کاربرد انرژی خورشید در ضدعفونی آب

نوع مقاله: علمی-ترویجی

نویسنده

گروه مهندسی ماشین های کشاورزی و مکانیزاسیون، دانشکده مهندسی زراعی و عمران روستایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان،

چکیده

آب برای زندگی انسان حیاتی و تأمین آب آشامیدنی سالم ضروری است. تولید محصولات کشاورزی و غذا بدون آب امکان‌پذیر نیست. خشکسالی‌ سالیان گذشته در کشور لزوم توجه به استفاده صحیح از منابع آب و صرفه‌جویی را بیشتر می‌کند. ضدعفونی برای سالم سازی ضروری و راهکاری مناسب برای کاهش مصرف آب با بازگردان آب آلوده به چرخه مصرف می‌باشد. عوامل بیماری‌زای انسانی و گیاهی زیادی مثل باکتری‌ها، قارچ‌ها، تک‌یاخته‌ها و ویروس‌ها می‌توانند آب را آلوده کنند، اما گرما راهکاری مؤثر برای از بین بردن یا غیرفعال نمودن همه آنهاست. خورشید به عنوان منبعی رایگان، دردسترس، فراوان، پاک و پایدار می‌تواند برای ضدعفونی آب استفاده شود. این موضوع با توجه به پتانسیل مناسب ایران در دریافت انرژی خورشید قابل تأمل است. توسعه و پیشرفت جمع‌کننده‌های خورشیدی موجب شده است پژوهشگران برای ضدعفونی از آنها بهره گیرند. در این مطالعه جمع‌کننده‌های خورشیدی مختلف به کار رفته در ضدعفونی آب، معرفی و عملکرد آنها بررسی شده است. توجه بیش از پیش جوامع به سلامت آب و غذا با تمرکز بر محصولات ارگانیک و عاری از مواد مضر و شیمیایی، جدی شدن مسائل زیست محیطی، لزوم کاهش آلاینده‌ها، اتکا بر منابع انرژی پایدار و بهره‌گیری از پتانسیل‌های موجود در کشور، نوید طلیعه‌ای روشن برای ضدعفونی آب با انرژی خورشید در آینده را می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


1- منابع

 

[1] P. Aniruddha Bhalchandra and K. Jyoti Kishen, Drinking Water Disinfection Techniques. Boca Raton, Florida, USA: CRC Press, 2013.

[2] WHO and UNICEF, Progress on Sanitation and Drinking Water: 2017 Update and MDG Assessment. Geneva, Switzerland: World Health Organization, 2017.

[3] T. Moss, et al., Towards new scenarios for analysis of emissions, climate change, impacts, and response strategies. Intergovernmental Panel on Climate Change, Geneva, 2008.

[4] L. Lu, Z. Wang, and P. Shi, Mapping Cold Wave Risk of the World, World Atlas of Natural Disaster Risk. Beijing Normal University Press: Springer, 2015.

[5] J. Andreu, et al., Drought: research and science-policy interfacing. London, UK: CRC Press, 2015.

[6] ح. صمدی بروجنی و ع. ابراهیمی، پیامدهای خشکسالی و راههای مقابله با آن، شهرکرد: مرکز تحقیقات منابع آب-دانشگاه شهرکرد، 1389.

[7] سازمان انرژی های تجدیدپذیر و بهره وری انرژی برق(ساتبا). پتانسیل تابش در ایران، تاریخ دسترسی: 30 آبان 1397،

http://www.satba.gov.ir/br/sun/potentialپتانسیل-تابش-و-نقشه-تابش-خورشید-در-ایران.

[8] ن. هوشنگی، ع.ا. آل شیخ، و ح. هلالی، بررسی منطقه ای پتانسیل تابش خورشیدی با ارزیابی و بهینه سازی روش های درون یابی در سطح کشور ایران، فصلنامه برنامه ریزی منطقه ای، سال چهارم، شماره 16، صفحه 16-1، 1393.

[9] The World Bank Group. Global Solar Atlas, Accessed: October 24, 2018, Available from: https://globalsolaratlas.info/downloads/world, 2018.

[10] C. Binnie and M. Kimber, Basic Water Treatment. Fifth edition, London: ICE publishing, 2013.

[11] K.J. Howe, et al., Principles of Water Treatment. Hoboken, New Jersey: Wiley, 2012.

[12] J.D. Burch and K.E. Thomas, An Overview of Water Disinfection in Developing Countries and the Potential for Solar Thermal Water Pasteurization. Golden, Colorado: National Renewable Energy Laboratory, 1998.

[13] N.G. Pizzi, Water Treatment. American Water Works Association, 2010.

[14] USEPA, Ultraviolet Disinfection Guidance Manual. Washington, DC: United Environmental States Protection Agency, 2003.

[15] J.R. Bolton and C.A. Cotton, The Ultraviolet Disinfection Handbook. First Edition, Denver, USA: American Water Works Association, 2008.

[16] WHO, IRAC monograhs on the evaluation of carcinogenic risks to humas solar and ultraviolet radiation. Vol. 55. Geneva, Switzerland: International Agency for Research on Cancer by the Secretariat of the World Health Organization, 1992.

