Determinazione accurata della dose UV attraverso la validazione

Determinazione accurata della dose UV attraverso la validazione

FACTSHEET
DETERMINAZIONE ACCURATA
DELLA DOSE UV ATTRAVERSO
LA VALIDAZIONE DEL REATTORE
Acque Reflue Municipali
La Validazione Biodosimetrica determina esattamente la Dose UV
di sistemi di lampada LPLO. Il software UVDIS 3,1
non fa alcun riferimento alle tecnologie di lampade
ad alta potenza e le geometrie dei reattori avanzati
oggi in uso. Per tale motivo, il software è indotto, in
modo significativo, a sovrastimare la dose erogata
da un sistema UV.
La Figura 1 mostra un esempio di progetto in cui
UVDIS sovrastima la dose erogata rispetto ai dati di
campo del reattore ottenuti attraverso la validazione
biodosimetrica. Come risultato, il sistema sarà
sottodimensionato e le prestazioni di disinfezione
potrebbero essere compromesse se l’UVDIS
venisse utilizzato.
UVDIS
Normalized Reactor Dose
La dose UV rilasciata da un reattore è il parametro
chiave utilizzato per confermare un corretto
dimensionamento del sistema per una specifica
applicazione. Come tale, una corretta base di
partenza delle performance è necessaria per
garantire che le condizioni di progetto rispettino
i limiti di legge imposti. L’accuratezza dei dati
ottenuti attraverso la validazione biodosimetrica
elimina qualsiasi ambiguità in queste impostazioni.
Per contro, stime teoriche delle prestazioni delle
apparecchiature (ad esempio utilizzando software
UVDIS 3,1) sono inclini ad esagerare la quantità
di UV rilasciato in quanto i fattori reali non sono
considerati. Come risultato delle considerazione di
cui sopra, il metodo più preciso per determinare e
quantificare la dose somministrata di un reattore UV
è con la validazione biodosimetrica. La validazione
del reattore, attraverso un test biodosimetrico,
è ottenuta rigorosamente tramite prove su di
un sistema UV reale nell’ambito di una vasta
gamma di condizioni di qualità delle acque per
caratterizzare le prestazioni del sistema e consentire
un accurato dimensionamento e fornire garanzie di
performance.
IL DIMENSIONAMENTO
TEORICO E’ IMPRECISO
Bioassay Validation (Delivered Dose)
• Real world testing of full-scale UV system
Il Software di dimensionamento UVDIS 3.1
conducted over a wide range of flow rates and
consente agli ingegneri di stimare la dose UV
water quality parameters
teorica. Il software UVDIS 3,1 è stato sviluppato
circa 20 anni fa, quando erano disponibili in
kill rate of microorganisms that flow through
thecommercio
reactor solo lampade a bassa pressione,
a bassa emissione (LPLO). Infatti, le equazioni
Does not make assumptions regarding system
all’interno such
dello strumento
sono basate
su modelli
parameters,
as lamp intensity,
mixing,
short
• Determines delivered UV dose based on actual
•
circuiting and hydraulic performance
• Validation protocols are thoroughly defined by
both the USEPA and NWRI/AwwaRF
“... mentre l’algoritmo UVDIS è stato uno
strumento adeguato in passato per il
dimensionamento di vecchi reattori UV LP,
l’industria attuale accetta il dimensionamento
con il metodo del test biodosimetrico in quanto
di gran lunga superiore.” (Petri, 2005)
Bioassay
10
LA VALIDAZIONE BIOASSAY
UTILIZZA DATI EMPIRICI
8
6
4
2
0
COSA E’ UN TEST BIODOSIMETRICO?
Il test biodosimetrico è una procedura utilizzata
per determinare la dose UV rilasciata da
un reattore, misurando l’inattivazione di un
organismo campione in diverse condizioni di
portata e qualità dell’acqua.
Guidelines – May 2003 and USEPA UV Disinfection
Guidance Manual – November 2006). Per esempio,
la maggior parte dei normatori per acqua potabile
non accettano i calcoli teorici della dose per il
trattamento delle acqua a causa delle imprecisioni
ad esso associate - solo i sistemi di analisi
biodosimetrica validati sono accettati per garantire
la tutela della salute pubblica.
0
800
1600
Flow (gpm)
Figura 1. UVDIS e dose validate Bioassay. Le dosi sono
state normalizzate (nessuna unità) per mostrare entità
relativa delle prestazioni. (Fonte: Petri, 2005)
LAUVDIS
VALIDAZIONE
(Theoretical Dose)
BIODOSIMETRICA (BIOASSEY)
E’
AMPIAMENTE
ACCETTATA
• Program
is not endorsed
by the USEPA,
nor has it stayed current with advances in
La UV
validazione
biodosimetrica è un processo
technology
per
la
raccolta
datitobasato
sulle reali isprestazioni
• A critical input
the calculation
lamp
deloutput
sistema(Watts),
UV in varie
condizioni
reali. Di
however,
no industryaccepted standard
methodsostenuto
for absolute
conseguenza,
è ampiamente
dai molti
lamp output
measurement
ingegneri,
produttori,
normatoriexists
e redattori di
linee
guida (e.g.
