Hotellien kysyntähuippujen, ruoan{0}}jalostuslaitosten keskitetyn siivouksen, täyttö-linjojen-käynnistyksen tai useiden laitteiden samanaikaisen käytön aikana hetkellinen virtausnopeus voi nousta huomattavasti normaalia keskiarvoa korkeammaksi.

UV-järjestelmä voi jäädä päälle, eikä säätimessä näy lamppuvikaa, mutta vesi saattaa jo kulkea reaktorin läpi nopeammin kuin validoitu toiminta-alue sallii. Todellinen kysymys ei ole siitä, toimiiko UV-lamppu, vaan se, saako jokainen osa vettä edelleen vaaditun UV-annoksen.

UV-järjestelmää ei siksi pitäisi mitoittaa pelkästään keskimääräistä virtausta varten. Sen on säilytettävä vaadittu desinfiointiteho, kun suurin hetkellinen virtaus, pienin todellinen UV-läpäisevyys (UVT), lampun vanheneminen ja muut epäsuotuisat olosuhteet esiintyvät yhdessä.

Miksi huippuvirtaus vaikuttaa UV-desinfiointiin?

UV-desinfiointi toimii vain, kun mikro-organismit imevät riittävästi ultraviolettienergiaa kulkiessaan reaktorin läpi. Yksinkertaistetusti UV-annos voidaan ilmaista seuraavasti:

UV-annos (mJ/cm²) ≈ UV-intensiteetti (mW/cm²) × altistusaika (s)

Keskimääräinen hydraulinen viipymäaika liittyy virtausnopeuteen:

Retentioaika ≈ Tehokas reaktorin tilavuus ÷ Virtausnopeus

Kun reaktorin tilavuus ja UV-teho eivät muutu, suurempi virtausnopeus yleensä lyhentää aikaa, jonka vesi viettää reaktorissa ja saattaa vähentää toimitettua UV-annosta.

UK Drinking Water Inspectorate toteaa, että UV-annos riippuu säteilytehosta ja ajasta, jolloin vesi pysyy reaktorissa. Valmistajan ilmoittamaa suurinta suunniteltua virtausta ei siksi saa ylittää.

Lähde: UK DWI UV Desinfection Guidance

Todellisessa UV-reaktorissa ei kuitenkaan ole tarkkaa olettaa, että virtauksen 40 %:n lisäys saa aina aikaan 40 %:n pienenemisen UV-annoksessa. Hydraulinen jakautuminen, turbulenssi, lampun asento, reaktorin geometria ja erilaiset virtausreitit kammion läpi vaikuttavat kaikki lopulliseen annokseen.

Suunnitteluprojektien tulisi siksi tukeutua validoituun reduction Equivalent Dose (RED) -annokseen pelkkien teoreettisten laskelmien sijaan.

Oletetaan esimerkiksi, että UV-reaktori on validoitu seuraavissa olosuhteissa:

• Suurin virtausnopeus: 10 m³/h
• Minimi UVT: 85 %
• Validoitu UV-annos: 40 mJ/cm²
• UV-intensiteetti säilyy määritellyn asetusarvon yläpuolella

Jos todellinen huippuvirtaus saavuttaa 14 m³/h, reaktori toimii validoidun alueensa ulkopuolella. Jäljellä olevaa UV-annosta ei voida määrittää luotettavasti yksinkertaisella ekstrapoloinnilla; puolustettava johtopäätös on, että alkuperäiset validointitiedot eivät enää takaa desinfiointitehoa.

Lyhyitä-kestoisia virtaushuippuja ei voida jättää huomiotta

Jotkut toimijat olettavat, että vain muutaman minuutin kestävä huippu ei juurikaan vaikuta veden yleiseen laatuun. Mikrobidesinfiointia ei kuitenkaan arvioida keskimääräisen vuorokausiannoksen perusteella.

Vaikka virtaus ylittää reaktorin kapasiteetin vain minuutin ajan, osa vedestä saattaa saada riittämättömän UV-annoksen ennen kuin se pääsee varastosäiliöön, tuotantolinjaan tai jakeluverkkoon.

Juomaveden, elintarvikkeiden ja juomien valmistuksessa, lääkkeiden valmistuksessa ja muissa mikrobiologisesti herkissä sovelluksissa lyhytkin aliannostus tulee käsitellä järjestelmäriskinä.

Haaste voi olla suurempi pinta---, sadevesi- ja jätevesisovelluksissa, koska huippuvirtaus voi osua samaan aikaan korkeamman sameuden, lisääntyneen suspendoituneen kiintoaineen tai vähentyneen UVT:n kanssa. Tällöin järjestelmässä on kaksi ongelmaa samanaikaisesti:

• Nopeampi veden liike lyhentää valotusaikaa.
• Lisääntynyt UV-absorptio vähentää tehokasta UV-intensiteettiä vedessä.

Tätä yhdistelmää on vaikeampi hallita kuin virtauksen lisäämistä yksinään.

Kuinka UV-järjestelmän tulisi reagoida huippuvirtaukseen?

