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Moderne Landwirtschaft
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von Jim Fraser, CTO, RK2 Systems Inc
Eine der Hauptaufgaben des Vertriebs- und Marketingteams von RK2 – in Bezug auf Ultraviolett-(UV)-Wasseraufbereitungssysteme – ist die Kundenschulung. "Warum ist das so?" Sie können fragen. Bedauerlicherweise, während das Konzept der UV-Behandlung einfach erscheint, die eigentliche anwendung der technologie ist alles andere als. Eigentlich, kompetente OEM-Lieferanten achten sorgfältig darauf, dass der Kunde seinen tatsächlichen Behandlungsbedarf decken kann, in allen praktischen Einsatzszenarien, heute, und das System altert.
In vielen Fällen kann ein potenzieller Kunde feststellen, dass ein Angebot für ein UV-Produkt deutlich teurer sein kann als das eines anderen. Gute Nachrichten, rechts? Das niedrigste Gebot gewinnt! Brunnen, vielleicht gewinnt das Unternehmen, das das niedrigste Gebot abgegeben hat, aber der wahre Verlierer kann der Kunde sein.
In der UV-Behandlungsindustrie, wie in vielen anderen, Es sind die versteckten oder unbekannten Faktoren, die einen großen Einfluss darauf haben können, ob Ihr System tatsächlich die beabsichtigte UV-Dosis liefert. oder "Behandlung", oder nicht. Eigentlich, Die UV-Wasseraufbereitung ist eine so komplexe Technologie, dass die US-EPA und andere Regulierungsbehörden weltweit standardisierte Größen- und Anwendungsvorschriften für kommunales Trink- und Abwasser haben.
Während sich die Aquakultur nicht an die Vorschriften an sich hält (in einigen Ländern gibt es regulierte Aquakulturanwendungen), leistungsfähige OEM-Lieferanten nutzen diese Vorschriften als Richtlinie, um sicherzustellen, dass der Kunde beim Kauf seiner UV-Anlage die erforderliche Behandlung erhält – um seine Investitionen jederzeit angemessen zu schützen.
UV-Behandlung – Grundlagen, die Sie über UV-C und UV-Dosis wissen müssen
Wie bei jeder Technologie, grundlegendes Wissen ist der Schlüssel zum Verständnis der von Ihnen gekauften Produkte. Als Kunde, ein Experte in einer bestimmten Technologie zu sein, ist nicht erforderlich. Jedoch, Je mehr Wissen Sie haben, desto wahrscheinlicher sind Sie ein zufriedener Kunde. Zu diesem Zweck, Es kann hilfreich sein, einige der wichtigsten Interessengebiete in Bezug auf die UV-Wasseraufbereitung zu erläutern:
Es gibt vier Hauptteile des UV-Spektrums:UV-A und UV-B können durch die Erdatmosphäre gelangen. UV-C und UV-Vakuum werden von der Erdatmosphäre blockiert.
Bei der Desinfektion wird typischerweise nur UV-C verwendet. Die Menge an UV-C-Licht, die von einer Lichtquelle emittiert wird, wird als "Lampenintensität" bezeichnet. Dies wird normalerweise als mW/cm2 angegeben. UV-C zur Desinfektion wird normalerweise nur bei der Wellenlänge von 254 nm gemessen und ist für das menschliche Auge nicht sichtbar.
Die UV-Dosis ist ziemlich einfach zu verstehen. Es ist die Lampenintensität (mW/cm2) x Zeit. Dosiseinheiten werden normalerweise in mJ/cm2 angegeben. Bei Lampen mit höherer UV-C-Intensität können die Zielorganismen für einen kürzeren Zeitraum dem Licht ausgesetzt werden als bei Lampen mit geringerer Leistung. bei gleicher Gesamtdosis. Beide sind gleich wirksam; wenn die letzte abgegebene Dosis gleich ist.
