UV Üniteleri: Orta veya Düşük Basınç

UV Üniteleri: Orta veya Düşük Basınç

Yüzyıllardır varlığını sürdüren Ultraviyole teknolojileri, su dezenfeksiyonu, hava ve yüzey arıtımında yaygın olarak kullanılıyor.
Çalışma prensibi, UV radyasyonunun ışınlanmış ortamda fotokimyasal dönüşümlere neden olma yeteneğine dayanmaktadır. Örneğin, suyu arıtırken ultraviyole radyasyon patojenik mikroorganizmalara geri dönüşü olmayan hasara hatta onların ölümüne neden olur.

Orta ve düşük basınç
Yüzme havuzları için, düşük ve orta basınçlı ultraviyole cıva lambalı tesisatlar kullanılıyor ve havuz pazarının büyük payı, düşük basınçlı lambalı tesisatlar tarafından işgal ediliyor. Bu lambalar arasındaki temel fark emisyon spektrumudur. Düşük basınçlı lambalar, enerjilerinin %95’ini 253,7 nm dalga boyunda yayarlar; bu nedenle monokrom olarak adlandırılırlar. Orta basınçlı lambalar geniş aralıklı lambalardır; 200 ile 400 nm aralığında dalga boyları yayarlar. Bu durumda düşük veya orta basınç, lambanın içindeki gaz ortamının basıncını ifade eder.

Lambaların mikroorganizmalar üzerinde farklı etkileri vardır. Düşük basınçlı lambalardan gelen radyasyon dar bir şekilde hedeflenir ve yalnızca hücrelerin DNA’sını etkileyerek hücrelerin bölünme yeteneklerini engeller ve sonuçta ölümlerine yol açar. Orta basınçlı lambalar DNA’nın yanı sıra hücre zarlarını da yok ederek geri dönüşü olmayan hasarlara neden olur.

Bakterilerin fotorekombinasyon yeteneğine sahip olduğu ve DNA hasar gördüğünde bile hasarlı alanları “onarabildikleri” bilinmektedir. Bu nedenle teorik olarak 254 nm UV lambalardan gelen radyasyon, bakterilerin radyasyona maruz kalmadıkları “karanlık fazda” rekombinasyon ve restorasyon potansiyeli nedeniyle güvenilir dezenfeksiyon için yeterli olmayabilir. Orta basınçlı lambalara sahip UV ekipmanı üreticileri sıklıkla buna işaret ederek bunu bir rekabet avantajı olarak sunuyor.

Ancak gerçekte, mikroorganizmaların fotorekombinasyonu sorunu yüzme havuzları için neredeyse önemsizdir, çünkü yüzme havuzlarında UV tedavisi neredeyse hiçbir zaman bağımsız olarak kullanılmaz, ancak her zaman kombinasyon halinde, genellikle klorlamayla birlikte kullanılır.
Dolayısıyla bu farklılıklara rağmen dezenfeksiyon açısından her iki lamba tipinin de etkinlik açısından karşılaştırılabilir olduğunu söyleyebiliriz.

Fark ne?
Orta basınçlı lambaların faydaları klor kullanılan havuzlarda açıkça görülmektedir. Havuzdaki tek sorun bakteri ve virüsler değildir. Banyo yapanlar, klorla reaksiyona girdiğinde ikincil dezenfeksiyon ürünleri oluşturan çok sayıda safsızlık getirir. Bunların önemli bir kısmı kloraminlerdir.

Yüzme havuzlarının suyunda ve havasında kloraminlerin (ve özellikle trikloraminin) birikmesi, havuz ziyaretçilerinin hoş olmayan koku, alerji ve mukoza zarının tahrişiyle ilgili şikayetlerinin yaygın bir nedenidir. Ek olarak, bir dizi çalışma kloraminleri astım ve diğer solunum yolu hastalıklarının gelişimiyle ilişkilendirmektedir. Artık SP 2.1.3678-20 uyarınca yüzme havuzları için endüstriyel kontrol programına dâhil edilen ve zorunlu izlemeye tabi olan bağlı klor göstergesini oluşturan kloraminlerdir.

Kloraminler, 300-400 nm aralığında UV radyasyonunun etkisi altında yok edilir, bu nedenle orta basınçlı lambalara sahip ultraviyole tesisatları, kloraminlerle mücadelede etkili bir araçtır. Kloraminlerin emilmesi için en uygun dalga boyları:

• Monokloramin – 245 nm
• Dikloramin – 297 nm
• Trikloramin – 260 ve 340 nm

Bu nedenle kloramin sorununun aslında sıcak ve güneşli iklimlerdeki açık havuzlar için bir önemi yoktur; kloraminler (özellikle di- ve trikloramin), aynı zamanda UV radyasyonu (290 – 400 nm) içeren güneş ışığının etkisi altında yok edilir.

254 nm dalga boyunda yayılan düşük basınçlı lambalardan gelen ultraviyole radyasyon yalnızca monokloramini etkiler ve di- ve trikloraminin birikmesine yol açar.
Havuz suyundaki birleşik klor (kloraminler) düzeyini gerekli değerlere (0,2 mg/l’den az) düşürmek için UV ışınlama dozunun 60 mJ/ cm2’ye karşılık gelmesi gerekir.

