وكانت المصابيح عاملا حاسما في العديد من الابتكارات التكنولوجية، ومعالجة المياه ليست استثناء. على الرغم من أن حوادث مصباح الزئبق نادرة عندما يتم تركيب المصابيح بشكل صحيح، إلا أن فوائد مصابيح LED من الأشعة فوق البنفسجية-C بدأت تفوق الحاجة إلى البقاء مع الوضع الراهن.
الأشعة فوق البنفسجية (UV) وقد تم تنقية المياه بشكل طبيعي لعدة قرون. مع سماء صافية، يمكن لشمسنا تعطيل مسببات الأمراض القائمة على المياه في ست ساعات على الأقل. السماء الملبدة بالغيوم أو المياه غير واضحة يسبب ظروفا غير مثالية. تسمح هذه الظروف لنمو البكتيريا وجعل مصادر المياه الطبيعية غير آمنة للاستخدام. لحسن الحظ، قمنا بتطوير عدة أنواع من تطهير المياه، بدءا من المواد الكيميائية لمصابيح الأشعة فوق البنفسجية. على الرغم من أن هذه كلها مفيدة لصحة الإنسان، وبعضها أكثر فائدة من الناحية البيئية من غيرها.
الحاجة إلى التغيير
وقد أدى التقدم في الكيمياء والتكنولوجيا في أساليب فعالة متعددة لتنقية المياه. وكانت المواد الكيميائية، مثل الكلور، أول طريقة تطهير تستخدم على نطاق واسع، وفي كثير من الحالات لا تزال الوسيلة الرئيسية للتنقية. العلاجات الكيميائية تذوب الخلايا الممرضة تماما، وحتى الأشعة فوق البنفسجية (الأشعة فوق البنفسجية) العلاج، كانت أفضل خيار متاح. ومع ذلك، هناك سلبيات لاستخدام المواد الكيميائية في مياه الشرب. يمكن أن تكون سامة للحياة المائية ، وخلق المنتجات الثانوية الضارة ، وليست فعالة ضد جميع مسببات الأمراض (مثل Cryptosporidium). كما أن المواد الكيميائية المستخدمة في التطهير شديدة التآكل ويمكن أن تسبب مخاطر على السلامة والبيئة أثناء النقل والتخزين. (مركز تبادل المعلومات الوطني للتدفقات الصغيرة)
على الرغم من أن التطهير بالأشعة فوق البنفسجية يعتبر أكثر أمانا من الاستخدام الكيميائي ، إلا أن جميع مصابيح الأشعة فوق البنفسجية التقليدية تحتوي عادة على 20-200 ملليغرام من الزئبق وهي عرضة للكسر أثناء النقل والمناولة والتشغيل. تحمل مصابيح الأشعة فوق البنفسجية التقليدية الزئبق إما في شكل سائل (أكثر شيوعا في مصابيح الضغط المتوسط) أو في مزيج (أكثر شيوعا في الضغط المنخفض ومصابيح الإخراج العالية). الحوادث والإجراءات غير السليمة تزيد من خطر التعرض.
11 - بدأ برنامج الأمم المتحدة للبيئة اتفاقية ميناماتا بشأن الزئبق لحماية صحة الإنسان والبيئة من الانبعاثات البشرية المنشأ وإطلاقات الزئبق. وقد حدد برنامج الأمم المتحدة للبيئة هدف التخلص التدريجي من إنتاج الزئبق بحلول عام 2020. وفي عام 2013، طلب من المنظمات والحكومات أن تثبط استخدام الزئبق ابتداء من الآن، ووقع 127 بلدا على التصديق على إزالة جميع الزئبق بحلول عام 2020. وفي حين أنه من غير الواضح ما إذا كانت مصابيح الأشعة فوق البنفسجية لتطهير المياه ستتلقى إعفاء من هذه اللائحة، فمن الواضح أنه ينبغي النظر بنشاط في البدائل.
الأشعة فوق البنفسجية-C المصابيح لتطهير المياه
كانت المصابيح في طليعة ابتكارات الإضاءة منذ إنشائها - لم تكن الهواتف الذكية موجودة بدونها. فهي تسمح بحياة أطول، وأوقات تشغيل/إيقاف تشغيل سريعة، واستهلاك منخفض للطاقة. وقد تم تطوير المصابيح على مدى العقود القليلة الماضية، مع المصابيح الأشعة فوق البنفسجية كونها أحدث الابتكارات. كل تقدم في طيف الضوء يوفر إمكانيات جديدة للمصابيح.
