تصنيف ووظائف معقمات الأشعة فوق البنفسجية في إعادة تدوير أنظمة الاستزراع المائي

إعادة تدوير نظام تطهير الاستزراع المائي

في إعادة تدوير أنظمة الاستزراع المائي ، لا يمكن التقليل من مخاطر البكتيريا والفيروسات. تستهلك البكتيريا كمية كبيرة من الأكسجين المذاب في الماء ، مما يؤدي إلى نقص الأكسجين في الكائنات المستزرعة ، والنمو البطيء ، وحتى الموت. يمكن أن تسبب البكتيريا المسببة للأمراض مثل Flavobacterium Columnare و Aeromonas Hydrophila أمراضًا مثل تعفن الخياشيم وتسعة الدم في الكائنات المستزرعة ، مما يؤدي إلى الوفيات الواسعة النطاق وخسائر اقتصادية كبيرة لأخصائيي الثقافة المائية. تتميز الالتهابات الفيروسية بنقل سريع وصعوبة في السيطرة ، والتي يمكن أن تصيب عددًا كبيرًا من الأفراد المستزرعة في وقت قصير ، ويعطل وظائفهم الفسيولوجية ، ويؤثر بشدة على كفاءة الاستزراع المائي.

الأشعة فوق البنفسجية (UV) والأوزون فعالة للغاية في قتل البكتيريا والفيروسات. يخترق الأشعة فوق البنفسجية غشاء الخلية للكائنات الحية الدقيقة من خلال موجات الضوء الإشعاعية القوية ، ويصل إلى النواة ، ويكسر هيكل الحلزون المزدوج الحمض النووي ، مما يمنع البكتيريا من التكاثر وتؤدي إلى وفاتها. إنه فعال بشكل خاص ضد الكائنات الحية الدقيقة البكتيرية المعلقة في الماء. يتفاعل الأوزون ، مع خصائص مؤكسدة قوية ، بسرعة مع البكتيريا والفيروسات ، وتدمير عضياتها ، والحمض النووي ، و RNA ، وتغيير نفاذية الخلايا ، مما يؤدي إلى تحلل الخلية والموت. يمكن أن تقتل مجموعة متنوعة من الكائنات الحية الدقيقة ، بما في ذلك الخلايا النباتية البكتيرية ، الجراثيم ، الفيروسات ، والفطريات. بسبب انتشاره الجيد ، يمكن للأوزون تطهير مياه الاستزراع المائي بأكمله دون زوايا ميتة.

تعقيم الأشعة فوق البنفسجية

1. تصنيف طريقة التثبيت

يمكن تصنيف مصابيح التعقيم للأشعة فوق البنفسجية إلى نوعين بناءً على طريقة التثبيت: مثبتة على الأنابيب وتثبيت القناة:

1 عادة ما يتم تثبيت مصابيح التعقيم للأشعة فوق البنفسجية المثبتة على الأنابيب داخل خطوط توصيل المياه لأنظمة إعادة تدوير أنظمة الاستزراع المائي. يتدفق الماء مباشرة من خلال قسم الأنابيب مع مصباح التعقيم ، مما يضمن التلامس الكامل بين الماء وضوء الأشعة فوق البنفسجية ، وبالتالي تعقيم الماء المتدفق بكفاءة. تشمل مزاياها بنية مضغوطة تتكامل بشكل جيد مع نظام خطوط الأنابيب ، مما يجعلها مناسبة لتعقيم المياه في السيناريوهات ذات معدلات التدفق المنخفضة نسبيًا.

2 يتم تثبيت مصابيح التعقيم بالأشعة فوق البنفسجية المثبتة على القناة بشكل عام أو على جانبي قنوات المياه المفتوحة بعرض وعمق معين ، وإشعاع المياه وتعقيمها تتدفق عبر القناة. يمكن أن تغطي مساحة كبيرة من المياه ، مما يجعلها مناسبة للتعامل مع معدلات التدفق الكبيرة والمسطحات المفتوحة ، مما يضمن أن مساحة كبيرة من المياه تشعيع فعليًا بواسطة ضوء الأشعة فوق البنفسجية لضمان أداء التعقيم.

2. التصنيف بواسطة شدة الجهد

تنقسم مصابيح تعقيم الأشعة فوق البنفسجية إلى نوعين على أساس شدة الجهد: الضغط المنخفض والضغط المتوسط:

تعمل مصابيح تعقيم الأشعة فوق البنفسجية ذات الضغط المنخفض (LP) في الفولتية المنخفضة نسبيًا وعادة ما تولد ضوء الأشعة فوق البنفسجية ذات الطول الواحد ، ومعظمها حوالي 254 نانومتر. هذا الطول الموجي له تأثير مبيد للجراثيم كبير ، واستهلاك الطاقة المنخفض ، واستقرار جيد. ومع ذلك ، فإن قوتها محدودة نسبيًا ، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات الصغيرة أو الأماكن التي لا تكون فيها شدة التعقيم العالية للغاية غير مطلوبة.

