الجواب القصير:

بالنسبة إلى معظم أنظمة المياه الصالحة للشرب-التي يعمل فيها التطهير بالأشعة فوق البنفسجية كحاجز ميكروبي نهائي، قم بتركيب مفاعل الأشعة فوق البنفسجية الرئيسي بعد خزان التخزين ومرحلة إزالة الجسيمات النهائية-، بالقرب من نقطة التوزيع قدر الإمكان.

لماذا عادة ما تكون الأشعة فوق البنفسجية أفضل بعد خزان التخزين

الأشعة فوق البنفسجية ليس لها حماية متبقية

يمكن أن تستمر المطهرات الكيميائية في قمع الكائنات الحية الدقيقة بعد المعالجة الأولية إذا تم الحفاظ على كمية كافية من المخلفات. الأشعة فوق البنفسجية لا تعمل بهذه الطريقة. تنص وكالة حماية البيئة الأمريكية على أن الأشعة فوق البنفسجية لا تترك أي بقايا وأن جرعة الأشعة فوق البنفسجية المقدمة تعتمد على كثافة الأشعة فوق البنفسجية ومعدل التدفق ونفاذية الأشعة فوق البنفسجية (UVT).[1]وبالمثل، تحدد هيئة تفتيش مياه الشرب في المملكة المتحدة غياب التأثير المتبقي باعتباره قيدًا رئيسيًا للأشعة فوق البنفسجية، مما يتطلب نظافة دقيقة في التخزين والتوزيع.

إذا تم تركيب الأشعة فوق البنفسجية فقط قبل خزان الغلاف الجوي، فإن تسلسل المعالجة هو:

المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية ← خزان التخزين ← المضخة والتوزيع ← نقطة الاستخدام

أي تلوث أو إعادة نمو يحدث في الخزان أو السباكة في اتجاه مجرى النهر يتجاوز حاجز الأشعة فوق البنفسجية. يؤدي نقل مرحلة الأشعة فوق البنفسجية النهائية إلى تغيير التسلسل إلى:

خزان التخزين ← المضخة ← الترشيح النهائي ← المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية ← نقطة الاستخدام

أما الترتيب الثاني فيقوم بتطهير الماء بعد مروره عبر المكون الذي من المرجح أن يزيد من عمر الماء، ويجمع الرواسب، ويتبادل الهواء، ويعرض الماء للوصول إلى الفتحات والأسطح المبللة.

الشكل 1. الأشعة فوق البنفسجية فقط -للخزان-تترك أحداث التخزين النهائية خارج حاجز المعالجة النهائية.

التخزين يمكن أن يغير نوعية المياه الميكروبيولوجية

التخزين ليس محايدًا من الناحية الميكروبيولوجية. وتتأثر النتيجة بدرجة الحرارة، ووقت الإقامة، والمواد الغذائية المتاحة، والرواسب، ودوران الخزان، وحالة السطح والنظافة.

في دراسة تمت مراجعتها من قبل الأقران حول صهاريج التخزين المنزلية في عمان بالأردن، أفاد كل من Evison وSunna أن أعداد البكتيريا غير المتجانسة زادت من حوالي1.7 سجل زيمبابوي/ملل5.2 سجل CFU/mL بعد أربعة أيامو5.7 سجل CFU/mL بعد سبعة أياممن التخزين.[3]يتم التعبير عنها بأعداد تقريبية، وهي زيادة من حوالي 50 وحدة تشكيل مستعمرة/مل إلى ما يقرب من 160.000 وحدة تشكيل مستعمرة/مل ثم 500.000 وحدة تشكيل مستعمرة/مل. وحددت الدراسة درجة الحرارة باعتبارها العامل ذو التأثير الأكبر على إعادة النمو.

الشكل 2. تُظهر البيانات التي راجعها النظراء - نموًا كبيرًا للبكتيريا غير المتجانسة أثناء التخزين.

المصدر: إيفيسون وسنة (2001). لا تعد أعداد الكائنات غيرية التغذية مقياسًا مباشرًا لخطر الإصابة بالمرض-.