1. Mittaa todellinen huippuvirtaus

UV-järjestelmää ei pidä valita yksinkertaisesti jakamalla päivittäinen veden kokonaiskulutus 24 tunnilla. Merkittävä suunnitteluarvo on suurin hetkellinen virtaus, joka voi kulkea UV-reaktorin läpi.

Huippuvirtaus voi johtua seuraavista syistä:

• Useita vedenpoistoaukkoja avautuu samanaikaisesti
• Pumpun käynnistys-tai pumpun vaihto
• Nopea varastosäiliön-täydennys
• CIP-puhdistus ja laitteiden huuhtelu
• Samanaikainen täyttö-rivin toiminta
• Suodattimen vastapesu
• Tuotantovuoro muuttuu
• Sadekausi-tai jätevesihuippuhuippu

Kaupallisissa ja teollisissa projekteissa suositeltava tapa on käyttää virtausmittaria tai dataloggeria todellisen virtausprofiilin tallentamiseen edustavan ajanjakson aikana ja vertaamalla tuloksia pumpun maksimitehoon.

Pelkästään pumpun -nimellisvirtaus tai keskimääräinen vedenkulutus eivät välttämättä paljasta todellista huippuvirtausta UV-reaktorin läpi.

2. Valitse UV-järjestelmä huonoimman-tapauksen yhdistelmälle

UV-järjestelmän nimellisvirtaus ei ole riippumaton käyttöolosuhteista. Järjestelmän valinnassa tulee ottaa huomioon ainakin:

• Suurin hetkellinen virtaus
• Vaadittu UV-annos
• Minimi todellinen UVT
• Lampun teho lampun käyttöiän lopussa
• Odotettu kvartsi{0}}holkin likaantuminen
• Painehäviö huippuvirtauksessa
• Kohdemikro-organismit

Samalla UV-reaktorilla voi olla olennaisesti erilaiset maksimikäsittelykapasiteetit 90 % UVT:llä ja 70 % UVT:llä.

Datalehti, jossa lukee "20 m³/h", ei siis riitä, ellei siinä ilmoiteta myös vastaavaa UVT:tä, tavoite-UV-annosta ja käyttöolosuhteita.

Joissakin juomavesisovelluksissa NSF/ANSI 55 Class A -järjestelmät käyttävät UV-annosta, joka on vähintään 40 mJ/cm², tärkeänä suorituskykyvaatimuksena. Tätä arvoa ei kuitenkaan tule käyttää automaattisesti jokaisessa projektissa. Lopullinen tarvittava annos on määritettävä vesilähteen-riskin, kohdemikro-organismien ja sovellettavien paikallisten määräysten mukaan.

Lähde: Health Canada Technical Document

3. Säädä UV-teho dynaamisesti validoidun alueen sisällä

Järjestelmissä, joissa virtaus vaihtelee usein, voidaan käyttää virtaus{0}}tahtisäätöä UV-lähdön sovittamiseksi kysyntään.

Kun virtausnopeus kasvaa, säädin voi:

• Lisää lampun tehoa
• Aktivoi lisälamppuja
• Käynnistä lisää UVC-LED-moduuleja

Kun virtaus pienenee, järjestelmä voi vähentää tehoa tarpeettoman energiankulutuksen välttämiseksi.

Muuttuva-tehonsäätö ei kuitenkaan voi laajentaa reaktorin kapasiteettia loputtomiin. Edes lampuilla maksimiteholla, vaadittua annosta ei välttämättä voida taata, kun virtaus ylittää vahvistetun maksimin.

US EPA toteaa, että UV-annoksen seurantaan tulisi sisällyttää virtausnopeus, UV-intensiteetti ja lampun tila. Jotkut laskennalliset-annosjärjestelmät voivat myös käyttää UVT- ja lampun-tehotietoja.

Lähde: US EPA Ultraviolet Desinfection Guidance Manual

4. Käytä useita UV-reaktoreita vaiheittaisessa rinnakkaiskokoonpanossa

Kaupallisiin ja teollisiin projekteihin, joissa on suuria virtausvaihteluita, vaiheistetut rinnakkaiset UV-reaktorit voivat tarjota enemmän joustavuutta kuin yksi ylisuuri reaktori.

Esimerkiksi:

• Yksi reaktori toimii alhaisen{0}}virtauksen aikana.
• Toinen reaktori käynnistyy, kun virtaus kasvaa.
• Useat reaktorit toimivat samanaikaisesti huippukysynnän aikana.
• Yksi reaktori säilyy varayksikönä.

Tämä järjestely pitää jokaisen reaktorin validoidulla virtausalueellaan samalla, kun se vähentää tarpeetonta energiankulutusta alhaisen -virtausjakson aikana.

Rinnakkaisjärjestelmät vaativat kuitenkin huolellista virtauksen tasapainottamista. Jos haaravastus eroaa, yksi reaktori voi saada liikaa virtausta, kun taas toinen saa liian vähän.

Siksi putkisto tulee suunnitella sopivilla virtausmittareilla, säätöventtiileillä tai automaattisilla säätöventtiileillä.

