كاربرد پرتو فرابنفش براي گندزدائي فاضلاب و بررسي اثر آن بر تخم كرم آسكاريس

نويسنده: فروغ واعظي
استاد راهنما: كرامت اله ايماندل، عليرضا مصداقي نيا
استاد مشاور: موبدي، مصباح، نوري، ثمر
تاريخ دفاع: 1374/06/01
مدرك: Ph.D مهندسي بهداشت محيط
دانشگاه: دانشگاه علوم پزشكي تهران، دانشكده بهداشت، گروه مهندسي بهداشت محيط
چكيده: در اين بررسي كارآيي يك واحد آزمايشگاهي UV از نوع غوطه ور جهت گندزدائي نمونه هاي پساب تصفيه خانه صاحبقرانيه تهران مورد آزمايش قرار گرفت. تصفيه خانه مزبور فاضلاب خانگي شهرك صاحبقرانيه را با استفاده از سيستم لجن فعال مورد تصفيه قرار ميدهد و داراي متوسط جريان فاضلاب 50 و حداكثر دبي 100 متر مكعب در ساعت مي باشد. واحد UV مورد آزمايش بشكل سيلندر و با گنجايش 76/2 ليتر بوده و به علت برخوردار بودن از دو خروجي مختلف امكان گندزدايي را تحت دو سرعت متفاوت 27 و 45 ميلي ليتر بر ثانيه فراهم مي نمود. زمان تماس گندزدايي براي دبي هاي ذكر شده بترتيب مساوي 102 و 37 ثانيه بوده است.
طول سيلندر 5/76 و قطر آن 3/7 سانتيمتراست و جهت جريان بموازات محور لامپ دروني مي باشد. رسم منحني RTD براي راكتور از طريق تزريق سريع يك ماده، ردياب به جريان ورودي و هدايت سنجي سريع جريان خروجي صورت گرفت و آناليز منحني نشان داد كه نوع جريان برقرار شده از نوع پيستوني مي باشد. لامپ UV بكار رفته از نوع بخار جيوه با فشار كم و بقطر 7/2 و طول 86 سانتيمتر مي باشد، طول در دسترس از آن جهت گندزدائي هر ليتر از پساب 27/0 متر بوده است. شدت تشعشع لامپ در شروع كار با استفاده از راديومتر مجهز به دتكتور واكيوم فوتوديود در حد 2 ميلي وات بر سانتيمتر مربع در فاصله 6 سانتيمتري اندازه گيري شده است.
نمونه برداري از پساب صاحبقرانيه بروش ساده و از مرداد ماه 73 الي فروردين 74 هر ماه حداقل يكبار صورت گرفت و بلافاصله بعد از ارسال نمونه ها به آزمايشگاه آزمايش هاي لازم انجام شد. در مجموع 11 آزمايش گندزدائي با استفاده از نمونه هاي اصلي پساب ثانويه، 16 آزمايش با استفاده از يك نمونه پساب با كدورت هاي متفاوت ( از طريق افزودن مقادير مختلف از لجن فعال برگشتي ) و 32 آزمايش با استفاده از نمونه پساب مشابه ولي با رنگ هاي متفاوت ( از طريق افزودن مقادير مختلف از محلول چائي ) ترتيب داده شد. عوامل انتخاب شده براي تغيير رنگ يا كدورت قبل از افزايش استريل شده است. كارائي واحد غوطه ور در گندزدائي نمونه هاي اصلي پساب بجز در يك مورد كه كدورت NTU 7/53 و جذب در واحد سانتيمتر 52/0 بوده تحت زمان تماس 102 ثانيه مشخص شد ولي در زمان تماس 37 ثانيه موارد ناموفق به 7 مورد از 11 مورد افزايش يافت و به عبارت ديگر گندزدائي صحيح فقط در 4 مورد كه پسابها داراي كدورت كمتر از NTU 4 بوده اند صورت گرفت، البته با توجه باينكه در يك مورد كدورت پساب دقيقاً NTU 4 بوده و در عين حال MPN به كمتر از 100 عدد رسيد مي توان استنباط كرد كه احياناً پارامترهاي ديگر نظير ميزان و نوع مواد آلي و برخي از مواد معدني نيز علاوه بر ميزان مواد نامحلول مي توانند داراي اثر بركارائي گندزدائي با UV باشند. گندزدائي همين نمونه ها بعد از عبور از صافي پشم شيشه بهبود چشمگيري در كارآئي حذف ارگانيسم ها داده است (جدول 3-15). محاسبه شدت متوسط نور در راكتور در هر مورد با توجه به رقم جذب نور در واحد سانتيمتر نمونه پساب ورودي به راكتور و بكمك رابطه 1-30 صورت گرفته (جدول3-6)
آزمايشات انجام شده جهت گندزدائي 16 نمونه پساب داراي خصوصيات مشابه ولي كدورت هاي متفاوت ( از 5/0 تا NTU 120 ) نشان داد كه همبستگي معني داري(R=0.75) بين نتايج گندزدائي (رقم MPN پساب ) و مقادير كدورت پسابهاي ورودي به راكتور تحت زمان تماس 102 ثانيه وجود دارد، و براي زمان تماس كوتاه تر نيز مجدداً همبستگي معني داري (R=0.88) ملاحظه مي شود.