Entgegen der landläufigen Meinung, UV-C wird nicht verwendet, um Organismen in den üblicherweise verschriebenen Dosen zu "töten". Organismen werden durch UV inaktiviert und können sich nicht vermehren – ein schädliches Bakterium, das sich nicht vermehren kann, schadet nicht.
Zufälligerweise hat die UV-C-Photonenenergie die Fähigkeit, Organismen über einen weiten Bereich des Spektrums zu inaktivieren, mit 262 nm an der Spitze dieser Kurve. Je näher die Wellenlänge der Lichtenergie bei 262 nm liegt, desto effektiver sind die Photonen bei der Inaktivierung. Der akzeptierte Wellenlängenbereich für die Desinfektion liegt normalerweise zwischen 220 nm und 280 nm. Okay, Jetzt wissen wir also, dass UV-C, insbesondere bei 254 nm, können Organismen inaktivieren. Aber brauchen alle Organismen die gleiche Dosis, um inaktiviert zu werden? Nein, Sie nicht. Abbildung 1 listet einige übliche „Dosis-Wirkungs-Kurven“ von besorgniserregenden Organismen auf.
Der kollimierte Strahl ist ein Laborgerät, das entwickelt wurde, um den Proben des betreffenden Organismus genaue Dosen zuzuführen. Die Dosis-Wirkungs-Kurven werden erzeugt, indem die betreffenden Organismen verschiedenen Dosen ausgesetzt werden. Die Dosis, in mJ/cm2, die verwendet wurde, um die Menge der Organismen logarithmisch zu reduzieren, wird dann bestimmt.
Ein lebensfähiger Organismus, oder eine, die nicht inaktiviert ist, wird nach der Exposition identifiziert, wie es reproduziert. Die inaktivierten Organismen vermehren sich nicht. Durch den Vergleich des inaktivierten mit dem noch aktiven Organismus, Wir können die Reduzierung lebensfähiger Organismen in unserem Wasser verstehen. Zum Beispiel, wenn ein Liter Wasser 10 hätte, 000 lebensfähige Zielorganismen und Sie lieferten eine Reduzierung um drei log, Sie hätten jetzt 10 lebensfähige Organismen – 10, 000 zu 1, 000 (ein Log) bis 100 (zwei Log) bis 10 (drei Log).
UV-Behandlung – Anwendung der Photonen
Nachdem Sie UV-C verstanden haben, UV-Dosis und Log-Reduktion, wir werden UV-Systemlichtquellen diskutieren. Es gibt einige Schlüsselfaktoren, die Sie bei der Auswahl eines bestimmten Lampentyps in einem UV-Behandlungssystem beachten sollten.
Quecksilber wird seit über hundert Jahren sicher in UV-Lampen verwendet. Eigentlich, Es ist sehr wahrscheinlich, dass das Wasser, das Sie täglich trinken, sei es aus einem Hahn oder einer Flasche, wurde mit einer UV-Anlage behandelt. Quecksilber wird in Lampen verwendet, weil das Quecksilber Photonen emittiert, hauptsächlich bei der 254-nm-Wellenlänge (nm ist die Kurzform für Nanometer), wenn sie durch eine elektrische Entladung angeregt wird - und diese 254-nm-Emission liegt für die meisten besorgniserregenden Organismen direkt am Höhepunkt der mikrobiologischen Inaktivierung.
Es gibt zwei Familien von Lampen auf Quecksilberbasis, die bei der Desinfektion verwendet werden - monochromatische Lampen, die hauptsächlich bei 254 nm emittieren, und polychromatische Lampen, die mit einem breiten Spektrum emittieren, wobei der nutzbare Wellenlängenbereich der Desinfektion von 220 nm bis 280 nm reicht. Niedriger Druck, Niederdruck-Hochleistungs- und Amalgamlampen gelten alle als monochromatisch in der Leistung. Mitteldrucklampen gelten als polychromatisch.
