A szállodai kereslet csúcsai, az élelmiszer--feldolgozó üzemek központosított takarítása, a töltés-sorindítás-vagy több berendezés egyidejű működtetése esetén a pillanatnyi áramlási sebesség jóval a normál átlag fölé emelkedhet.

Előfordulhat, hogy az UV-rendszer bekapcsolva marad, és a vezérlő nem mutat lámpahibát, de előfordulhat, hogy a víz már gyorsabban halad át a reaktoron, mint az érvényes működési tartomány megengedi. A valódi kérdés nem az, hogy működik-e az UV-lámpa, hanem az, hogy a víz minden része megkapja-e még a szükséges UV-dózist.

Az UV-rendszert ezért nem szabad csak átlagos áramlásra méretezni. Fenn kell tartania a szükséges fertőtlenítési teljesítményt, ha a maximális pillanatnyi áramlás, a minimális tényleges UV-átbocsátás (UVT), a lámpa öregedése és egyéb kedvezőtlen körülmények együttesen lépnek fel.

Miért befolyásolja a csúcsáramlás az UV-fertőtlenítést?

Az UV-fertőtlenítés csak akkor működik, ha a mikroorganizmusok elegendő ultraibolya energiát nyelnek el, miközben áthaladnak a reaktoron. Leegyszerűsítve az UV-dózis a következőképpen fejezhető ki:

UV-dózis (mJ/cm²) ≈ UV intenzitás (mW/cm²) × expozíciós idő (s)

Az átlagos hidraulikus visszatartási idő az áramlási sebességtől függ:

Retenciós idő ≈ effektív reaktortérfogat ÷ áramlási sebesség

Változatlan reaktortérfogat és UV-kibocsátás mellett a nagyobb áramlási sebesség általában lerövidíti a víznek a reaktorban töltött idejét, és csökkentheti a leadott UV-dózist.

Az Egyesült Királyság ivóvízfelügyelete kijelenti, hogy az UV-dózis a besugárzástól és a víz reaktorban való tartózkodási idejétől függ. Ezért nem szabad túllépni a gyártó által megadott maximális tervezett térfogatáramot.

Forrás: UK DWI UV-fertőtlenítési útmutató

Valódi UV-reaktorban azonban nem pontos azt feltételezni, hogy 40%-os áramlásnövekedés mindig 40%-kal csökkenti az UV-dózist. A hidraulikus eloszlás, a turbulencia, a lámpa helyzete, a reaktor geometriája és a kamrán áthaladó különböző áramlási utak mind befolyásolják a végső dózist.

A mérnöki projekteknek ezért a validált redukciós egyenértékű dózisra (RED) kell támaszkodniuk, nem csupán elméleti számításokra.

Tegyük fel például, hogy egy UV-reaktort a következő feltételek mellett validáltak:

• Maximális áramlási sebesség: 10 m³/h
• Minimális UVT: 85%
• Validált UV-dózis: 40 mJ/cm²
• Az UV intenzitás a megadott alapérték felett marad

Ha a tényleges csúcsáram eléri a 14 m³/h értéket, akkor a reaktor a validált tartományon kívül működik. A fennmaradó UV-dózis egyszerű extrapolációval nem határozható meg megbízhatóan; A védhető következtetés az, hogy az eredeti hitelesítési adatok már nem garantálják a fertőtlenítési teljesítményt.

A rövid -időtartamú áramlási csúcsokat nem lehet figyelmen kívül hagyni

Egyes üzemeltetők azt feltételezik, hogy a mindössze néhány percig tartó tetőzés csekély hatással lesz az általános vízminőségre. A mikrobiális fertőtlenítést azonban nem átlagos napi dózis alapján értékelik.

Még ha az áramlás csak egy percre haladja meg a reaktor kapacitását, előfordulhat, hogy a víz egy része nem kap elegendő UV-dózist, mielőtt belépne a tárolótartályba, a gyártósorba vagy az elosztóhálózatba.

Az ivóvíz-, élelmiszer- és italgyártás, gyógyszergyártás és más mikrobiológiailag érzékeny alkalmazások esetében még a rövid ideig tartó aluladagolás is rendszerkockázatként kezelendő.

A kihívás nagyobb lehet a felszíni-víz-, esővíz- és szennyvíz-alkalmazásokban, mivel a csúcsáramlás egybeeshet nagyobb zavarossággal, megnövekedett lebegőanyag-tartalommal vagy csökkent UVT-vel. A rendszer ekkor két problémával néz szembe egyszerre:

• A gyorsabb vízmozgás csökkenti az expozíciós időt.
• A megnövekedett UV-elnyelés csökkenti a hatékony UV-intenzitást a vízben.

Ezt a kombinációt nehezebb kezelni, mint önmagában az áramlásnövelést.

Hogyan kell egy UV-rendszernek reagálnia a csúcsáramlásra?