لا تعني هذه الأعداد غيرية التغذية أن كل كائن حي تم اكتشافه كان ممرضًا، ولا ينبغي معاملتها كحساب مباشر لخطر المرض. ومع ذلك، فقد أظهروا أن المياه النشطة بيولوجيًا يمكن أن تتغير بشكل كبير أثناء التخزين. لا يمكن لوحدة الأشعة فوق البنفسجية المثبتة عند المنبع فقط التحكم في النمو الذي يحدث بعد ذلك.

توصلت دراسة ميدانية مضبوطة في الإكوادور إلى نتيجة ذات صلة. تابع الباحثون المياه من مصدرها إلى المخزن المنزلي وقارنوها بالحاويات المطابقة المحفوظة تحت ظروف خاضعة للرقابة. ولوحظ زيادة التلوث في46.4% من الحاويات للمكورات المعويةو32.8% للإشريكية القولونية. وفي الأسر التي شهدت إعادة التلوث، كان متوسط ​​الزيادات0.5-1.3 سجل للمكورات المعويةو0.6-1.2 سجل للإشريكية القولونية.

ما يثبته الدليل-وما لا-يثبته

الدراسات المذكورة أعلاه لا تثبت أن كل خزان يسبب نمو الميكروبات. يختلف تصميم الخزان، ودورانه، ودرجة الحرارة، والتنظيف، والمطهر المتبقي، ومصدر المياه-نوعية المياه بشكل كبير. قد يحافظ الخزان المغلق والمصمم بشكل صحي مع دوران متكرر على جودة مياه ممتازة.

وبدلاً من ذلك، تدعم الأدلة مبدأ -التحكم في المخاطر:

عندما تكون الأشعة فوق البنفسجية هي المطهر النهائي الوحيد، فإن وضعها بعد التخزين يزيل قسمًا رئيسيًا غير خاضع للرقابة من سلسلة المعالجة.

الأشعة فوق البنفسجية بعد-الخزان لا تجعل نظافة الخزان أمرًا اختياريًا. يمكن للخزان الملوث بشدة أن يثقل كاهل المعالجة المسبقة، والمرشحات الفاسدة، ويخلق مشاكل في الطعم والرائحة، ويطلق شظايا الأغشية الحيوية ويتحدى نظام الأشعة فوق البنفسجية بشكل مستمر. لا يزال الخزان بحاجة إلى تصميم صحي وفتحات وفتحات آمنة ودوران مخطط له وفحص وتنظيف وتحقق ميكروبيولوجي مناسب.

قبل الخزان أم بعد الخزان أم كلاهما؟

الشكل 3. تخطيطات الأشعة فوق البنفسجية الافتراضية والمتعددة الحواجز الموصى بها-حول خزان التخزين.

الخيار 1: الأشعة فوق البنفسجية قبل الخزان فقط

يمكن لهذا الترتيب أن يقلل من عدد الكائنات الحية التي تدخل التخزين. قد يكون مفيدًا عندما يجب حماية الخزان من الحمل الميكروبي الوارد أو عندما يحتفظ المطهر الكيميائي النهائي ببقايا تم التحقق منها.

ومع ذلك، فإن الأشعة فوق البنفسجية قبل الخزان-لا تحمي وحدها من:

• التلوث من خلال فتحة الخزان أو الفتحة أو الفائض؛
• الأغشية الحيوية أو الرواسب الموجودة بالفعل في الخزان؛
• إعادة نمو الميكروبات خلال فترات الإقامة الطويلة؛
• التلوث الناجم عن مضخة المخرج أو الأنابيب النهائية؛
• فقدان الجودة الميكروبيولوجية بعد الصيانة.

بالنسبة لنظام الشرب الذي لا يحتوي على أي مطهر متبقي، فإن هذا ليس بشكل عام الموقع الأقوى لحاجز الأشعة فوق البنفسجية الوحيد.

الخيار 2: الأشعة فوق البنفسجية بعد الخزان

بالنسبة لمعظم أنظمة المياه الصغيرة الصالحة للشرب-ومياه الأمطار ومياه الآبار-والمعالجة-، فإن الأشعة فوق البنفسجية بعد-الخزان هي الخيار الافتراضي المفضل. يتم ضخ المياه من المخزن، وتكييفها لتلبية متطلبات جودة مياه مفاعل الأشعة فوق البنفسجية-، ثم تطهيرها ثم تسليمها إلى المستخدم.

