순환 양식 시스템(RAS)에 적합한 UV 소독 시스템을 선택하는 방법
유엔식량농업기구(FAO) 보고서에 따르면 양식업은 세계에서 가장 빠르게 성장하는 식품 생산 부문입니다. FAO의 보고서에 따르면 2030년까지 세계는 2016년보다 20% 더 많은 어류를 먹을 것이라고 합니다. 그때까지 양식업 생산량은 1억 900만 톤에 달할 것으로 예상되며 이는 2016년에 비해 37%의 성장률입니다.
이는 순환 양식 시스템(RAS)의 양식을 포함하여 육상 기반 양식의 성장으로 이어질 것입니다. RAS는 다음과 같은 기능을 통해 양식업의 미래에 훨씬 더 큰 역할을 할 것입니다.
·양식어류 도주 위협 최소화
·질병 및 기생충 방제 개선
·수질 관리 개선
·환경의 영양소 방출 제어 개선
종종 고밀도로 탱크의 통제된 환경에서 자라는 물고기는 수질 및 장비 성능에 대한 높은 요구 사항을 설정합니다.
순환 양식 시스템(RAS)에서 유입수의 미생물학적 안전성은 통제된 환경에 질병이 유입되지 않도록 하는 데 매우 중요합니다. 이는 상당한 경제적 손실을 초래할 수 있는 고부가가치 생산에 큰 위협이 되기 때문입니다. 취수원을 보호하기 위해 일반적으로 사용되는 소독 방법은 수많은 장점으로 인해 자외선(UV) 소독입니다.
올바른 UV 소독 시스템을 선택하는 데 도움이 되는 5가지 핵심 요소는 다음과 같습니다.
1. UV 처리 전 충분한 사전 여과 확인
UV 소독은 병원성 미생물에 대한 매우 효과적인 방법입니다. 그러나 많은 경우에 UV는 UV 처리 전에 충분한 사전 여과가 필요합니다. 더 큰 입자와 고형물은 잠재적으로 유해한 미생물에 대한 그림자 효과(차폐)를 생성하여 필요한 UVC 빛 노출을 받지 못하도록 방지할 수 있습니다.
정확한 사전 여과 방법과 메쉬/공극 크기는 유속, 부유 물질의 수, 취수 유형 및 UV 투과율과 같은 많은 요인에 따라 달라집니다. UV 투과율(UVT)은 254nm의 파장에서 물 샘플(종종 10mm)을 통과하는 빛의 비율을 측정하여 UV 소독의 효과를 설명합니다.
UVT는 바닷물, 기수, 담수 및 취수 위치에 따라 크게 다를 수 있습니다. 예를 들어, 지표수는 스코틀랜드와 노르웨이의 많은 곳에서 부식질 물질로 착색되어 있습니다. 60% 미만의 UVT 값은 취수에 대해 드문 일이 아니며, 이는 RAS의 UVT가 훨씬 더 낮음을 의미합니다.
박테리아와 바이러스는 크기도 다양하므로 사전 여과를 설계할 때 고려해야 합니다. 특히 연어 양식업에서는 최대 4log(바이러스 제거)까지 수중 박테리아 및 바이러스를 제거할 수 있는 한외여과(UF) 시스템에 대한 수요가 증가하고 있습니다. UV 치료와 한외여과를 결합하면 서로를 보완하면서 질병에 대한 이른바 '이중 장벽'을 만들 수 있습니다.
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2. 흡기 UV 시스템의 정확한 크기
UV 시스템의 정확한 크기는 취수 처리 시스템의 미생물에 대한 보호 '방화벽'을 제공하는 가장 중요한 요소입니다. 올바른 크기 지정에는 올바르게 적용된 UV 선량, 램프 기술, UV 시스템의 수압 효율성 및 양식 섭취에 사용할 승인을 비롯한 여러 요소가 포함됩니다.
