การจำแนกประเภทและการทำงานของอุปกรณ์ฆ่าเชื้อด้วยรังสีอัลตราไวโอเลตในระบบการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำแบบหมุนเวียน

ระบบฆ่าเชื้อการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำแบบหมุนเวียน

ในระบบการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำแบบหมุนเวียน ภัยคุกคามจากแบคทีเรียและไวรัสไม่ควรถูกประเมินต่ำเกินไป แบคทีเรียบริโภคปริมาณออกซิเจนที่ละลายในน้ำเป็นจำนวนมาก ส่งผลให้สัตว์น้ำที่เลี้ยงขาดออกซิเจน เติบโตช้า และอาจตายได้ เช่น แบคทีเรียโรคติดเชื้อต่าง ๆ เช่น  Flavobacterium columnare และ Aeromonas hydrophila สามารถก่อให้เกิดโรค เช่น โรคเนื้อเยื่อเหงือกเน่าและโรคโลหิตเป็นพิษในสัตว์น้ำที่เลี้ยง ซึ่งนำไปสู่การตายในวงกว้างและการสูญเสียทางเศรษฐกิจอย่างมากสำหรับผู้เพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ การติดเชื้อไวรัสมีลักษณะเด่นคือการแพร่กระจายอย่างรวดเร็วและความยากในการควบคุม ซึ่งสามารถติดเชื้อสัตว์น้ำจำนวนมากรวมภายในระยะเวลาอันสั้น ทำลายการทำงานของระบบสรีรวิทยา และส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อประสิทธิภาพของการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ

รังสีอัลตราไวโอเลต (UV) และโอโซน มีประสิทธิภาพสูงในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียและไวรัส รังสี UV เข้าไปทะลุเยื่อหุ้มเซลล์ของจุลินทรีย์ผ่านคลื่นแสงรังสีที่แรง ไปถึงนิวเคลียสและทำลายโครงสร้างดับเบิลเฮลิกซ์ของ DNA ไม่ให้แบคทีเรียสามารถสืบพันธุ์ได้ ส่งผลให้แบคทีเรียตาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับจุลินทรีย์ในน้ำที่ลอยอยู่ในสถานะแขวน โอโซนซึ่งมีคุณสมบัติออกซิเดชันสูง จะทำปฏิกิริยาอย่างรวดเร็วกับแบคทีเรียและไวรัส ทำลายออร์แกเนลล์ DNA และ RNA และเปลี่ยนแปลงความพรุนของเยื่อหุ้มเซลล์ ส่งผลให้เกิดการแตกของเซลล์และตาย นอกจากนี้ยังสามารถฆ่าจุลินทรีย์หลายชนิด เช่น แบคทีเรียเซลล์เดี่ยว สปอร์ ไวรัส และรา ด้วยคุณสมบัติการกระจายตัวที่ดี โอโซนสามารถฆ่าเชื้อในน้ำเพาะเลี้ยงทั้งหมดโดยไม่มีจุดบอด

การฆ่าเชื้อด้วยรังสี UV

1. การจัดหมวดหมู่ตามวิธีการติดตั้ง

หลอดไฟฆ่าเชื้อด้วย UV สามารถจัดประเภทได้เป็นสองแบบตามวิธีการติดตั้ง: ติดตั้งบนท่อและติดตั้งในช่อง:

• หลอดฆ่าเชื้อด้วยรังสี UV แบบติดท่อ มักจะติดตั้งภายในท่อจ่ายน้ำของระบบการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำแบบหมุนเวียน น้ำไหลผ่านส่วนของท่อที่มีหลอดฆ่าเชื้อ ทำให้มีการสัมผัสระหว่างน้ำกับแสง UV อย่างเต็มที่ ซึ่งสามารถฆ่าเชื้อน้ำที่กำลังไหลได้อย่างมีประสิทธิภาพ ข้อดีของมันคือโครงสร้างกะทัดรัดที่สามารถบูรณาการเข้ากับระบบท่อได้ดี เหมาะสำหรับการฆ่าเชื้อน้ำในสถานการณ์ที่มีอัตราการไหลไม่มาก

