاده شده باشد، باید در گزارش ذکر شود؛ چون UVT بدون دانستن طول مسیر قابل مقایسه دقیق نیست.
در سیستم‌های بزرگ‌تر یا حساس‌تر می‌توان UVT را به‌صورت آنلاین نیز پایش کرد.
رابطه UVT با A254 چیست؟
در بعضی آزمایشگاه‌ها به‌جای UVT، جذب نور در طول موج ۲۵۴ نانومتر با شاخص A254 گزارش میشود.
رابطه آن‌ها برای یک مسیر نوری یکسان به شکل زیر است:
UVT (%) = 100 × 10⁻ᴬ²⁵⁴
و برعکس:
A254 = −log10(UVT / 100)
در نتیجه:
A254 بیشتر > UVT کمتر
و
A254 کمتر > UVT بیشتر
برای استفاده عملی در طراحی، مهم است که مشخص باشد A254 یا UVT برای چه طول مسیر نوری اندازهگیری شده است.
چرا UVT معمولاً در طول موج ۲۵۴ نانومتر گزارش میشود؟
بسیاری از سیستم‌های متداول گندزدایی از لامپ‌های کم‌فشار یا کم‌فشار پربازده استفاده می‌کنند که بخش اصلی تابش میکروب‌کش آن‌ها نزدیک ۲۵۴ نانومتر است.
به همین دلیل اندازهگیری عبور نور در همین طول موج، شاخص عملی مناسبی برای بررسی رفتار آب در برابر تابش این سیستم‌هاست.
در سیستم‌های دارای لامپ فشار متوسط، تابش در طیف گسترده‌تری تولید میشود و ارزیابی طراحی می‌تواند پیچیده‌تر باشد. بااین‌حال UVT در ۲۵۴ نانومتر همچنان یکی از پارامترهای مهم توصیف کیفیت نوری آب است.
تفاوت UVT و کدورت چیست؟
UVT و کدورت دو پارامتر متفاوت‌اند.
| پارامتر | چه چیزی را نشان میدهد؟ | کاربرد در UV |
|---|---|---|
| UVT | مقدار عبور نور UV از آب | ارزیابی نفوذ تابش در راکتور |
| کدورت | اثر ذرات معلق بر پراکندگی نور | بررسی حضور ذرات و احتمال محافظت میکروبی |
| شدت UV | میزان تابش در یک نقطه | پایش عملکرد لامپ و راکتور |
| دوز یا فلوئنس | مقدار انرژی مؤثر تابشی | بیان سطح گندزدایی موردنظر |
| A254 | میزان جذب نور در ۲۵۴ نانومتر | مرتبط با UVT |
بنابراین ممکن است آب از نظر ظاهری شفاف و دارای کدورت پایین باشد اما UVT مناسبی نداشته باشد.
وجود بعضی ترکیبات محلول می‌تواند نور فرابنفش را جذب کند بدون اینکه آب الزاماً کدر به نظر برسد.
شفافیت ظاهری آب جای اندازهگیری UVT را نمی‌گیرد.
چه عواملی باعث کاهش UVT می‌شوند؟
ترکیبات مختلفی میتوانند جذب نور فرابنفش را افزایش دهند. بسته به منبع آب، عواملی مانند این‌ها ممکن است مؤثر باشند:
مواد آلی طبیعی؛
رنگ؛
آهن؛
منگنز؛
برخی ترکیبات محلول دیگر.
هدف این مقاله تعیین فرایند حذف هرکدام نیست؛ نکته اصلی این است که اگر UVT پایین باشد، ابتدا باید علت آن مشخص شود.
در بعضی پروژه‌ها پیش‌تصفیه می‌تواند UVT را بهبود دهد، اما نوع آن باید بر اساس عامل واقعی کاهش UVT انتخاب شود.
چرا چند درصد اختلاف UVT می‌تواند مهم باشد؟
UVT به‌طور معمول برای مسیر ۱ سانتی‌متری گزارش میشود؛ اما نور داخل راکتور ممکن است مسیر بیشتری را در آب طی کند.
به همین دلیل تفاوت ظاهراً کوچک در UVT می‌تواند در مسیر طولانی‌تر اثر قابل‌توجهی ایجاد کند.