올바른 UV 선량을 적용하는 방법
UV 조사는 미생물의 DNA와 RNA를 손상시켜 미생물을 비활성화시켜 번식을 막고 감염을 유발합니다. UV에 의한 미생물의 비활성화 능력은 적용된 UV 선량(플루언스라고도 함)에 따라 달라지며 일반적으로 mJ/cm2 또는 J/m2로, UV 광 강도, 체류 시간 및 물을 통한 UV 투과율의 곱입니다. DNA 흡광도는 200 – 300 nm의 살균 범위 사이에서 높기 때문에 254 nm에서 효율적인 1차 소독이 이루어집니다.
세포에는 DNA/RNA의 손상을 복구하는 메커니즘이 있습니다. 미생물에 적용되는 UV 선량이 낮을수록 광활성화(광촉매 복구) 및 암흑 공간 복구 메커니즘의 가능성이 높아집니다. 그러나 연구에 따르면 일반적인 UV 램프 기술을 사용하여 15mJ/cm2의 UV 선량 이상에서는 광활성화 가능성이 거의 없습니다.
농장으로 들어오는 물을 효과적으로 소독하기 위해서는 목표 UV 선량을 이해하는 것이 중요합니다. 일반적으로 박테리아는 대부분의 다른 바이러스보다 자외선에 더 민감합니다. 예를 들어 연어 산업에서 최소 3 log(99.9%) 감소가 있는 가장 일반적으로 표적이 되는 미생물은 다음과 같습니다.
·전염성 췌장 괴사 바이러스(IPNV)
·아에로모나스 살모니시다
·비브리오 앵귈라룸
·전염성 연어 빈혈 바이러스(ISAV)
·비브리오 살모니시다
·예르시니아 루케리
IPNV는 또한 과학 문헌에 보고된 가장 UV 저항성이 있는 바이러스 중 하나이며 최소 246mJ/cm2의 UV 선량이 필요합니다.
취수 UV 시스템에 가장 적합한 램프 기술을 선택하는 방법
아말감 저압 고출력 UV 램프(LPHO)를 기반으로 하는 UV 시스템은 253,7 nm에서 단색 UV 조사를 제공하므로 양식업 소독에 가장 일반적으로 적용되는 시스템입니다. 저압 램프 기술을 기반으로 하는 UV 조사는 잔류 오존을 파괴하는 데에도 적용할 수 있습니다. 오존 잔류물은 250 – 260 nm의 파장 사이의 UV 광선으로 파괴됩니다.
더 넓은 스펙트럼(200 – 400 nm)에서 UV 광을 공급하는 중압 램프 기술을 기반으로 하는 UV 시스템도 사용할 수 있지만 연속 작동 시 더 높은 운영 비용으로 인해 육상 양식에서 소독에 일반적으로 사용되지 않습니다.
아말감 저압 고출력 램프(LPHO)에 비해 중압(MP) 램프는 2~3배 더 많은 전력이 필요한 LPHO 램프보다 살균 광 출력 단위당 더 많은 전기 에너지를 소비합니다. MP 램프는 일반적으로 입력 와트의 최대 15%만 사용 가능한 UV-C 와트로 변환하는 반면 저압 램프는 최대 40%의 효율을 낼 수 있습니다. 또한 MP 램프의 더 높은 작동 온도(최대 900°C)는 석영 슬리브의 오염을 증가시킬 수 있습니다. 이것은 슬리브 청소의 필요성을 증가시켜 램프 슬리브 및 센서 창과 같은 오염된 구성 요소를 교체하는 빈도를 높입니다.
MP 램프 기술을 기반으로 하는 UV 시스템은 작은 설치 공간에서 높은 UV 강도가 필요한 애플리케이션에 장점이 있습니다. 가장 좋은 예는 유정 설치뿐만 아니라 설치 공간이 매우 제한적이고 연속 작동이 필요하지 않은 기타 응용 프로그램입니다.
특정 UV 램프 기술을 기반으로 하는 UV 시스템 사용 결정은 UV 램프 특성과 특히 현장별 조건을 고려하여 작동 및 설계상의 이점에 따라 결정되어야 합니다.
UV 시스템의 최적 유압 효율 보장
수압 효율은 최소한의 압력 강하로 챔버를 통과하는 모든 가능한 병원균에 대해 최적의 균등한 UV 노출을 의미합니다.