5. Vähennä huippuvirtausta puskurisäiliöllä tai virtaus-ohjauslaitteilla

Kun korkea huippu kestää vain hetken, puskurisäiliö voidaan asentaa UV-järjestelmän ylävirtaan. Vaihtuvataajuinen-pumppu voi sitten syöttää reaktoria vakaammalla virtausnopeudella.

Muita kulun{0}}hallintavaihtoehtoja ovat:

• Virtauksen rajoittimet
• Automaattiset säätöventtiilit
• Vaihtuvataajuiset{0}}pumput
• Paineen{0}}säätölaitteet

Nämä laitteet auttavat estämään virtausta ylittämästä UV-järjestelmän käsittelyrajaa.

UV-säteily ei anna desinfiointijäämiä. Jos reaktorin jälkeen asennetaan varastosäiliö, desinfioitu vesi saattaa edelleen saastua uudelleen varastoinnin aikana.

Säiliö on siksi suunniteltava hygieenisesti, tarkastettava ja puhdistettava säännöllisesti. Korkeamman-riskin projekteissa viimeinen UV-vaihe voidaan asentaa varastosäiliön jälkeen ja ennen käyttöpaikkaa.

Yhdistyneen kuningaskunnan DWI huomauttaa myös, että UV-säteily ei anna desinfiointiainejäämiä, mikä tekee varastointi- ja jakelujärjestelmien hygieniahallinnasta erityisen tärkeää.

Lähde: UK DWI UV Desinfection Guidance

Miten eri huippu{0}}virtausratkaisut tulisi valita?

Valinnan tulee heijastaa huipun kestoa, virtauksen vaihteluiden suuruutta ja tiheyttä, niihin liittyviä veden{0}laadun muutoksia, jatkuvuusvaatimuksia ja budjettia. Lyhyet, satunnaiset piikit voidaan hallita puskuroinnilla tai virtausrajoituksella; toistuvat vaihtelut voivat sopia virtauksen -tahdistusohjaukseen; ja laajat sammutus- tai redundanssivaatimukset voivat suosia vaiheittaisia ​​rinnakkaisia ​​reaktoreita. Joka tapauksessa lukitusten tulee estää validoidun alueen ulkopuolella käsitellyn veden pääsy jatkokäyttäjiin.

Mitä ostajien tulee vahvistaa UV-järjestelmän toimittajalta?

Ostajien tulisi kysyä enemmän kuin: "Kuinka monta kuutiometriä tunnissa tämä järjestelmä pystyy käsittelemään?" Heidän tulee myös vahvistaa:

1. Mikä UV-annos annetaan nimellisvirtauksella?
2. Missä UVT-olosuhteissa nimellisvirtaus määritettiin?
3. Ovatko suorituskykytiedot huomioon lampun vanhenemisen ja kvartsi{0}}holkin likaantumisen?
4. Mitkä ovat validoidut vähimmäis- ja enimmäisvirtaukset?
5. Jos virtaus ylittää vahvistetun rajan, laukaiseeko järjestelmä hälytyksen, sulkeeko venttiilin, kierrättääkö vettä vai jatkaako sen syöttämistä?
6. Valvooko ohjain virtausta, UV-intensiteettiä, UVT:tä ja validoitua annosta reaaliajassa?
7. Mikä on painehäviö huippuvirtauksessa?
8. Tarvitaanko varareaktoria huollon tai lampun vian aikana?

Jos toimittaja tarjoaa vain lampun tehon eikä voi määrittää tavoite-UV-annosta, UVT-olosuhteita tai suurinta validoitua virtausta, teholuokitus ei yksinään osoita luotettavaa huippuvirtaustehoa.

Johtopäätös

Huippuvirran oikea hallinta vaatii muutakin kuin vain lampun tehon lisäämistä. Se vaatii täydellisen ohjausstrategian:

Mittaa todellinen huippuvirtaus, valitse järjestelmä pahimpiin{0}}vesiolosuhteisiin, säädä UV-teho dynaamisesti validoidulla alueella ja käytä rinnakkaisia ​​reaktoreita, puskurivarastoa, virtauksen rajoitusta ja automaattisia lukituksia estääksesi aliannostettua vettä pääsemästä alavirtaan.

UV-projektia arvioidessaan Agua Topone suosittelee, että asiakkaat ilmoittavat suurimman hetkellisen virtauksen, vähimmäis UVT:n, olennaiset veden{0}laatutiedot, vaaditun UV-annoksen ja todellisen toimintamallin.

Vain näitä olosuhteita yhdessä arvioimalla suunnittelija voi päätellä, tarvitseeko projekti suuremman yksittäisen reaktorin, vaiheistetut rinnakkaisreaktorit vai täydellisen UV-ratkaisun virtauksen ohjauksella ja automaattisilla turvalukoilla.

UV-järjestelmä ei ole luotettava vain siksi, että sen lamput pysyvät valaistuina keskimääräisissä käyttöolosuhteissa. Luotettavuus tarkoittaa, että jokainen vesi-annos saa silti tarvittavan UV-annoksen kiireisimpien ja epäsuotuisimpien olosuhteiden aikana.