1. Mérje meg a tényleges csúcsáramlást

UV-rendszert nem szabad úgy kiválasztani, hogy egyszerűen elosztjuk a teljes napi vízfogyasztást 24 órával. A vonatkozó tervezési érték az a maximális pillanatnyi áramlás, amely áthaladhat az UV-reaktoron.

A csúcsáramlást a következők okozhatják:

• Egyszerre több vízkivezetés nyílik
• Szivattyúindítás-vagy szivattyúváltás
• Gyors tároló{0}}feltöltés
• CIP tisztítás és berendezés öblítés
• Egyidejű kitöltési{0}}sorművelet
• Szűrő visszamosása
• Változások a termelési műszakban
• Esős{0}}időszakban vagy csúcsidőszakban a szennyvízáramlás

Kereskedelmi és ipari projektek esetén az előnyben részesített megközelítés az, hogy áramlásmérőt vagy adatgyűjtőt használnak a tényleges áramlási profil egy reprezentatív időszak alatt történő rögzítésére, majd az eredményeket a szivattyú maximális kimeneti teljesítményével hasonlítják össze.

Előfordulhat, hogy a szivattyú-névleges térfogatárama vagy az átlagos vízfogyasztás önmagában nem fedi fel az UV-reaktoron áthaladó valódi csúcsáramot.

2. Válassza ki az UV-rendszert a legrosszabb-eset kombinációhoz

Az UV-rendszer névleges áramlása nem független a működési feltételektől. A rendszer kiválasztásánál legalább a következőket kell figyelembe venni:

• Maximális pillanatnyi áramlás
• Szükséges UV-dózis
• Minimális tényleges UVT
• A lámpa teljesítménye a lámpa élettartamának végén
• Várható kvarc{0}}hüvely szennyeződés
• Nyomásveszteség csúcsáramlásnál
• Cél mikroorganizmusok

Ugyanazon UV-reaktornak lényegesen eltérő maximális kezelési kapacitása lehet 90% UVT és 70% UVT mellett.

A "20 m³/h" adatlap ezért nem elegendő, hacsak nem határozza meg a megfelelő UVT-t, a cél UV-dózist és az üzemi feltételeket.

Egyes ivóvíz{0}}alkalmazásoknál az NSF/ANSI 55 A osztályú rendszerek legalább 40 mJ/cm² UV-dózist használnak, mint fontos teljesítménykövetelményt. Ezt az értéket azonban nem szabad automatikusan alkalmazni minden projektre. A végső szükséges adagot a vízforrás-kockázata, a cél mikroorganizmusok és a vonatkozó helyi előírások alapján kell meghatározni.

Forrás: Health Canada Technical Document

3. Állítsa dinamikusan az UV-kimenetet az érvényesített tartományon belül

A gyakori áramlási ingadozásokkal rendelkező rendszerekben az áramlási -tempószabályozás használható az UV-kibocsátás és a kereslet összehangolására.

Ha az áramlási sebesség nő, a szabályozó:

• Növelje a lámpa teljesítményét
• Aktiváljon további lámpasorokat
• Indítsa el a további UVC LED modulokat

Ha az áramlás csökken, a rendszer csökkentheti a teljesítményt, hogy elkerülje a szükségtelen energiafogyasztást.

A változó{0}}teljesítményszabályozás azonban nem bővítheti a reaktor kapacitását a végtelenségig. Előfordulhat, hogy még a maximális teljesítményű lámpák esetén sem garantálható a szükséges dózis, ha az áramlás meghaladja az érvényesített maximumot.

Az US EPA kimondja, hogy az UV-dózis monitorozásának ki kell terjednie az áramlási sebességre, az UV intenzitásra és a lámpa állapotára. Egyes számított-dózisú rendszerek UVT- és lámpa-teljesítményadatokat is használhatnak.

Forrás: US EPA Ultraibolya fertőtlenítési útmutató

4. Használjon több UV-reaktort fokozatos párhuzamos konfigurációban

A nagy áramlási ingadozású kereskedelmi és ipari projekteknél a fokozatos párhuzamos UV reaktorok nagyobb rugalmasságot kínálnak, mint egy túlméretezett reaktor.

Például:

• Egy reaktor alacsony áramlású{0}}időszakban működik.
• Egy második reaktor indul, amikor az áramlás növekszik.
• Csúcsigény idején több reaktor működik egyszerre.
• Az egyik reaktor készenléti egységként megmarad.

Ez az elrendezés minden reaktort a jóváhagyott áramlási tartományon belül tart, miközben csökkenti a szükségtelen energiafelhasználást az alacsony áramlási időszakokban{0}}.

A párhuzamos rendszerek azonban gondos áramláskiegyenlítést igényelnek. Ha az elágazás ellenállása eltér, előfordulhat, hogy az egyik reaktor túl sok áramlást kap, míg a másik túl kevés.

Ezért a csővezetéket megfelelő áramlásmérőkkel, kiegyenlítő szelepekkel vagy automatikus szabályozószelepekkel kell megtervezni.

5. Csökkentse a csúcsáramlást puffertartállyal vagy áramlási{1}}szabályozó berendezéssel

Ha a magas csúcs csak rövid ideig tart, puffertartályt lehet felszerelni az UV-rendszer elé. Ezután egy változtatható-frekvenciájú szivattyú stabilabb áramlási sebességgel táplálhatja a reaktort.

További folyamatvezérlési{0}}beállítások:

• Áramláskorlátozók
• Automatikus szabályozó szelepek
• Változtatható{0}}frekvenciás szivattyúk
• Nyomásszabályozó{0}}eszközök

Ezek az eszközök segítenek megakadályozni, hogy az áramlás túllépje az UV-rendszer kezelési határértékét.

Az UV nem biztosít maradék fertőtlenítést. Ha a reaktor után tárolótartályt építenek be, a fertőtlenített víz a tárolás során még mindig újraszennyeződhet.

A tartályt ezért higiénikusan kell megtervezni, rendszeresen ellenőrizni és tisztítani kell. Magasabb-kockázatú projekteknél az utolsó UV-fokozat a tárolótartály után és a felhasználási hely előtt telepíthető.

Az Egyesült Királyság DWI azt is megjegyzi, hogy az UV nem ad fertőtlenítőszer-maradványt, így különösen fontos a higiénia kezelése a tárolási és elosztórendszereken belül.

Forrás: UK DWI UV-fertőtlenítési útmutató

Hogyan válasszuk ki a különböző csúcsáram{0}}megoldásokat?

A kiválasztásnak tükröznie kell a csúcsidőtartamot, az áramlási ingadozások nagyságát és gyakoriságát, a vízminőség változásait, a folytonossági követelményeket és a költségvetést. A rövid, alkalmi csúcsok puffereléssel vagy áramláskorlátozással kezelhetők; a gyakori ingadozások megfelelhetnek az áramlás-tempójának; és a széles leállítási vagy redundanciai követelmények előnyben részesíthetik a fokozatos párhuzamos reaktorokat. A reteszeléseknek minden esetben meg kell akadályozniuk, hogy a validált tartományon kívül kezelt víz eljusson a későbbi felhasználókhoz.

Mit kell a vásárlóknak megerősíteniük az UV-rendszer szállítójával?

A vásárlóknak többet kell kérdezniük, mint: "Hány köbmétert tud óránként kezelni ez a rendszer?" Azt is meg kell erősíteniük:

1. Milyen UV-dózist adnak ki névleges áramlás mellett?
2. Milyen UVT feltétel mellett határozták meg a névleges áramlást?
3. A teljesítményadatok figyelembe veszik a lámpa öregedését és a kvarc{0}}hüvely elszennyeződését?
4. Melyek az érvényesített minimális és maximális áramlási sebességek?
5. Ha az áramlás meghaladja az érvényes határértéket, a rendszer riasztást indít, elzár egy szelepet, visszavezeti a vizet, vagy folytatja az ellátást?
6. A vezérlő valós időben figyeli az áramlást, az UV intenzitást, az UVT-t és a validált dózist?
7. Mekkora a nyomásveszteség csúcsáramlásnál?
8. Szükséges-e készenléti reaktor karbantartás vagy lámpahiba esetén?

Ha egy szállító csak a lámpa teljesítményét adja meg, és nem tudja meghatározni a cél UV-dózist, UVT-körülményeket vagy a maximálisan érvényesített áramlást, akkor a névleges teljesítmény önmagában nem bizonyítja a megbízható csúcs{0}}áramlási teljesítményt.

Következtetés

A csúcsáram megfelelő kezelése nem csak egyszerű lámpateljesítményt igényel. Teljes ellenőrzési stratégiát igényel:

Mérje meg a tényleges csúcsáramlást, válassza ki a rendszert a legrosszabb-vízviszonyokra, állítsa be dinamikusan az UV-kibocsátást az érvényesített tartományon belül, és használjon párhuzamos reaktorokat, puffertárolót, áramláskorlátozást és automatikus reteszelést, hogy megakadályozza, hogy aluladagolt víz érje el az alsó rendszert.

Az UV-projektek értékelésekor az Agua Topone azt javasolja az ügyfeleknek, hogy adják meg a maximális pillanatnyi áramlást, a minimális UVT-t, a releváns vízminőségi adatokat{0}}, a szükséges UV-dózist és a tényleges működési mintát.

A tervező csak ezeknek a feltételeknek az együttes felmérésével tudja eldönteni, hogy a projekthez nagyobb, egyedi reaktorra, szakaszos párhuzamos reaktorokra van-e szükség, vagy komplett UV-megoldásra áramlásszabályozással és automatikus biztonsági reteszeléssel.

Az UV-rendszer nem megbízható pusztán azért, mert lámpái átlagos üzemi körülmények között is világítanak. A megbízhatóság azt jelenti, hogy a legforgalmasabb és legkedvezőtlenebb körülmények között is minden vízadag megkapja a szükséges UV-dózist.