على عكس مصابيح الأشعة فوق البنفسجية التقليدية، لا تستخدم المصابيح الزئبق، مما يعني أنه لا يوجد خطر من تلويث المياه إذا تم تركيب المصباح أو كسره بشكل غير صحيح. تتطلب المصابيح التقليدية أيضا 5-10 دقائق للإحماء حتى تصل إلى ذروة درجات الحرارة للتطهير ، في حين أن مصابيح LED UV-C لديها وقت بدء من بضعة نانو ثانية وليس لها قيود على / إيقاف التشغيل ، مما يسمح بالتعقيم الفوري وأوقات التشغيل المرنة. ومصابيح الزئبق لها دورة حياة محدودة تبلغ نحو سنة واحدة وتتطلب التخلص منها بشكل خاص، في حين يمكن أن يكون لمصابيح LED فترات استبدال تزيد على 10 سنوات.
جميع المصابيح معروفة بانخفاض استهلاكها للطاقة، وينطبق الشيء نفسه على المصابيح UV-C عند استخدامها في نظام تطهير الجودة. تتطلب مصابيح الزئبق التقليدية ما بين 110 إلى 240 فولت للعمل، في حين تتطلب المصابيح تيارا تحت السيطرة على التيار الكهربائي منخفض الجهد، مما يعني أن التطهير المدعوم بلوحة شمسية صغيرة أو بطارية أمر ممكن.
الطول الموجي المثالي لتثبيط معظم البكتيريا هو بين 260-270 نانومتر، ومع ذلك، فإنه يعتمد على البكتيريا المحددة التي تستهدف. ومصابيح الزئبق لها خياران: الضغط المنخفض، الذي ينبعث منه 254 نانومتر؛ وانخفاض الضغط؛ وانخفاض الضغط على المصابيح. والضغط المتوسط، والتي تنبعث منها أطوال موجية بين 200-300 نانومتر. تحتوي مصابيح LED UV-C على أطوال موجية قابلة للاختيار تسمح باستهداف الطاقة في الطول الموجي الأكثر كفاءة للتطهير ، وليس المنحرفة كما هو الحال مع مصابيح الضغط المنخفض أو مهدرة كما هو الحال مع مصابيح الضغط المتوسط.
مستقبل تنقية المياه
تسمح تقنية LED باستخدام معالجة مياه الأشعة فوق البنفسجية في التطبيقات التي لم تكن متوفرة من قبل لمصابيح الزئبق التقليدية. على سبيل المثال، يمكن للمجتمعات النائية تنقية المياه بسهولة باستخدام خيارات الطاقة الشمسية، وتتوفر الآن الاستخدامات المتنقلة بسبب صلابة وصغر حجم أجهزة الأشعة فوق البنفسجية-C LED. ويمكن توفير سلامة إضافية للمياه في المستشفيات ومرافق البحوث عند نقطة الاستخدام دون الحاجة إلى صهاريج تخزين. تقنية الأشعة فوق البنفسجية-C LED ليست مجرد تقنية نظرية أو في مرحلة مفاهيمية؛ بل هي تقنية ذات نظرية أو في مرحلة مفاهيمية. ويعمل مشروع BIOWYSE حاليا على جهاز سينفذ مصابيح LED من طراز UV-C لتطهير المياه على متن محطة الفضاء الدولية. تتوفر حاليا أجهزة LED للأشعة فوق البنفسجية C وجاهزة لتغيير سوق التطهير.
وكانت المصابيح عاملا حاسما في العديد من الابتكارات التكنولوجية، ومعالجة المياه ليست استثناء. على الرغم من أن حوادث مصباح الزئبق نادرة عندما يتم تركيب المصابيح بشكل صحيح، إلا أن فوائد مصابيح LED من الأشعة فوق البنفسجية-C بدأت تفوق الحاجة إلى البقاء مع الوضع الراهن. 10 - وتزود تكنولوجيا المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية التقليدية العالم بديلا لمعالجة المياه الكيميائية. الآن، مع التقدم في المصابيح، وصلنا إلى المرحلة التالية من تنقية المياه.