تعمل مصابيح التعقيم للأشعة فوق البنفسجية (MP) للضغط المتوسط (MP) في الفولتية العليا ، مما يولد ضوء الأشعة فوق البنفسجية متعددة الطول مع تغطية أوسع وقدرة على الجراثيم الأقوى. لديهم قوة أعلى ، مما يسمح بمعالجة سريعة من المسطحات المائية الكبيرة والملوثات عالية. ومع ذلك ، فإنهم يستهلكون المزيد من الطاقة ولديهم تكاليف أعلى للمعدات ، مما يجعلها شائعة الاستخدام في أنظمة تربية الأحياء المائية على نطاق واسع على نطاق واسع مع متطلبات عالية لكفاءة التعقيم وقدرة العلاج.

3. المبادئ والعوامل المؤثرة في تعقيم الأشعة فوق البنفسجية

ضوء الأشعة فوق البنفسجية هو نوع من الإشعاع الكهرومغناطيسي ، مقسمة إلى نطاقات متعددة الطول الموجي. النطاق الأساسي المستخدم في التعقيم هو نطاق الأشعة فوق البنفسجية (200-280 نانومتر) ، مع حوالي 254 نانومترًا كونه الطول الموجي الأكثر فعالية لأغراض مبيد الجراثيم. عند إعادة تدوير المياه التي تحمل الكائنات الحية الدقيقة مثل البكتيريا تتدفق عبر منطقة التشعيع لمصباح تعقيم الأشعة فوق البنفسجية ، يتم امتصاص طاقة الفوتونات الأشعة فوق البنفسجية بواسطة المادة الوراثية (مثل الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي) داخل الخلايا الميكروبية. تنكسر الروابط الكيميائية في هذه المواد الوراثية بعد امتصاص طاقة الأشعة فوق البنفسجية الكافية - على سبيل المثال ، يتم تدمير روابط الهيدروجين في بنية الحلزون المزدوجة الحمض النووي - مما يؤدي إلى تعطيل عمليات المعلومات الوراثية مثل التكرار والنسخ. هذا يمنع الكائنات الحية الدقيقة مثل البكتيريا من التكاثر ، مما يؤدي إلى وفاتها ، وبالتالي تعقيم وتنقية المياه المعاد دورانها ، وضمان سلامة جودة المياه وخلق بيئة نمو صحية للكائنات الزراعية.

العوامل الرئيسية التي تؤثر على فعالية تعقيم الأشعة فوق البنفسجية في إعادة تدوير الاستزراع المائي هي كما يلي:

1. جرعة الأشعة فوق البنفسجية

جرعة الأشعة فوق البنفسجية ، التي تحددها شدة الأشعة فوق البنفسجية ووقت التشعيع ، أمر بالغ الأهمية لفعالية التعقيم. لا يمكن لجرعة غير كافية كسر بنية الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي للكائنات الحية الدقيقة مثل البكتيريا والفيروسات ، مما يؤدي إلى تعقيم غير فعال. فقط عندما يتم تحقيق الجرعة المحددة التي تتطلبها الكائنات الحية الدقيقة المستهدفة ، يمكن ضمان معدل تعقيم جيد.

2. تعكر الماء

المواد الصلبة المعلقة والجزيئات العضوية في الماء تزيد من التعكر. هذه الشوائب مبعثرة وتمتص الضوء بالأشعة فوق البنفسجية ، مما يمنعه من اختراق الماء وتقليل التعرض الفعلي للأشعة فوق البنفسجية للكائنات الحية الدقيقة ، وبالتالي تقليل كفاءة التعقيم. كلما ارتفع التعكر ، كلما تم تخفيف ضوء الأشعة فوق البنفسجية ، وكلما زادت قدرة التعقيم.

1  معدل تدفق المياه

يقلل معدل تدفق المياه بسرعة كبيرة من وقت الإقامة للكائنات الحية الدقيقة في منطقة التشعيع الأشعة فوق البنفسجية ، مما يمنعهم من تلقي جرعة الأشعة فوق البنفسجية الكافية وتؤدي إلى تعقيم غير مكتمل. قد يؤثر معدل التدفق البطيء للغاية ، مع ضمان وقت التشعيع ، على الكفاءة الكلية لنظام المياه المعاد دورانه.

2  الأنواع الميكروبية

الكائنات الحية الدقيقة المختلفة لها تفاوتات متفاوتة لضوء الأشعة فوق البنفسجية. على سبيل المثال ، تكون الجراثيم البكتيرية ، بسبب بنيتها الخاصة ، أكثر مقاومة للإشعاع بالأشعة فوق البنفسجية من الخلايا البكتيرية العادية. الفيروسات ، التي تفتقر إلى التركيب الخلوي ، تختلف أيضًا في حساسية الأشعة فوق البنفسجية من البكتيريا. لذلك ، تؤثر أنواع الكائنات الحية الدقيقة الموجودة على فعالية التعقيم.

3  درجة شيخوخة المصباح

مع زيادة وقت الاستخدام ، تنخفض الكفاءة المضيئة لمصابيح الأشعة فوق البنفسجية تدريجياً ، مما يقلل من شدة الأشعة فوق البنفسجية وجرعة التعقيم الفعالة المقدمة. هذا يؤدي إلى انخفاض في أداء التعقيم مقارنةً بالوقت الذي تم فيه تثبيت المصابيح حديثًا.