• หลอดฆ่าเชื้อด้วยรังสี UV แบบติดช่องทาง มักจะติดตั้งเหนือหรือที่ด้านข้างของช่องทางน้ำเปิดที่มีความกว้างและความลึกเฉพาะ ทำหน้าที่ฉายแสงและฆ่าเชื้อน้ำที่ไหลผ่านช่องทางน้ำ สามารถครอบคลุมพื้นที่น้ำขนาดใหญ่ เหมาะสำหรับการจัดการน้ำที่มีอัตราการไหลสูงและแหล่งน้ำเปิด รับรองว่าพื้นที่น้ำขนาดใหญ่จะถูกฉายด้วยแสง UV อย่างมีประสิทธิภาพเพื่อรักษามาตรฐานการฆ่าเชื้อ

2. การแบ่งประเภทตามความแรงของแรงดันไฟฟ้า

หลอดไฟฆ่าเชื้อด้วยรังสี UV แบ่งออกเป็นสองประเภทตามความเข้มของแรงดันไฟฟ้า: ชนิดแรงดันต่ำและชนิดแรงดันปานกลาง:

หลอดไฟฆ่าเชื้อด้วยรังสี UV ชนิดแรงดันต่ำ (LP) ทำงานที่แรงดันไฟฟ้าค่อนข้างต่ำและมักจะสร้างแสง UV ความยาวคลื่นเดียว โดยส่วนใหญ่อยู่ที่ประมาณ 254 นาโนเมตร ความยาวคลื่นนี้มีผลในการฆ่าเชื้อโรคอย่างมาก มีการใช้พลังงานต่ำ และมีเสถียรภาพที่ดี อย่างไรก็ตาม พลังงานของมันค่อนข้างจำกัด ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในขนาดเล็กหรือสถานที่ที่ไม่ต้องการความเข้มข้นของการฆ่าเชื้อสูงมาก

หลอดฆ่าเชื้อด้วยรังสี UV แบบความดันปานกลาง (MP) ทำงานที่แรงดันไฟฟ้าสูงกว่า โดยสร้างแสง UV หลายความยาวคลื่น ซึ่งครอบคลุมพื้นที่กว้างและมีประสิทธิภาพในการฆ่าเชื้อสูงกว่า มีกำลังไฟฟ้าสูง ทำให้สามารถบำบัดน้ำที่มีการไหลเวียนมากและมีมลพิษสูงได้อย่างรวดเร็ว อย่างไรก็ตาม พวกมันใช้พลังงานมากกว่าและมีต้นทุนของอุปกรณ์สูงกว่า ทำให้ถูกใช้งานในระบบการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำแบบหมุนเวียนขนาดใหญ่ที่มีข้อกำหนดสูงในด้านประสิทธิภาพของการฆ่าเชื้อและความจุในการบำบัด

3. หลักการและปัจจัยที่ส่งผลต่อการฆ่าเชื้อด้วยรังสี UV

แสงยูวีเป็นประเภทหนึ่งของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งแบ่งออกเป็นหลายช่วงความยาวคลื่น ช่วงที่ใช้สำหรับการฆ่าเชื้อหลักคือช่วง UVC (200-280 นาโนเมตร) โดยความยาวคลื่นประมาณ 254 นาโนเมตรเป็นความยาวคลื่นที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดสำหรับการทำลายเชื้อโรค เมื่อน้ำที่หมุนเวียนและบรรจุจุลินทรีย์ เช่น แบคทีเรีย ไหลผ่านพื้นที่ฉายแสงของหลอดไฟฆ่าเชื้อด้วยแสงยูวี เอนเนอร์จีของโฟตอนยูวีจะถูกดูดซึมโดยสารพันธุกรรม (เช่น DNA หรือ RNA) ในเซลล์จุลินทรีย์ พันธะเคมีในสารพันธุกรรมเหล่านี้จะแตกออกหลังจากดูดซึมพลังงานยูวีเพียงพอ เช่น พันธะไฮโดรเจนในโครงสร้างเกลียวคู่ของ DNA จะถูกทำลาย ส่งผลให้กระบวนการทางพันธุกรรม เช่น การคัดลอกและการถอดรหัส ถูกรบกวน ซึ่งป้องกันไม่ให้จุลินทรีย์ เช่น แบคทีเรีย สามารถเพิ่มจำนวนได้ ส่งผลให้จุลินทรีย์ตาย และทำให้น้ำที่หมุนเวียนสะอาดและปลอดภัย สร้างสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมสำหรับการเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิตที่เลี้ยง

ปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของการฆ่าเชื้อด้วยรังสี UV ในระบบการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำแบบหมุนเวียนมีดังนี้:

1.ปริมาณรังสี UV

ปริมาณรังสี UV ซึ่งกำหนดโดยความเข้มของรังสี UV และเวลาในการฉายแสง มีความสำคัญต่อประสิทธิภาพในการฆ่าเชื้อ หากปริมาณไม่เพียงพอจะไม่สามารถทำลายโครงสร้าง DNA หรือ RNA ของจุลินทรีย์ เช่น แบคทีเรียและไวรัส ซึ่งจะส่งผลให้การฆ่าเชื้อไม่มีประสิทธิภาพ เฉพาะเมื่อได้รับปริมาณตามที่จุลินทรีย์เป้าหมายต้องการเท่านั้น จึงจะสามารถรับประกันอัตราการฆ่าเชื้อที่ดีได้

2.ความขุ่นของน้ำ

สารแขวนลอยและอนุภาคอินทรีย์ในน้ำเพิ่มความขุ่นของน้ำ อนุภาคเหล่านี้กระจายและดูดซับแสง UV ทำให้แสงไม่สามารถทะลุผ่านน้ำได้ และลดการสัมผัสจริงของจุลินทรีย์กับแสง UV ส่งผลให้ประสิทธิภาพในการฆ่าเชื้อลดลง ยิ่งความขุ่นสูงมากเท่าไร แสง UV ก็จะถูกบ่อนทำลายมากขึ้น และความสามารถในการฆ่าเชื้อก็จะแย่ลง

• อัตราการไหลของน้ำ

อัตราการไหลของน้ำที่เร็วเกินไปทำให้เวลาที่จุลชีพอยู่ในเขตการฉายรังสี UV ลดลง ซึ่งป้องกันไม่ให้พวกมันได้รับปริมาณรังสี UV ที่เพียงพอและนำไปสู่การฆ่าเชื้อที่ไม่สมบูรณ์ อัตราการไหลที่ช้าเกินไป ในขณะที่ยืนยันเวลาการฉายรังสี อาจส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพโดยรวมของระบบหมุนเวียนน้ำ

• ชนิดของจุลชีพ

จุลชีพแต่ละชนิดมีความทนทานต่อแสง UV แตกต่างกัน เช่น สปอร์แบคทีเรีย เนื่องจากโครงสร้างพิเศษของมัน มีความต้านทานต่อการฉายรังสี UV มากกว่าเซลล์แบคทีเรียทั่วไป และไวรัสที่ไม่มีโครงสร้างเซลล์ ก็มีความไวต่อรังสี UV แตกต่างจากแบคทีเรีย ดังนั้น ชนิดของจุลชีพที่มีอยู่จะส่งผลต่อประสิทธิภาพของการฆ่าเชื้อ

• ระดับการเสื่อมสภาพของหลอดไฟ

เมื่อเวลาการใช้งานเพิ่มขึ้น ประสิทธิภาพการส่องสว่างของหลอดไฟ UV จะลดลงอย่างค่อยเป็นค่อยไป ส่งผลให้ความเข้มของรังสี UV และปริมาณการฆ่าเชื้อที่มีประสิทธิภาพลดลง ซึ่งจะทำให้ประสิทธิภาพในการฆ่าเชื้อลดลงเมื่อเปรียบเทียบกับตอนที่ติดตั้งหลอดไฟใหม่