UV Disinfection
• Program
doesNWRI/AwwaRF
not take into account
critical operational parameters such as
hydraulics, mixing, quartz sleeve
transmission, etc. Values are assumed
A differenza dei metodi teorici, come UVDIS 3.1,
la validazione in campo fornisce una valutazione
della reale quantità di raggi UV rilasciati
nell’ambito di: vasta gamma di condizioni
operative, portate e qualità delle acque, come
riassunto nella tabella 1. La validazione in campo
è l’unico modo per considerare accuratamente
l’emissione effettiva delle lampade, la spaziatura
della stesse, efficienza dei ballast, la portata
idraulica, la trasparenza dei tubi di protezione
in quarzo ed altre variabili che influiscono sulle
prestazioni della disinfezione. Il calcolo della
dose teorica è intrinsecamente impreciso perché
non può caratterizzare la distribuzione dei tempi
di residenza di un reattore e l’emissione delle
sue lampade UV.
Si basano sul tempo di ritenzione e l’intensità
teorici, ipotesi che non considerano la diversità
delle configurazioni dei sistemi UV ora disponibili,
come esemplificato nella Tabella 2. Inoltre,
molte ipotesi sono inserite in modelli teorici e
prima che un modello possa essere considerato
FACTSHEET
valido, deve essere confrontato e provato con i
risultati effettivi e prove in campo, il che avviene
raramente e presenta un rischio molto elevato
quando il modello è usato per il dimensionamento
del reattore. La validazione biodosimetrica è
completamente diversa in quanto la metodologia
comporta la prova del reattore in varie condizioni
di qualità delle acque ed i dati empirici raccolti
vengono utilizzati per il dimensionamento del
reattore.
ESEMPIO DI INSTALLAZIONE
Nel 2002, Longmont, Colorado, USA ha installato
un sistema UV concorrente che non è riuscito a
raggiungere il loro limite di disinfezione consentito.
Diversi fattori hanno contribuito al fallimento
del sistema di disinfezione, compreso un errato
criterio di dimensionamento del sistema UV. Nel
2007, l’impianto di trattamento delle acque reflue
ha installato un TrojanUV3000Plus™ (simile alla
Figura 2) dimensionato in base alla validazione
biodosimetrica e da quel momento l’impianto è
stato in grado di soddisfare il limite di disinfezione
in modo affidabile. Ciò evidenzia l’importanza di un
corretto dimensionamento basato sulla validazione
biodosimetrica al fine di garantire le prestazioni di
disinfezione (Youngberg, 2008).
Riferimenti:
Petri, B., Scheible, O.K., Lawryshyn, Y., Robinson, J., Sasges,
M.. UVDIS Requires Validation for Sizing UV Reactors.
HydroQual Inc. & Trojan Technologies Inc.. WEFTEC, 2005.
Hartfelder, J.. Ultraviolet Light Process Model Evaluation. Brown
and Caldwell, 2002.
Youngberg, C., Marko, K.. UV Disinfection for a Real-World
Effluent. Water Environment Federation, March 2008.
Validazione Bioassay (Dose rilasciata)
Validazione Bioassay (Dose rilasciata
• P rove in campo di sistemi a grandezza reale
svolte su una vasta gamma di portate e
parametri di qualità dell’acqua
•D
etermina la dose UV erogata basandosi
sulla reale velocità di inattivazione dei microrganismi che attraversano il reattore
•N
on sono fatte ipotesi sui parametri del
sistema, come intensità della lampada,
miscelazione, corto circuito e prestazioni
idrauliche.
• P rotocolli di validazione sono ben definiti sia
dalla US EPA e NWRI / AwwaRF
• Il programma non è approvato dalla USEPA, né
ha seguito i continui progressi della tecnologia
UV
• Un dato d’ingresso critico per il calcolo è
l’emissione della lampada (watt), e comunque
non esiste un metodo standard certo per la
misura dell’emissione della lampada
• Il programma non tiene conto di parametri
critici operativi quali l’idraulica, la miscelazione, la trasmittanza del tubo in quarzo, ecc.
Tali valori sono assunti e non verificati dal
UVDIS 3,1
Tabella 1. La tabella qui sopra è un breve riassunto delle differenze tra la validazione dei test
biodosimetrici e dei calcoli teorici UVDIS. SCHEDA
sistema UV concorrente
TrojanUV3000Plus™
Metodo di dimensionamento
(n. lampade da 330W)
(n. lampade da 250W)
UVDIS
40
42
Bioassay
Raccomandazioni del
produttore
55
34
48
48
SINTESI
Sistema UV è sottodimensio­nato
in quanto il test biodosimetrico ha
dimostrato che 55 lampade sono
effettiva­mente necessarie per
soddisfare la dose target.
Sistema UV accuratamente
dimensionato sulla base di dati
empirici ed è coperto da una
garanzia di performance a vita
della disinfezione
Tabella 2. I calcoli teorici sovrastimano la dose (vale a dire sottostimare il numero di lampade richiesto) come
si vede in questo studio indipendente (Hartfelder, 2002). COSTANTE FEEDBACK POSITIVO DAL
CLIENTE
“Funziona! Mi stupisce che si possa
abbattere così tanto solo utilizzando la luce.”
“La manutenzione è molto semplice e minimale.
Sta facendo un ottimo lavoro, stiamo ottenendo
buoni risultati sul nostro abbattimento. Amo il
[sistema] UV, davvero”
Media complessiva di soddisfazione
Valutazione con Trojan = 8.8 su 10
Fonte: 2009 Indagine Customer Satisfaction
Figura 2. Il sistema di disinfezione TrojanUV3000Plus™ è
completamente validato da un ente terzo indipendente e supportato da una garanzia di performance di disinfezione a vita.
Gli impianti possono essere certi che il sistema UV di Trojan
dimensionamento è preciso e lavorerà come previsto.
Trojan Technologies Italia, T. 0039.02.39231431, [email protected]
www.trojanuv.com/it
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in Canada, in UE e/o in altri paesi.
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scritto di Trojan Technologies. CS002 I (08/11)