التسلسل النموذجي هو:

خزان التخزين ← مضخة معززة أو مضخة ضغط ← ترشيح الرواسب ← معالجة أخرى مطلوبة ← مفاعل للأشعة فوق البنفسجية ← خط توزيع صحي قصير

يوصي الملحق التعاوني لجامعة أريزونا باستخدام مجموعة معالجة مياه الأمطار التي تتكون من ترشيح الجسيمات والكربون المنشط والتطهير بالأشعة فوق البنفسجية التي يتم وضعها بعد خزان الضغط أو المضخة -حسب الطلب.

يجب أن يكون حجم مفاعل الأشعة فوق البنفسجية مناسبًا لـأقصى تدفق منفذ لحظيةوليس متوسط ​​الطلب اليومي أو معدل امتلاء الخزان. عند تشغيل مضخة معززة، قد يواجه مفاعل الأشعة فوق البنفسجية تدفقًا أعلى بكثير على المدى القصير-من المتوسط ​​اليومي. نظرًا لأن جرعة الأشعة فوق البنفسجية تعتمد جزئيًا على وقت الإقامة، فإن تجاوز الحد الأقصى للتدفق الذي تم التحقق منه يمكن أن يقلل الجرعة.

الخيار 3: الأشعة فوق البنفسجية قبل وبعد الخزان

يمكن تبرير الأشعة فوق البنفسجية ذات المرحلة المزدوجة- في الحالات التالية:

• يقوم الخزان بتخزين التناضح العكسي (RO) أو المياه المعالجة-عالية النقاء؛
• المواصفات الميكروبيولوجية صارمة.
• الخزان لديه فترات إقامة طويلة أو درجات حرارة مرتفعة؛
• المياه الواردة تخلق حمولة بيولوجية عالية.
• تحتاج عملية الأغذية أو المشروبات أو الأدوية أو المختبرات إلى حاجز إضافي
• يعد التشغيل المستمر والتكرار أكثر أهمية من الحد الأدنى من تكلفة رأس المال.

تقلل مرحلة الأشعة فوق البنفسجية الأولى من الحمل القابل للحياة الذي يدخل إلى التخزين. المرحلة الثانية تعالج المياه الخارجة من الخزان. قد تساعد حلقة إعادة التدوير فوق البنفسجية أيضًا في التحكم في الحالة الميكروبية للمياه المخزنة، لكن فعاليتها تعتمد على التحقق من التوزيع، وخلط الخزان، والدوران، والتصميم الصحي. لا ينبغي افتراض أن حلقة إعادة التدوير تكشف كل جزء من الخزان سيئ الخلط بالتساوي.

التوصية النهائية

بالنسبة لمعظم أنظمة المياه الصالحة للشرب-، فإن الترتيب المفضل هو تركيب جهاز تعقيم الماء النهائي بالأشعة فوق البنفسجية بعد كل من خزان التخزين ومرحلة الترشيح الأخيرة. يؤدي هذا إلى وضع الحاجز الميكروبي بالقرب من نقطة الاستخدام ويسمح للنظام بمعالجة التلوث أو إعادة النمو الذي قد يحدث أثناء التخزين.

تظل الأشعة فوق البنفسجية -مرحلة ما قبل الخزان مفيدة كعنصر تحكم إضافي، بينما قد تناسب الأشعة فوق البنفسجية-المرحلة المزدوجة-التطبيقات عالية النقاء أو التطبيقات الحساسة من الناحية الميكروبيولوجية. ومع ذلك، فإن وضع التثبيت وحده لا يضمن التطهير الفعال. يجب أيضًا مراعاة تدفق الذروة، والأشعة فوق البنفسجية، والتعكر، وجرعة الأشعة فوق البنفسجية المستهدفة، ونظافة الخزان، وظروف الأنابيب النهائية أثناء تصميم النظام.

القاعدة العملية بسيطة: إذا كان من الممكن أن تخضع المياه لتغير ميكروبيولوجي بعد مرورها عبر مفاعل الأشعة فوق البنفسجية، فقم بتركيب حاجز تطهير نهائي تم التحقق منه بالقرب من نقطة الاستخدام.