آشنایی با دستگاه‌های مولد نور فرابنفش
نور فرابنفش در طول موج مشخصی قادر به عقیم کردن میکروارگانیسم‌ها و نابودی قدرت تکثیر آن‌هاست. در واقع آنچه وجود میکروارگانیسم‌ها را خطرناک می‌سازد قدرت تکثیر آن‌هاست که در مدت زمان کمی به افزایش بی‌رویه تعداد آن‌ها و قدرت تاثیرگذاری بر روی سلامت آب یا هر ماده خوراکی دیگر می‌شوند. در ابتدا به بررسی تحلیلی نور فرابنفش از نظر طول موج و نام‌گذاری آن‌ها می‌پردازیم.
نور فرابنفش دارای طول موجی بین 100 تا 400 نانومتر است.
همان‌طور که در نمودار سنجش طول موج انواع طیف نور از فرابنفش تا مادون قرمز نشان داده شده است، طول موج نور فرابنفش بین 100 تا 400 نانومتر است. نور فرابنفش در چهار قسمت مجزا و به ترتیب به نام Vacuum UV (با طول موج بین 100 تا 200 نانومتر)، UV-C ( با طول موج بین 200 تا 280 نانومتر)، UV-B (با طول موج بین 280 تا 315 نانومتر) و UV-A (با طول موج بین 315 تا 400 نانومتر) شناخته می‌شود.
نور فرابنفش در طول موج بین 220 تا 320 نانومتر قادر به تاثیرگذاری روی DNA میکروارگانیسم‌هاست و منجر به عقیم شدن آن‌ها می‌شود. منحنی نشان داده شده روی طیف فرابنفش در نمودار، نشان‌دهنده درصد تاثیرگذاری در طول موج‌های متفاوت روی میکروارگانیسم‌ها است. در واقع بالاترین میزان کارآیی از این نظر، در طول موج 254 نانومتر (دقیقا در طول موج 253/7 نانومتر) اتفاق می‌افتد. در عین حال این مهم در محدوده‌ای که طیف UV-C را شامل شده است اتفاق می‌افتد. بنابراین در دستگاه‌های مولد نور فرابنفش از لامپ‌های مولد UV-C استفاده می‌شود. آب در مجاورت نور UV قرار گرفته و میکروارگانیسم‌های موجود در آب عقیم شده و پس از مدت کوتاهی از بین می‌روند.
اجزا تشکیل دهنده یک دستگاه مولد نور فرابنفش به قرار زیر است:
-لامپ مولد نور فرابنفش
-شیشه محافظ لامپ
-محفظه اصلی دستگاه
-تابلو کنترل
-سیستم سنجش میزان نور فرابنفش در دستگاه
در انتخاب و بررسی هر کدام از این اجزا باید دقت نظر خاص مبذول شود که در ادامه به آن پرداخته شده است. مهم‌ترین کاربرد دستگاه مولد نور فرابنفش در از بین بردن میکروارگانیسم‌ها است که در کاربردهای زیر قابل بررسی و حائز اهمیت است:
-ضدعفونی آب شرب
-ضدعفونی آب‌های فرآیندی در صنایع غذایی، آرایشی بهداشتی و داروسازی
-ضدعفونی فاضلاب
-از بین بردن میکروارگانیسم‌ها در آب های خنک کننده
-استفاده در ضدعفونی سازی آب استخرهای شنا
-استفاده در استخرهای پرورش ماهی
-کاهش TOC در آب (Total Organic Carbon)
-حذف ازن باقیمانده از آب
از جمله مهم‌ترین مزیت‌های سیستم مولد نور فرابنفش می‌توان به عملکرد منحصر به فرد آن اشاره کرد که بدون نیاز به استفاده از هر نوع ماده شیمیایی قادر به حذف میکروارگانیسم‌ها است و از طرف دیگر با توجه به طول عمر بالای لامپ‌های UV با هزینه بسیار پایین فرآیند گندزدایی را انجام می‌دهد.
اما در انتخاب و طراحی یک دستگاه مولد نور فرابنفش به چه نکاتی باید توجه کرد و درواقع هر یک از اجزا این دستگاه باید شامل چه خصوصیاتی باشند؟ در ذیل به شرح تفصیلی این نکات پرداخته شده است.
ابتدا به بررسی اجزا سیستم UV می‌پردازیم:
لامپ مولد نور فرابنفش
لامپ مولد نور فرابنفش باید از نوع لامپ‌های UV-C انتخاب شود و یکی از مهم‌ترین پارامترها در انتخاب لامپ میزان درصد تشعشع نور آن در طول موج 254 نانومتر است. بدیهی است که بالا بودن میزان درصد این تشعشع در طول موج اعلام شده حاکی از تاثیرگذاری بیشتر لامپ روی میکروارگانیسم‌ها دارد. طول عمر مفید لامپ و میزان شار تشعشع لامپ فرابنفش در پایان طول عمر آن از نکات مهم دیگر در بررسی کیفیت لامپ است.ممکن است برای تامین میزان شار مورد نیاز برای حذف میکروارگانیسم‌ها در دبی‌های مشخص نیاز به استفاده از چند لامپ باشد.
شیشه محافظ لامپ
همجواری مستقیم آب با لامپ UV جدا از آسیب رساندن به اتصالات برقی آن با پایه لامپ، منجر به سرد شدن آن خواهد شد. در واقع با سرد شدن لامپ قدرت تشعشع لامپ کمتر شده و راندمان آن به طرز قابل ملاحظه ای پایین خواهد آمد. از این رو باید لامپ را با محافظی شفاف از آب جدا کرد. از طرف دیگر انتخاب انواع شیشه منجر به انکسار نور فرابنفش و در نتیجه کاهش راندمان خواهد شد. گزینه مناسب استفاده از پوشش کوارتز با خلوص بالا (99/6%) به منظور دستیابی به راندمان قابل توجه است.
محفظه اصلی دستگاه
لامپ و پوشش کوارتز در داخل محفظه‌ای از جنس فولاد ضد زنگ با درجه 316L و با قابلیت تحمل فشار حداقل 6 بار قرار می‌گیرند. بدنه داخلی محفظه اصطلاحا باید آینه‌ای پرداخت شده (Polish Mirror) و قابلیت انعکاس مجدد نور را به منظور افزایش کارآیی داشته باشد. در عین حال نحوه اتصالات ورودی و خروجی سیستم UV به گونه‌ای باشد که موجب ایجاد جریان چرخشی در لامپ شده و آب بیشترین طول تماس را با نور فرابنفش داشته باشد.
تابلو کنترل
تابلو کنترل دستگاه شامل تجهیزات برقی به منظور کنترل و برق‌رسانی به پایه‌های لامپ بوده و دارای تجهیزاتی نظیر ساعت شمارنده عملکرد (به منظور کنترل ساعت کارکرد لامپ)، سیستم مانیتورینگ میزان تشعشع لامپ و زمان سنج فرمان به تمیز کننده کوارتز است.
سیستم سنجش میزان نور فرابنفش در دستگاه
دستگاهی است که میزان تشعشع لامپ را در دورترین نقطه از سطح تابش اندازه‌گیری کرده و در صورت کاهش میزان نور تابیده شده پیغام خطا می‌دهد.
سیستم تمیزکننده محفظه لامپ
تمیز کننده (Wiper) محفظه کوارتز شامل حلقه‌ای است که حائل کوارتز بوده و با حرکت در راستای کوارتز رسوب ناشی از سختی آب و یا هر عاملی که موجب کدورت روی آن شده را تمیز کرده و موانع عبور نور فرابنفش را رفع می‌کند.
در شکل زیر اجزای داخلی یک سیستم مولد نور فرابنفش به صورت شماتیک نمایش داده شده است
مهم‌ترین نکته در انتخاب یک سیستم مولد نور فرابنفش میزان شار نور UV در پایان طول عمر لامپ است. برای مثال برای ضدعفونی آب شرب میزان شار نور فرابنفش باید حداقل 300 ژول بر مترمربع، برای آب در صنایع آرایشی بهداشتی معادل 600 ژول بر مترمربع و در صنایع داروسازی 800 ژول بر مترمربع باشد.
سیستم‌های مولد نور فرابنفش می‌توانند از لامپ‌های فشار پایین و فشار متوسط استفاده کنند. لامپ‌های فشار متوسط برای دبی‌های بالا و قدر تابش بسیار زیاد مورد استفاده قرار می‌گیرند.