[17] C.S. Zerefos and A.F. Bais, Solar Ultraviolet Radiation: Modelling, Measurements and Effects. Springer Berlin Heidelberg, 1997.

[18] Temis. Clear sky UV index.  Accessed 20 October 2018, Available from: http://www.temis.nl/index.php.

[19] ع. موقری و م. خسروی، محاسبه، ارزیابی و تحلیل توزیع مکانی شاخص پرتو فرابنفش در گستره ایران. نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، جلد 14، شماره 34، صفحه 213-195.

[20] N. Bansal, et al., Solar sterilization of water, Solar energy, Vol.  40, No. 1, pp. 35-39, 1988.

[21] S.K. Hameed and I. Ahmad, Solar sterilization of water, Renewable Energy, Vol.  12, No. 3, pp. 321-324, 1997.

[22] A. Jorgensen, et al., Decontamination of drinking water by direct heating in solar panels, Journal of Applied Microbiology, Vol.  85, No. 3, pp. 441-447, 1998.

[23] T.S. Saitoh and H.H. El-Ghetany, A pilot solar water disinfecting system: performance analysis and testing, Solar Energy, Vol.  72, No. 3, pp. 261-269, 2002.

[24] L.F. Caslake, et al., Disinfection of contaminated water by using solar irradiation, Applied and Environmental Microbiology, Vol.  70, No. 2, pp. 1145-1151, 2004.

[25] J. Dietl, et al. A novel type of thermal solar water disinfection unit. Darmstadt, Germany: Darmstadt University, 2015

[26] Y. Tripanagnostopoulos and M.C. Rocamora. Use of solar thermal collectors for disinfection of greenhouse hydroponic water. in International symposium on high technology for greenhouse system management: Greensys 2007 801. Naples, Italy: ISHS, 2008

[27] A. Abdel Dayem, et al., Thermal performance and biological evaluation of solar water disinfection systems using parabolic trough collectors, Desalination and Water Treatment, Vol.  36, No. 1-3, pp. 119-128, 2011.

[28] R. Bigoni, et al., Solar water disinfection by a Parabolic Trough Concentrator (PTC): flow-cytometric analysisof bacterial inactivation, Journal of Cleaner Production, Vol.  67, No. pp. 62-71, 2014.

[29] A. Yazdanbakhsh, et al., Accelerating the solar disinfection process of water using modified compound parabolic concentrators (CPCs) mirror, Desalination and Water Treatment, Vol.  2016, No. pp. 1-9, 2016.

[30] J. Choi, C.G. Park, and J. Yoon, Application of an electrochemical chlorine-generation system combined with solar energy as appropriate technology for water disinfection, Transactions of The Royal Society of Tropical Medicine and Hygiene, Vol.  107, No. 2, pp. 124-128, 2013.

[31] N. Pichel, M. Vivar, and M. Fuentes, Performance analysis of a solar photovoltaic hybrid system for electricity generation and simultaneous water disinfection of wild bacteria strains, Applied Energy, Vol.  171, No. pp. 103-112, 2016.

[32] Y. Wang, et al., Photovoltaic and disinfection performance study of a hybrid photovoltaic-solar water disinfection system, Energy, Vol.  106, No. pp. 757-764, 2016.

[33] W.S. Duff and D. Hodgson. A SolarWater Purification System. in 2001 International Solar Energy Society Congress. Adelaide, Australia, 2001

[34] A. Acra, et al., Water disinfection by solar radiation: assessment and application. Ottawa, Canada: International Development Research Centre, 1990.

[35] P. Fernández, et al., Water disinfection by solar photocatalysis using compound parabolic collectors, Catalysis Today, Vol.  101, No. 3, pp. 345-352, 2005.

[36] P. Fernández-Ibáñez, et al., Photocatalytic disinfection of natural well water contaminated by Fusarium solani using TiO 2 slurry in solar CPC photo-reactors, Catalysis Today, Vol.  144, No. 1, pp. 62-68, 2009.

[37] E. Ubomba‐Jaswa, et al., Investigating the microbial inactivation efficiency of a 25 L batch solar disinfection (SODIS) reactorenhanced with a compound parabolic collector (CPC) for household use, Journal of Chemical Technology and Biotechnology, Vol.  85, No. 8, pp. 1028-1037, 2010.

[38] H. Gómez-Couso, et al., Comparison of different solar reactors for household disinfection of drinking water in developing countries: evaluation of their efficacy in relation to the waterborne enteropathogen Cryptosporidium parvum, Transactions of the Royal Society of Tropical Medicine and Hygiene, Vol.  106, No. 11, pp. 645-652, 2012.

[39] E.G. Mbonimpa, B. Vadheim, and E.R. Blatchley, Continuous-flow solar UVB disinfection reactor for drinking water, Water research, Vol.  46, No. 7, pp. 2344-2354, 2012.

[40] N. Ahmad, M. Gondal, and A.K. Sheikh, Comparative study of different solar-based photo catalytic reactors for disinfection of contaminated water, Desalination and Water Treatment, Vol.  2015, No. pp. 1-8, 2015.

[41] S. Amara, et al., Legionella disinfection by solar concentrator system, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol.  70, No. pp. 786-792, 2017.