برای درک مفهوم، یک مسیر مستقیم فرضی ۵ سانتی‌متری را در نظر بگیریم:
| UVT در ۱ سانتیمتر | نور باقی‌مانده پس از مسیر فرضی ۵ سانتی‌متری |
|---|---|
| ۹۵٪ | حدود ۷۷٪ |
| ۹۰٪ | حدود ۵۹٪ |
| ۸۰٪ | حدود ۳۳٪ |
این جدول فقط برای نشان‌دادن رفتار جذب نور است.
دوز واقعی داخل یک راکتور UV را نمی‌توان با همین محاسبه ساده تعیین کرد. هندسه راکتور، محل لامپ، مسیر حرکت آب، دبی، شدت تابش و اعتبارسنجی تجهیز نیز روی عملکرد واقعی اثر دارند.
چرا UVT در انتخاب دستگاه UV مهم است؟
فرض کنیم دو پروژه هر دو به دستگاهی برای دبی ۲۰ مترمکعب در ساعت نیاز دارند.
در پروژه اول UVT بالاست و نور به‌خوبی در آب نفوذ میکند.
در پروژه دوم UVT پایین‌تر است و تابش سریع‌تر تضعیف میشود.
اگر فقط عدد دبی را ببینیم، ممکن است یک دستگاه برای هر دو پروژه انتخاب کنیم؛ درحالیکه ظرفیت واقعی همان راکتور در این دو کیفیت آب الزاماً یکسان نیست.
UVT پایین‌تر ممکن است باعث شود برای تأمین عملکرد موردنیاز نیاز داشته باشیم:
راکتور متفاوتی انتخاب کنیم؛
توان تابشی بیشتری داشته باشیم؛
از تعداد لامپ بیشتری استفاده کنیم؛
دبی قابل‌قبول را کاهش دهیم؛
یا ابتدا کیفیت آب را با پیش‌تصفیه اصلاح کنیم.
به همین دلیل ظرفیت اسمی یک دستگاه یووی تصفیه آب را نباید مستقل از شرایط کیفی آبی که دستگاه برای آن طبقه‌بندی شده است مقایسه کنیم.
آیا UVT پایین یعنی به دوز UV بیشتری نیاز داریم؟
این عبارت دقیق نیست.
دوز یا فلوئنس هدف را نوع میکروارگانیسم، سطح غیرفعال‌سازی موردنیاز و معیار طراحی تعیین میکند.
UVT مشخص میکند رساندن آن دوز هدف در یک راکتور و دبی مشخص تا چه اندازه آسان یا دشوار است.
پس:
UVT پایین > لزوماً دوز هدف بالاتر نیست
بلکه:
UVT پایین > عبور کمتر تابش > دشوارترشدن تأمین دوز هدف
این تفاوت در انتخاب مهندسی دستگاه اهمیت زیادی دارد.
UVT مناسب برای دستگاه UV چند درصد است؟
یک عدد جهانی وجود ندارد.
اینکه یک UVT مشخص «مناسب» باشد به محدودهای بستگی دارد که همان راکتور برای آن طراحی و اعتبارسنجی شده است.
برای مثال بعضی تجهیزات صنعتی برای آب با UVT نسبتاً بالا طراحی شده‌اند، درحالیکه راکتورهای دیگری میتوانند در UVT پایین‌تر نیز عملکرد اعتبارسنجی‌شده داشته باشند.
بنابراین نمی‌توانیم بگوییم:
UVT باید همیشه بیشتر از ۹۵٪ باشد
یا:
UVT کمتر از ۷۵٪ یعنی UV قابل استفاده نیست.
پاسخ دقیق این است:
UVT مناسب، UVTای است که داخل محدوده طراحی و اعتبارسنجی راکتور انتخاب‌شده قرار داشته باشد.
به همین دلیل UVT یکی از ورودی‌های اصول طراحی سیستم UV تصفیه آب صنعتی است و باید همراه دبی، دوز هدف و مشخصات تجهیز بررسی شود.
آیا UVT را می‌توان از روی ظاهر آب تخمین زد؟
خیر.
دو نمونه آب ممکن است برای چشم تقریباً یکسان باشند اما UVT متفاوتی داشته باشند.
حتی اندازهگیری کدورت نیز جای UVT را نمی‌گیرد؛ چون ترکیبات محلولی که نور UV را جذب می‌کنند الزاماً کدورت زیادی ایجاد نمی‌کنند.
اگر UVT پارامتر مؤثر در انتخاب تجهیز است، باید آن را اندازهگیری کنیم، نه حدس بزنیم.
UVT آب خام مهم است یا آب ورودی به دستگاه؟
برای انتخاب دستگاه، عددی مهم است که نماینده آبی باشد که واقعاً وارد راکتور UV میشود.
فرض کنیم خط تصفیه چنین باشد:
آب خام > حذف آهن > فیلتراسیون > UV
در این شرایط UVT آب خام الزاماً UVT طراحی دستگاه نیست.
یا:
آب خام > RO < UV
UVT آب خروجی RO می‌تواند کاملاً متفاوت از آب خام باشد.
پس نمونه‌برداری باید در نقطه‌ای انجام شود که کیفیت واقعی ورودی UV را نمایندگی کند.
آیا یک بار اندازهگیری UVT کافی است؟
الزاماً خیر.
UVT بعضی منابع تقریباً پایدار است، اما در منابع دیگر می‌تواند تحت تأثیر عوامل مختلف تغییر کند:
فصل؛
بارندگی؛
تغییر منبع آب؛
تغییر مواد آلی؛
تغییر کیفیت آب خام؛
اختلال یا تغییر عملکرد پیش‌تصفیه.
برای یک پروژه حساس بهتر است بدترین UVT قابل انتظار را بشناسیم، نه اینکه دستگاه را فقط با بهترین نمونه‌ای که یک بار اندازهگیری شده انتخاب کنیم.
برای انتخاب دستگاه UV چه اطلاعاتی در کنار UVT لازم است؟
UVT به‌تنهایی برای سایزینگ کافی نیست.
| داده | چرا لازم است؟ |
|---|---|
| UVT | میزان عبور تابش را مشخص میکند |
| حداکثر دبی | شرایط هیدرولیکی را تعیین میکند |
| دوز/فلوئنس هدف | سطح گندزدایی موردنیاز را مشخص میکند |
| نوع کاربرد | معیار عملکرد پروژه را تعیین میکند |
| کدورت | وضعیت ذرات آب را نشان میدهد |
| محدوده اعتبارسنجی راکتور | مشخص میکند دستگاه در این شرایط قابل استفاده است یا نه |
به همین دلیل فرم انتخاب روش گندزدایی آب نیز باید UVT را در کنار دبی و سایر مشخصات آب ببیند؛ یک عدد UVT به‌تنهایی پاسخ نهایی انتخاب سیستم نیست.
جمع‌بندی
UVT یکی از مهم‌ترین پارامترهای کیفیت آب برای انتخاب و طراحی دستگاه UV است.
این عدد نشان میدهد چه مقدار نور فرابنفش می‌تواند از آب عبور کند و معمولاً در سیستم‌های متداول در ۲۵۴ نانومتر و مسیر نوری ۱ سانتیمتر گزارش میشود.
سه نکته اصلی را باید به خاطر داشته باشیم:
UVT با کدورت یکسان نیست؛
UVT پایین الزاماً به معنی دوز هدف بالاتر نیست؛
دبی نامی دستگاه بدون دانستن UVT آب برای انتخاب دقیق کافی نیست.
در نهایت باید UVT واقعی آب ورودی، حداکثر دبی، دوز هدف و محدوده اعتبارسنجی راکتور را در کنار هم بررسی کنیم.
اگر UVT، حداکثر دبی و هدف گندزدایی پروژه را در اختیار واحد فنی ما قرار دهید، می‌توانیم بررسی کنیم کدام راکتور UV برای شرایط واقعی آب مناسب است.
سوالات پرتکرار
UVT درصد نور فرابنفشی است که از یک نمونه آب در مسیر مشخص عبور میکند. در کاربردهای متداول UV معمولاً این عدد در طول موج ۲۵۴ نانومتر و مسیر ۱ سانتیمتر گزارش میشود.
یک حد جهانی وجود ندارد. UVT باید داخل محدودهای باشد که راکتور برای آن طراحی و اعتبارسنجی شده است. دستگاههای مختلف میتوانند محدوده UVT متفاوتی داشته باشند.
کدورت بیشتر اثر ذرات معلق را نشان میدهد، درحالیکه UVT مستقیماً میزان عبور تابش UV از آب را اندازه میگیرد. آب با کدورت پایین الزاماً UVT بالایی ندارد.
UVT معمولاً با اسپکتروفتومتر و اندازهگیری میزان نور عبوری از نمونه آب در طول موج ۲۵۴ نانومتر و مسیر نوری مشخص اندازهگیری میشود.
