در کارخانهها، آلودگی ناشی از میکروارگانیسمها در آبهای مورد استفاده در فرآیندها، موضوعی تئوریک نیست؛ بلکه مشکلی است که میتواند خطوط تولید را در زمانی که کمتر انتظارش را داریم، متوقف کند. وقتی که نیاز به ضدعفونی مداوم بدون استفاده از مواد شیمیایی وجود دارد، مسئله به مهندسی برمیگردد: چگونه میتوان مقدار کافی از انرژی ضدعفونیکننده را به سرعت به جریان آب منتقل کرد و این کار را در تمام شیفتها تداوم داد؟
نکات فنی مهم در این زمینه عبارتند از: ما از لامپهای UVC با تشدید بالا برای ضدعفونی آب استفاده میکنیم؛ طول موج این لامپها حدود ۲۵۴ نانومتر است، که دقیقاً همان محدودهای است که اسیدهای نوکلئیک در آن قویترین جذب را دارند. در چامبرهای جریان، مهم نیروی لامپ نیست، بلکه مقدار انرژی ضدعفونیکننده است که به سطح آب منتقل میشود. برای از بین بردن باکتریها و ویروسها، سیستم باید مقدار لازم از انرژی ضدعفونیکننده را حتی در بدترین شرایط جریان نیز تأمین کند.
هدفهای طراحی برای جریانهای شهری و صنعتی معمولاً بین ۲۰ تا ۶۰ میلیجول بر سانتیمتر مربع است؛ اما خروجی لامپ باید با توجه به درصد انتقال نور UV و آلودگیهای موجود، تنظیم شود. ما لامپهایی را طراحی میکنیم که دارای خروجی نور بالا در هر واحد طول باشند، موقعیت قوس الکتریکی آنها پایدار باشد و خروجی آنها در طول عمر لامپ ثابت بماند. سپس، طول قوس لامپ و درصد انتقال نور در لولههای کوارتزی را با محاسبات مربوط به چامبر تنظیم میکنیم تا میدان UV بتواند کل جریان آب را پوشش دهد، نه فقط بخش مرکزی آن.
چرا این رویکرد در عمل مؤثر است؟ در یک سیستم جریان واقعی، زمان ماندن آب در سیستم، محدودیت اصلی است. استفاده از لامپهای UVC با تشدید بالا، مدت زمان تماس آب با نور را کاهش میدهد؛ در نتیجه میتوان از سیستمهای کوچکتر و با بهرهوری بالاتری استفاده کرد، بدون نیاز به مواد شیمیایی. نتیجه این کار قابل پیشبینی است: تعداد میکروارگانیسمها کاهش مییابد و سیستم میتواند بدون نیاز به مداخله فراوان اپراتور، به کار خود ادامه دهد. انرژی مصرفی نیز تحت کنترل است؛ زیرا لامپها در صورت نیاز، انرژی بالایی را تولید میکنند، و طراحی چامبر نیز انرژی الکتریکی را به صورت مؤثری به انرژی ضدعفونیکننده تبدیل میکند.
چند نکته مهم در مورد استفاده از لامپهای UVC: عملکرد لامپهای UVC در ضدعفونی، به شرایط هیدرولیکی بستگی دارد؛ بنابراین نیاز به جریان لامینار و ساختارهای مناسب برای جلوگیری از ایجاد مسیرهای غیرمستقیم در جریان آب وجود دارد؛ در غیر این صورت، بخشهایی از جریان آب، دوز کمتری از نور دریافت خواهند کرد. خروجی لامپ با گذشت زمان کاهش مییابد؛ بنابراین لازم است که میزان خروجی لامپ را به طور دورهای اندازهگیری کنیم. همچنین، باید لولههای کوارتزی را تمیز نگه داشت؛ زیرا رسوبات و لایههای زیستی میتوانند مانع انتقال نور UV شوند و حتی لامپهای با خروجی بالا را نیز بیاثر کنند.