Die Lampeneffizienz wird von vielen Menschen übersehen, jedoch, Wenn Ihnen der Stromverbrauch wichtig ist, Vielleicht möchten Sie diesen Faktor berücksichtigen. Die Lampeneffizienz ist das Verhältnis der UV-C-Leistung der Lampe, im Vergleich zum elektrischen Eingang. Die Effizienz kann bei einigen Lichtquellen von ~35 Prozent oder mehr reichen, für andere auf nur wenige Prozent.
Lichtquellen
Es gibt drei Haupttypen von Lichtquellen, die bei der UV-Wasseraufbereitung in Aquakulturen verwendet werden:
Niederdruck- oder Niederdruck-Hochleistungslampen – Dies sind die effizientesten Lampen mit etwa 35 Prozent, oder noch mehr. Jedoch, diese Lampen sind auch relativ stromsparend, daher sind für eine bestimmte Anwendung mehr Lampen erforderlich.
Zusätzlich, Diese Lampen reagieren empfindlicher auf Änderungen der Wassertemperatur – die Wassertemperaturen müssen von den Systemdesignern berücksichtigt werden. Dieser Lampentyp ist normalerweise sehr zuverlässig. Diese Lampen gelten als monochromatisch, da die nützliche UV-C-Leistung fast ausschließlich bei 254 nm liegt. Diese Lampen laufen gerne bei ca. 40°C für maximale Leistung.
Amalgam-Lampen - Dies sind die primären "Go-to" -Lampen in vielen Behandlungssystemen. Neben einem hohen Wirkungsgrad im Bereich von 33 bis 35 Prozent, sie haben eine relativ hohe Intensität, und große Zuverlässigkeit. Diese Lampen laufen gerne bei ca. ~110 °C für maximale Leistung. All diese Faktoren ermöglichen eine effiziente, thermisch stabiles und relativ kompaktes Systemdesign.
Mitteldruck-(Hochdruck-)Lampen – stark vereinfacht, Mitteldrucklampen sind grundsätzlich Niederdrucklampen mit mehr Quecksilber und werden mit viel höheren Strömen und Spannungen betrieben. Wenn Quecksilberlampen übersteuert werden, sie leuchten nicht mehr, sie bilden einen Bogen.
Diese Lichtbögen emittieren überwiegend 254nm, emittiert aber auch viele andere Wellenlängen. Einige dieser Wellenlängen liegen im nützlichen Bereich von 220 nm bis 280 nm – erinnern Sie sich an unsere Inaktivierungskurve? Bei 254 nm sind diese Lampen nur etwa 8% effizient, jedoch, wenn man den Bereich von 220 bis 280 nm für die Inaktivierung berücksichtigt, sind sie ungefähr 11 Prozent effizient.
Zusätzlich, Mitteldrucklampen laufen gerne bei etwa 600 bis 900°C. Das ist sehr heiß. Sowie, diese Lampen arbeiten mit höheren Spannungen und Strömen, was wiederum Systemdesigner vor einige Herausforderungen stellen kann. Warum sie also verwenden, werden Sie fragen? Sie sind für eine gegebene Lampenbogenlänge sehr leistungsstark.
Keine andere Wasseraufbereitungslampe kann in der Rohintensität mit Mitteldrucklampen mithalten. Eine sehr intensive Lampe kann ein System bedeuten, das sehr wenige Lampen hat und sehr kompakt ist. Sie verschwenden viel mehr Strom als die anderen Lampentypen, jedoch, und sind viel schwieriger zu konstruieren, um zuverlässig zu sein.
System-Design
Da wir nun wissen, dass die Dosis Intensität x Zeit ist, und wir verstehen Lichtquellen, wir können unser System gestalten, rechts?
Irgendwie.
Die Dosis kann auf verschiedene Weise abgegeben werden. Eine niedrige Systemintensität (wenige Lampen) und eine niedrige Flussrate können die Zieldosis erreichen. Jedoch, wenn eine höhere Durchflussmenge erforderlich ist, Es ist mehr Intensität erforderlich, um die gleiche Dosis zu erreichen, da sich der Zielorganismus typischerweise für einen kürzeren Zeitraum im UV-System befindet. Wir können entweder weitere Lampen hinzufügen oder eine leistungsstärkere Lampe auswählen. Jetzt können wir den besten Lampentyp auswählen, und Anzahl der benötigten Lampen, um die erforderliche Dosis am zuverlässigsten zu erreichen, kostengünstig und praktisch möglich?