مجدداً در آزمايشات گندزدائي 32 نمونه پساب داراي خصوصيات مشابه ولي مقادير جذب نور در واحد سانتيمتر متفاوت ( از 26/0 تا 698/2)، نتايج كار نمايش دهنده، يك ارتباط خطي معني¬داري (R=0.8 در هر دو زمان تماس ) بوده است. دامنه متوسط دز پرتو بكار رفته بين 230 تا 580 ميلي وات ثانيه بر سانتيمتر مربع بوده است.
با توجه به نتايج حاصله مي توان گفت حداكثر مقادير مجاز از كدورت و جذب نور در واحد سانتيمتر پسابهاي ورودي به راكتور غوطه ور چنانچه زمان تماس 102 ثانيه باشد بترتيب NTU 40 و 5/0 و براي زمان تماس 37 ثانيه NTU 2/4 و 22/0 بوده است. لذا با توجه باين نكته كه در شرايط صحيح عملكرد تصفيه خانه ها ميزان جذب نور پساب ثانويه همواره كمتر از 2/0 مي باشد، مي توان انتظار داشت از لحاظ بهره برداري از واحد غوطه ور تحت سرعت 45 ميلي ليتر بر ثانيه (m3/d 88/3 ) مشكلي وجود نداشته باشد.
جهت پيش بيني اثر فوتوري اكتيواسيون بر نتايج كار گندزدائي، 35 نمونه پساب بعد از گندزدائي در واحد غوطه ور بمدت 2 ساعت در معرض نور چراغ فلورسنت در دماي اتاق قرار داده شد. مقايسه تصويري دانسيته هاي كليفرمي و كليفرم مدفوعي اين نمونه ها قبل و بعد از مهلت انجام پديده مزبور كه بترتيب در شكل هاي 3-17 و 3-18 ارائه شده است، شدت اثر را براي تعدادي از نمونه ها آشكار مي سازد و آزمون اختلاف ميانگين نشان مي دهد كه در سطح اطمينان 95% اختلاف ها كاملاً معني دار مي باشند. در مرحله دوم اين بررسي، از يك لامپ UV با خصوصيات مشابه با لامپ قبل جهت گندزدائي نمونه هاي كشت خالص از تخم آسكاريس و اشريشياكلي استفاده شد. براي اين منظور يك واحد بدون تماس گندزدائي با UV از طريق جا دادن لامپ درون يك لوله پليكا ساخته شد و با تعبيه دو پنجره مشابه روي لوله اخير شرايط كار جهت مقايسه هم زمان ميزان دز لازم جهت نابودي ارگانيسم هاي ذكر شده فراهم گرديد. در مجموع 20 نمونه از تخم آسكاريس هر يك حاوي كمتر از 10 عدد تخم در ظرف پتري تحت فاصله معين از لامپ مورد تشعشع قرار گرفت و نتايج تعيين كسر بقا سپس در برابر ميزان دز اعمال شده بدست آمد.
ميزان تابش در محل ظروف پتري با استفاده از مواد شيميائي حساس به نور در حد 2/1 ميلي وات بر سانتيمتر مربع تعيين مقدار شد و باين ترتيب حداقل دز لازم از پرتو جهت نابودي 100 درصد از تخم ها 420 ميلي وات ثانيه بر سانتيمتر مربع بدست آمد كه در مقايسه با ميزان دز لازم جهت نابودي اشريشياكلي حدود 19 برابر بيشتر بوده است.
جهت پايش دز اشعه در آزمايش هاي گندزدائي دو روش اكتينومتري مورد استفاده قرار گرفت. در روش اول محلول پراكسودي سولفات پتاسيم (mol/L 01/0) ترسيو بوتانل (mol/L 01/0) و در روش دوم محلول اسيدي موليبدات آمونيوم- اتانل بكار رفت. با در دست داشتن ميزان تشعشع لامپ در فواصل مختلف ( اندازه گيري از طريق راديومتري) رابطه خطي دز پرتو با PH محلول هاي اشعه ديده در روش اكتينومتري اول بدست آمده ( شكل 3-5) و در مورد دوم ارتباط خطي از طريق رسم نمودار تغييرات حجم پرمنگنات پتاسيم مصرفي جهت محو رنگ محلول هاي موليبدات آمونيوم اشعه ديده نسبت به دز پرتو اعمال شده حاصل شد (شكل 3-8 ) با در اختيار داشتن هر يك از اين شكل ها تعيين شدت پرتو در آزمايش هاي گندزدائي و عملكرد لامپ بصورتي قابل اطمينان و نسبتاً ارزان امكان پذير مي باشد.
كلمات كليدي: