تطهير المياه بالأشعة فوق البنفسجية

التطهير هو التدمير و القتل النوعي المنتخب للكائنات المسببة للأمراض، مما يعني ليس كل الكائنات الحية تموت و تُدمَّر خلال هذه العملية، بينما يعرف التعقيم بأنه قتل و تدمير لكل الكائنات الحية الدقيقة الموجودة الممرضة و غير الممرضة.


لا تسمح عملية ترويب المواد العالقة مع عمليات الترسيب و الترشيح اللاحقة، و كذلك عملية الكلورة المسبقة للمياه بالحصول على إزالة كاملة للبكتريا الضارة، حيث تحافظ حتى 10% من البكتريا و الفيروسات على حياتها بعد العمليات السابقة. و كذلك لا تسمح عمليات المعالجة المختلفة لمياه الصرف الصحي بالقضاء نهائياً على الأحياء الممرضة في هذه المياه. لذلك تعتبر عملية التطهير هي العملية النهائية اللازمة لتحضير مياه الشرب و كذلك لمعالجة مياه الصرف الصحي قبل طرحها إلى المجتمعات المائية الطبيعية أو استخدامها للأغراض المختلفة.

في مجال معالجة المياه و المخلفات السائلة فهناك ثلاث مجموعات رئيسية مسببة للمرض مصدرها داخل الحيوان و الانسان ((Human enteric Organisms)) و هي البكتريا و الفيروسات و الطفيليات الأميبية.

و المواد المستخدمة في التطهير و هي ما تعرف بالمطهرات لابد أن تكون آمنة في النقل و التداول و التطبيق ، و تركيزها في المياه المعالجة يمكن قياسه و تقديره و ألّا تكون هي نفسها مصدراً لتلوث البيئة، و لمعرفة أهمية التطهير لابد من معرفة أهم الكائنات الدقيقة الممرضة التي تتواجد في مياه الصرف المعالجة و الأمراض التي تسببها للانسان و الحيوان.



|خصائص المواد المستخدمة في التطهير

لكي تتم عملية التطهير بنجاح لابد أن تتوفر في المواد المطهرة خصائص معينة، و أهم الخصائص المطلوب توافرها هي الآتية:

1. السميّة للكائنات الدقيقة الممرضة: فلابد أن تكون شديدة السميّة عند التركيزات الضعيفة، بحيث أن كميات أو تركيزات قليلة من المادة المطهرة تكفي للقضاء على الكائنات الدقيقة الممرضة الموجودة في المكان المراد تطهيره.

2. الذوبانية: لابد أن تذوب في المياه أو في أنسجة خلايا الكائنات الممرضة.

3. الثبات: فقدان قدرتها على الإبادة مع الوقت قليل، أي تستمر قدرتها التطهيرية مدة مناسبة تكفي للقضاء على الممرضات المطلوب التخلص منها.

4. غير سامّة للكائنات العليا: لابد أن تكون سامّة للكائنات الدقيقة و غير سامّة للكائنات العليا، فمثلاً عند تطهير ماء الشرب لابد أن تكون مادة التطهير غير سامة للإنسان الذي سوف يشرب ذلك الماء.

5. التجانس: إذا كانت المادة المطهرة سوف تستخدم في صورة سائلة فلابد ان يكون المحلول المطهر متجانساً.

6. التفاعل مع المواد الجانبية: لابد أن لا تمتص من المواد العضوية دون الخلايا البكتيرية أو الفيروسية.

7. السميّة عند درجة الحرارة المطلوبة: لابد أن تكون فعالة عند درجة لحرارة المناسبة.

8. القدرة على الاختراق: لها القدرة على اختراق سطح المياه و لها القدرة على الوصول بسهوله للهدف المراد تطهيره.



|تطهير مصادر المياه



تطهير مصادر المياه المستخدمة لأغراض الشرب و الاستعمال اليومي من أهم الوسائل التطبيقية لمكافحة التلوث البيولوجي للمياه، و خاصة التلوث بالكائنات الحية الدقيقة الممرضة.كما ان التطهير من الوسائل الفعّالة لمنع انتشار الأوبئة و الأمراض المنتقلة بالماء. فاستخدام العوامل المطهرة من شأنه أن يحد من نمو و تكاثر الكائنات الممرضة داخل البيئة المائية التي تتمثل في مياه المسطحات المائية المختلفة و خاصة التي تعد مورداً لمياه الشرب، أو التي تعد مصباً نهائيا لمياه الصرف المعالجة و المطهرة جيداً. و عملية القضاء على الكائنات الممرضة التي توجد في الماء الملوث هو الهدف من عملية التطهير بالإضافة إلى توفير الظروف المناسبة لعدم نمو أية ميكروبات داخل مياه الشرب أو أية مياه يستخدمها الإنسان و الذي يُعد من أولويات مكافحة التلوث البيولوجي للماء.



|التطهير بالأشعة فوق البنفسجية

الأشعة فوق البنفسجية هي جزء من الطيف الكهرومغناطيسي. و تتميز بأطوال موجات أقصر من موجات الضوء المرئي و لكن أطول من الأشعة السينية، توجد هذه الأشعة في ضوء الشمس و طول موجتها يتراوح ما بين 100-400 نانومتر. تصل إلى سطح الأرض أقصر من ذلك لترشيحها و امتصاصها في طبقة الأوزون في الأجزاء الخارجية من الغلاف الجوي. و الضوء فوق البنفسجي الواصل إلى سطح الأرض ذا تأثير قاتل للبكتيريا و لذلك فإن ضوء الشمس يلعب دوراً مهماً في القضاء على الميكروبات في البيئة. و على كلٍ فإن الأمواج الأقصــــر في الطيف فوق البنفسجي أكثر فاعلية في قتل العناصر البكتيرية. و الجزء الأكثر فاعلية في الطيف هو الذي يقع بين 200-300 نانومتر ، و أكثره أيضاً هو 250-265 نانومتر.

:: إن التطهير الفوق بنفسجي للمياه هو عبارة عن عملية طبيعية تماماً و خالية من المواد الكيميائية.

يبدأ الإشعاع برد فعل كيميائي ضوئي يؤدي إلى تدمير المعلومات الجينية الموجودة في الحمض النووي. حيث تفقد البكتيريا قدرتها على التكاثر و تتلف. حتى أن الطفيليات مثل Cryptosporidia أو Giardia، المقاومة بشكل عنيف للمطهرات الكيميائية، تقل بشكل فاعل نتيجة هذا الإشعاع. كما يمكن استخدام الأشعة فوق البنفسجية لإزالة الكلور و أنواع الكلورامينات من المياه، حيث تسمى هذه العملية بالتحليل الضوئي و تتطلب جرعة أعلى من التطهير العادي. إن الكائنات المجهرية العقيمة لا يتم إزالتها من المياه.

تخرب الأشعة فوق البنفسجية الخلايا مؤدية إلى موتها إضافة إلى تأثيرات مؤذية على مكونات الخلية الأخرى . و يخف تأثير الأشعة فوق البنفسجية على الميكروبات الموجودة في الجو الغباري و تحت الماء أو تلك المحاطــة بمواد حاميـة مثـل البروتين، حيث له تأثير ملحوظ على فاعلية هذه الأشعة ، و لو كان بطبقة واحدة منه حول الميكروبات .



|وحدات الأشعة فوق البنفسجية لمعالجة المياه

تتألف وحدات الأشعة فوق البنفسجية لمعالجة المياه من مصدر إشعاع بخاري زئبقي متخصص منخفض الضغط يقوم بإنتاج الإشعاع الفوق بنفسجي عند 254 نانومتر، أو من مصدر إشعاع فوق بنفسجي متوسط الضغط يولد ناتجاً متعدد الألوان من 200 نانومتر إلى طاقة مرئية تحت الحمراء. إن الطول الموجي الأمثل للتطهير هو القريب من 260 نانومتر.


إن مصدر الإشعاع المتوسط الضغط فعّال بما يقارب 12 بالمائة، بينما مصابيح الضغط المنخفض الملغمّة يمكنها أن تكون فعالة بنسبة 40 بالمائة. هذا و إن المصابيح الفوق بنفسجية لا تلامس المياه على الإطلاق، فهي إما تقع في غطاء زجاجي داخل حجرة المياه أو تحمل خارجياً إلى المياه التي تتدفق من خلال أنبوب فوق بنفسجي شفاف. و بفضل أنها تحمل فإن المياه عندها يمكن أن تمر من خلال حجرة التدفق، و أشعة الفوق بنفسجية يتم تسلمها وامتصاصها في المجرى.

هذا و يتأثر حجم نظام الأشعة فوق البنفسجية بثلاثة متغيرات وهي: معدل التدفق وقوة المصباح إضافة إلى نفاذية الضوء في المياه.