Aber, Nein, wir können noch nicht.
Wir müssen zunächst andere Faktoren berücksichtigen, B. UVT oder Lichtdurchlässigkeit des Wassers bei der Wellenlänge, bei der die Lampen bei – 254 nm arbeiten. Die visuelle Lichtdurchlässigkeit ist nicht UVT.
UVT, was ist das?
Ultraviolett-Durchlässigkeit, in der Regel als UVT bezeichnet, ist der Prozentsatz des Lichts bei 254 nm, der eine 1 cm Wasserschicht des betreffenden Wassers durchdringen kann. Während viele Faktoren das Systemdesign beeinflussen können, UVT ist wahrscheinlich der am meisten missverstandene Faktor, und einer der größten Einflüsse auf das Systemdesign. Es ist auch einer der größten Faktoren, wenn nicht genau bestimmt und berücksichtigt, kann dazu führen, dass das UV-System nicht die erforderliche Dosis abgeben kann. UVT ist im Grunde das Maß dafür, wie viel andere Elemente im Wasser UV-C absorbieren. Wenn dieses UV-C von Nicht-Zielorganismen absorbiert wird, es kann die Arbeit nicht machen. UVT wird mit einem speziellen Messgerät gemessen.
Hier ist eine grobe Analogie - Wenn Sie versuchen, nachts ein Poster direkt vor Ihnen zu lesen, aber das Licht kommt von der Spitze eines Lichtmastes über deinen Hof, Sie benötigen eine gewisse Menge an sichtbarem Licht, um es lesen zu können. Wenn, jedoch, es ist zusätzlich ein leichter Nebel vorhanden, Sie benötigen viel mehr Licht, um emittiert zu werden. Der Nebel hindert Ihre Lichtquelle daran, die beabsichtigte Aufgabe zu erfüllen – Sie benötigen mehr Licht, um dieselbe Aufgabe zu erledigen.
Trübung ist nicht UVT
Während Trübung die UVT beeinflussen kann, es hängt mit der Transmission von sichtbarem Licht zusammen; erinnern, UVT bezieht sich nur auf die Transmission von Photonen in Wasser bei 254 nm. Selbst optisch klares Wasser kann eine niedrige UVT aufweisen, abhängig von den vorhandenen Schadstoffen.
EOLL, kein anderes Akronym!
Wie erwähnt, beim Entwurf einer UV-Anlage, die Leistung der Lampe wird verwendet, um die Dosis zu bestimmen. Erfahrene und prinzipientreue Lieferanten konzipieren ihre UV-Systeme immer auf der Grundlage der Leistung der Lampe bei der aufgeführten End-Of-Lamp-Life (EOLL), die in Lampenstunden beschrieben wird. A12, 000-Stunden-Lampe, zum Beispiel, hat seine UV-C-Leistung zu diesem Zeitpunkt für Systemdesign- und Dimensionierungszwecke gemessen.
Durch die Entwicklung eines UV-Systems mit EOLL UV-C-Leistungswerten, der Ingenieur ist sich dann sicher, dass die Lampe, und damit das System, wird immer das Minimum liefern, oder mehr, Intensität und anschließende Dosis erforderlich.
Nach der Nennlebensdauer der Lampe, die Dosisanforderung wird möglicherweise nicht erfüllt, da die UV-C-Leistung der Lampe geringer ist als erforderlich. Typischerweise Die UV-C-Lampenleistung am Ende der Lampenlebensdauer beträgt etwa 80 bis 90 Prozent, im Vergleich zu einer neuen Lampe. Diese Zahl ist jedoch nicht sehr wichtig, da das Systemdesign dies berücksichtigt – Sie haben immer die erforderliche Intensität, oder mehr, wenn Sie Ihre Lampen am Ende der Lampenlebensdauer wechseln. Die Verschlechterung der UV-C-Leistung wird als ziemlich linear über die Lampenlebensdauer betrachtet.