Klor ultraviyole ışıkla nasıl etkileşime girer?
Havuz sahiplerini ve işletmecilerini sıklıkla ilgilendiren sorular arasında klorun ultraviyole ışıkla nasıl etkileşime girdiği sorusu yer almaktadır. Kombine kullanımları klor reaktiflerinin tüketimini etkiler mi? Lambanın türü önemli mi?

Sodyum hipokloritin suda parçalandığı ve birlikte serbest klor göstergesini oluşturan hipoklorit iyonu ve hipokloröz asit, özellikle 300-400 nm aralığında ultraviyole radyasyonu aktif olarak emer. Bu nedenle açık havuzlarda klor, hatırladığımız gibi UV aralığında (290 – 400 nm) radyasyona sahip olan güneş ışığında hızla “ayrışır”.
UV radyasyonunun etkisi altında, hipoklorit iyonu ve hipokloröz asit, yüksek derecede aktif parçacıklara (klor radikali, OH* radikali) dönüşür. Bu parçacıklar aynı zamanda organik yabancı maddelerin dezenfeksiyonu ve oksidasyonu sürecine de katılarak su arıtma kalitesini artırır.

Böylece UV radyasyonunu klorla birleştirerek havuz sahibi daha kaliteli su alır ve orta basınçlı lambalarda kloraminlerle ilgili sorunlar da çözülür, ancak evet klor tüketimi artabilir. Bu, orta basınçlı lambalar için daha tipiktir. Bu durumda radyasyon dozu, emilen klor miktarını doğrudan etkiler; ne kadar yüksek olursa, doğal olarak o kadar fazla klor kaybı olur. Bazı çalışmalar [1], suyun 40 mJ/ cm2’ye kadar bir dozla arıtılması sırasında yaklaşık 0,1 mg/l toplam klor kaybı olduğunu göstermektedir (bu tür veriler, ABD EPA – Son Uzun Dönem için Ultraviyole Dezenfeksiyon Kılavuzu 2 tarafından sağlanmaktadır) Geliştirilmiş Yüzey Suyu Arıtma Kuralı).

Doğru, sudaki yabancı maddelerin miktarının klor tüketimini çok daha güçlü bir şekilde etkilediğini de eklemek gerekir; bu da kaynak suyunun bileşimi, havuza girenlerin sayısı, havuzdaki yük ve kalite tarafından belirlenir. Klor oldukça seçici olmadığından ve sudaki tüm yabancı maddelerle reaksiyona girdiğinden, reaktifin tüketimini büyük ölçüde geciktirir.

Burada UV tesislerinin kurulumuna ilişkin gereklilikleri de hatırlamakta fayda var – GOST R 53491.1-2009’a göre , bunlar filtrelemeden sonra, ancak reaktif enjeksiyon noktasından önce yerleştirilmelidir – aksi takdirde ultraviyole serbest kloru ayrıştıracak ve önemli ölçüde daha yüksek reaktif tüketimine neden olacak, ayrıca kalan konsantrasyonu korumak için gerekli olacaktır.

Teknik ve operasyonel farklılıklar
Emisyon spektrumundaki farklılıklara ek olarak, orta basınçlı lambaların boyutu daha küçüktür, dolayısıyla kurulumlar kompakttır ve sınırlı büyüklükteki teknik odalara daha kolay sığar. Diğer bir avantaj ise gerekli dozun daha az lambayla elde edilebilmesidir; bu sadece tesislerin bakımını kolaylaştırmakla kalmaz, aynı zamanda onları daha çevre dostu hale getirir.

Düşük basınçlı lambaların kullanım ömrü 9000 – 12.000 saattir. Bu, sürekli operasyonda 1-1,4 yıldır. Daha önce, orta basınçlı lambaların kullanım ömrü oldukça kısaydı – yaklaşık 4000 – 6000 saat ve bu onların yüksek maliyetleriyle birlikte önemli dezavantajlarıydı. Modern orta basınçlı lambaların kullanım ömrü yaklaşık 10.000 saattir, bu da düşük basınçlı lambalarla kıyaslanabilir.

Orta basınçlı lambalar daha yüksek çalışma sıcaklığına sahip olduğundan, kuvars lamba kapakları kirlenmeye karşı daha hassastır. Bu nedenle üreticiler genellikle bu ünitelere kapakların temizlenmesi için önceden kurulmuş bir sistem (mekanik veya kimyasal) sağlar.

Hangi lambalar daha iyi?
Hem düşük basınçlı hem de orta basınçlı lambaların kendine has avantajları ve teknolojik özellikleri bulunmaktadır.
Hangisinin daha iyi olduğunu söylemek imkânsızdır – çünkü teknolojik olarak farklılık gösterirler ve havuzun türü ve parametreleri, çalışma koşulları ve modu vb. tarafından belirlenen görevlere göre seçim yapılmalıdır. Ancak genel bir yaklaşım olarak, orta basınçlı lambalar, klor kullanan halka açık kapalı havuzlar için iyi bir seçenektir.

Wilczak, A. ve H. Lai. 2006. Nitrifikasyon kontrolü için UV ışınımının ön deneme ve pilot değerlendirmesi. Amerikan Su İşleri Derneği Yıllık Konferansı Bildirileri. 11 – 16 Haziran, San Antonio, Teksas.
XENOZONE Mühendislik ve Teknik Merkezi “Kapsamlı Araştırma”
Ürün geliştirme uzmanı Ksenia Dobrovolskaya
Orijinal kaynağın belirtilmesiyle materyallerin çoğaltılması mümkündür