紫外線 を使用した商用水ろ過システムとは何ですか?
で水処理技術紫外線（紫外線）消毒は、ますます普及している技術です。特に商業用水ろ過システムでは、UVは効率的で化学薬品を使わない消毒方法として広く使用されています。では、UVを備えた商業用水ろ過システムとは何でしょうか？UVの役割は何でしょうか？水処理のどの段階で使用されますか？この記事では、これらの問題を詳細に検討します。
紫外線 を使用した商用水ろ過システムとは何ですか?
商業用水ろ過システムは、高品質の飲料水、加工水、またはプロセス水を提供するために使用され、ホテル、ケータリング、医療、製薬、飲料製造などの業界で広く使用されています。これらのシステムには、通常、水中の浮遊物質、有機物、微生物、およびその他の汚染物質を除去して、水質が業界標準および健康および安全要件を満たすようにするための複数の処理段階が含まれています。
紫外線 を備えた商業用浄水システムとは、従来の浄水システムに 紫外線 消毒モジュールを追加したものを指します。紫外線 消毒は、紫外線ランプから放射される短波紫外線 (通常は 紫外線 バンド、波長 200 ～ 280 ナノメートル) によって、水中の細菌、ウイルス、カビ、その他の病原微生物を殺します。この消毒方法は化学薬品に頼らないため、水の味、匂い、色は変化せず、有害な副産物も生成されません。
紫外線の役割は何ですか?
水処理における紫外線の主な役割は消毒であり、微生物のDNAとRNAの構造を破壊し、繁殖能力と感染能力を失わせることです。具体的には、紫外線消毒の作用メカニズムは次のとおりです。
1. 微生物の遺伝物質を破壊する：紫外線は微生物の DNA と RNA と光化学的に反応してチミン二量体を形成し、DNA の複製を妨げます。DNA が正常に複製できなくなると、微生物は生存と繁殖を続けることができなくなるため、この損傷は致命的です。
2. 微生物の活動を阻害する：紫外線は遺伝物質を破壊するだけでなく、微生物の酵素系や細胞膜機能も破壊し、不活性化させます。これにより、水中の病原体が完全に除去されます。
3. さまざまな病原体を効率的に殺菌します。UV消毒は、水中の細菌、ウイルス、カビ、藻類、寄生虫など、さまざまな病原体を効果的に殺すことができます。化学消毒方法と比較して、UV消毒は薬剤耐性病原体を生成しないため、水質の安全性を確保する上で重要な利点があります。
水処理のどの段階で 紫外線 消毒が使用されますか?
商業用水ろ過システムでは、通常、UV消毒は末端消毒処理の一部として最終段階に配置されます。これは、水が前のステップ（沈殿、ろ過、活性炭吸着など）で前処理された後、水中の浮遊物質、有機物、およびほとんどの微生物が除去されるか、または低いレベルにまで減少しているためです。この時点で、水質は比較的澄んでおり、UV消毒効果が最も高くなります。
具体的な手順は次のとおりです。
前濾過（機械濾過）
水処理の第一段階では、まず水が機械式フィルターまたはスクリーンを通過して、大きな浮遊物質、砂、土、錆などを除去します。このステップは主に、後続の処理設備を目詰まりや摩耗から保護するためのものです。同時に、このステップは紫外線消毒にとってより良い条件を作り出します。紫外線の浸透能力は水の濁度と密接に関係しているからです。
活性炭ろ過
機械ろ過後も、水には有機物、臭い、色、残留塩素などの化学物質が残っている場合があります。このとき、水中のこれらの物質は活性炭フィルターによって吸着され、除去されます。活性炭ろ過は、水の味と臭いを改善するだけでなく、水中の有機汚染物質の濃度をさらに下げ、その後の消毒処理の基礎を築きます。
軟化または逆浸透処理
いくつかの商業用水ろ過システム特に硬度や総溶解固形物（税金）を除去する必要がある水の場合、UV消毒に入る前に軟水化または逆浸透（ロ）処理が行われることがあります。軟水化はナトリウムイオンを交換することで水からカルシウムやマグネシウムなどの硬度イオンを除去し、逆浸透は高圧膜を通して水から溶解固形物とイオンを除去します。これらの処理方法により、水中の汚染物質の濃度を大幅に低減し、UV消毒の効果を高めることができます。
UV消毒
水処理の最終段階では、前の段階を経た水は純粋な状態に非常に近いですが、まだ少量の細菌やウイルスが含まれている可能性があります。このとき、水はUV消毒モジュールを通過し、UVランプから放出された短波紫外線が水流に浸透し、残りの微生物を殺します。水質が比較的澄んでいるため、紫外線は効率的に水体に浸透し、消毒効果を確保できます。
UV消毒の利点は、化学薬品に頼らないため、有害な副産物を生成せず、水の味や品質に影響を与えないことです。また、UV消毒は接触時間なしで一瞬で完了するため、化学消毒（塩素消毒など）よりも高速です。
UV殺菌システムの構成と動作
紫外線 消毒システムのコアコンポーネントは、紫外線 ランプ、石英スリーブ、コントロールパネル、反応チャンバーです。以下では、これらのコンポーネントとその機能を詳しく紹介します。
UVランプ
UVランプはUV消毒システムの中核部品であり、通常は低圧水銀灯または中圧水銀灯が使用されます。低圧ランプは通常、最も効果的な消毒波長の1つである254ナノメートルの紫外線波長を生成します。中圧ランプは、より高い消毒効率でより広い帯域の紫外線を生成できます。
UVランプの耐用年数は通常9,000～12,000時間です。この期間を過ぎると、ランプのUV出力は徐々に低下するため、消毒効果を確保するために定期的に交換する必要があります。
クォーツスリーブ
石英スリーブは、UVランプの周囲に巻かれた透明な管状の素材で、ランプを保護し、水がランプに直接接触するのを防ぎます。石英素材は紫外線透過率が高く、ランプから放射される紫外線が効果的に水に伝わります。同時に、石英スリーブは水中の不純物がランプに付着するのを防ぎ、消毒効果に影響を与えます。
石英スリーブは、スケールやバイオフィルムの蓄積を防ぐために定期的に洗浄する必要があります。スケールやバイオフィルムの蓄積は紫外線の透過率を低下させ、消毒効果に影響を与えます。
コントロールパネル
コントロールパネルは、紫外線 消毒システムの動作状態を監視および制御するために使用されます。通常、紫外線 強度計、ランプ動作表示灯、および警報システムが装備されています。紫外線 出力が設定基準より低い場合、またはランプが故障した場合、コントロールパネルは警報を鳴らし、ユーザーにメンテナンスを実行するかランプを交換するように通知します。
反応室
反応室は、UV消毒で水が流れる部分です。通常はステンレス鋼で作られ、内部は研磨されており、UV光の反射率を高めて消毒効果を高めます。水が反応室を通過すると、UVランプから放出されたUV光が水域全体に均等に照射され、水中のすべての微生物を効果的に消毒できます。
UV消毒の限界は何ですか?
UV殺菌は広く使用されていますが、商業用水ろ過システム多くの利点がありますが、一定の制限もあります。
1. 高い水質要件:紫外線消毒の効果は水の透明度と密接な関係があります。水中の浮遊物質の量が多かったり、濁度が高かったりすると紫外線の浸透力が影響を受け、消毒効果が期待どおりにならない場合があります。
2. 化学汚染物質を除去できない：紫外線消毒は微生物にのみ有効であり、水中の化学汚染物質、重金属、有機汚染物質を除去することはできません。したがって、これらの汚染物質を除去する必要があるときは、紫外線消毒を他の水処理技術と組み合わせて使用する必要があります。
3. 継続的な電源供給が必要です。紫外線ランプが正常に作動するには、継続的な電源供給が必要です。停電やランプの故障が発生すると、システムの消毒機能が失われます。したがって、紫外線消毒システムを設計および使用する場合は、バックアップ電源やその他の緊急対策を考慮する必要があります。