In acht nehmen! Ein Systemangebot mit wenigen Lampen, im Vergleich zu anderen Zitaten, ist wahrscheinlich nicht unter Berücksichtigung des Endes der Lampenlebensdauer ausgelegt. Dies bedeutet, dass, während Sie zu Beginn der Lampenlebensdauer möglicherweise die richtige Dosis erhalten, sobald Stunden an den Lampen angesammelt sind und die Leistung zu sinken beginnt, Ihr System liefert nicht die erforderliche Dosis!
Wenn Sie einen bestimmten Organismus um drei Logarithmen reduzieren möchten, erhalten Sie, wenn die Lampen ganz neu sind, aber sobald die Lampen überhaupt altern, liefern Sie weniger als diese Anforderung. Systeme, bei denen EOLL berücksichtigt wird, geben immer die erforderliche Mindestdosis oder mehr ab.
Verschmutzung
Fouling ist das, was mit der Quarzlampenhülse passiert. Es kann biologisch oder mineralisch sein. Wenn Sie Ihr System nicht wie erforderlich warten, Sie reduzieren effektiv Ihre angewendete UV-C-Intensität, da sie daran gehindert wird, ins Wasser zu gelangen.
Prinzipientreue Systemdesigner fügen der Systemgröße einen kleinen Verschmutzungsfaktor hinzu, damit das Wasser des Kunden die richtige Dosis erhält, wenn die Muffen zwischen den Wartungszyklen leicht verschmutzt sind.
So, Welche Informationen sind bei der Bestellung einer UV-Behandlungsanlage erforderlich?
Ihre Bewerbung – Einzelfahrt, Multipass (Umluft), usw.
Fließraten - Normal, Gipfel, hast du mal ohne fluss?
Ziele – besorgniserregende Organismen, Anforderungen an die abgegebene UV-C-Dosis
Wasserqualität – UVT, Trübung
Wassertemperatur – Minimum und Maximum erforderlich und vorhanden
Installationsort – drinnen, draußen, Platzverfügbarkeit für Wartungsarbeiten, d.h. Lampenentfernung
Lampenausrichtung – Vertikal oder horizontal.
Die obigen Informationen sind die grundlegenden Informationen, die erforderlich sind, um ein UV-System für Ihre Anwendung zu konzipieren. Ihr Lieferant wird auch andere Fragen haben, bei deren Beantwortung sie Ihnen behilflich sein können und Ihnen helfen, das „Warum“ hinter Ihrem Systemdesign zu verstehen – sowie das „Was“.
Kundenorientierung von RK2-Systemen - Vorher, Wir haben besprochen, wie man ein UV-Behandlungssystem richtig dimensioniert und konstruiert. RK2 kann Ihnen auch dabei helfen, zu bestimmen, Klärung und Festigung der Faktoren, die das Systemdesign antreiben. Wussten Sie, dass sich viele dieser Faktoren im Laufe des Jahres ändern können? Es wird darauf geachtet, dass Sie der Kunde, verfügt über ein UV-System, das Ihre Investition schützt.
Aber wie sieht es mit Service und Support aus? Einer der Schlüssel zu einem zufriedenen Kundenmarkt ist die Betreuung nach dem Verkauf. Sei es Wartungsunterstützung, Ersatzteile oder einfach nur Ratschläge zur Verwendung und Pflege Ihrer UV-Anlage, ein guter lieferant wird immer rechtzeitig da sein, um Ihnen zu helfen.
Aquakultur ist das, was wir kennen – Die Mitarbeiter von RK2 sind sehr kompetent und erfahren in Bezug auf Aquakultur und UV-Behandlungssysteme. Erfahrung zählt bei einem Lieferanten. Nutzen Sie es.
www.rk2.com