물의 균일한 혼합을 달성하는 것과 관련된 문제는 종종 잘못된 반응기 구성과 물의 특성과 일치하지 않는 UV 램프 구성으로 인해 UV 반응기 전체에서 최적화되지 않은 유속의 결과입니다. 예를 들어, 입구 흐름과 교차하여 배열된 UV 램프는 UV 램프의 양쪽과 반응기 벽의 측면 근처에서 매우 짧은 체류 시간을 초래합니다.
유입구 흐름과 평행하게 배열된 UV 램프는 체류 시간을 연장하여 흐름을 보다 균일하게 분포시켜 이상적인 성능에 가까운 균일한 선량 분포를 유도합니다.
UV 선량을 더욱 증가시키기 위한 균일한 혼합은 종종 가이드의 내부 배플을 사용하여 강화됩니다. UV 반응기 내 물의 최종 수리학적 거동은 위의 이미지와 같이 전산유체역학(CFD analysis)을 사용하여 분석됩니다.
요약하자면, 다양한 반응기 구성과 성능 비율에 의해 전달되는 전체 UV 선량은 다양한 UV 램프 강도뿐만 아니라 다양한 물 UV 투과율 및 유속으로 인해 변동될 것입니다.
양식용 UV 시스템 승인 획득
전 세계적으로 수많은 UV 시스템 제조업체가 있기 때문에 제조업체 제품의 유효성을 보장하기 위해 신뢰할 수 있는 회사에서 제공하는 인증서가 화제가 되고 있습니다.
AGUA TOPONE은 노르웨이 수의학 연구소(NVI)의 공식 승인을 받았습니다. NVI는 생물의학 연구 기관이자 어류 및 육상 동물의 생물보안 분야에서 국가를 선도하는 전문 센터입니다.
또한 이 기술은 EU ETV(Environmental Technology Verification) 프로그램을 통해 수처리용으로 검증되었습니다. ETV는 환경기술 성능이 과학적으로 검증되었음을 확인하기 위해 테스트 결과를 사용하여 자격을 갖춘 제3자를 통해 기술을 검증하는 검증입니다.
3. UV 소독 시스템의 운영 최적화
UV 소독 시스템의 운영 최적화를 조사하는 것은 비용 효율성, 시간 절약 및 보안 강화와 같은 여러 요소에 유익합니다.
중요한 경제적 측면은 필요한 UV 선량 수준을 유지하면서 에너지 효율적인 방식으로 UV 시스템을 실행하는 방법을 찾는 것입니다. UV 시스템은 유입되는 물의 흐름과 목표 UV 선량에 따라 실행되어야 합니다. 예를 들어, 유속이 최고에 도달하지 않은 경우 UV 시스템은 목표 UV 선량을 유지하면서 에너지를 절약하기 위해 램프를 흐리게 할 수 있어야 합니다. 이 기능은 '도즈 페이싱(dose pacing)'이라고도 합니다. 또한 오류가 발생한 경우 흐름을 중지하도록 흐름 릴레이에 신호를 줄 수 있어야 합니다.
NVI 승인에 따르면 UV 장치를 통한 물의 흐름을 제어하는 밸브 또는 유사한 장치에 흐름 릴레이를 연결해야 합니다.
UV 소독 시스템 성능을 모니터링하는 방법
UV 시스템은 반응기 내부의 상태를 모니터링하기 위해 적절한 모니터링 시스템을 갖추고 있어야 합니다. UV 강도, 유속, 램프 작동 시간, UV 선량, 개별 UV 램프 성능 및 챔버 온도는 시스템의 PLC에 의해 지속적으로 모니터링되어야 합니다. 또한 다음 데이터는 최소한으로 로그에 보관해야 합니다.
·날짜와 시간
·온도
·조도 값
·UV 선량
·전류 흐름
·최대 허용 유량
·UV 선량 설정점
UV 소독 시스템에서 자동 와이핑 시스템의 성능 영향
앞서 언급했듯이 유입되는 물의 특성은 크게 다를 수 있습니다. UV 램프를 보호하는 석영 슬리브에 침전물이 있으면 UV 시스템은 최적의 소독 기능을 잃게 됩니다.
물의 출처에 따라 다양한 유형의 오염이 있습니다. 일반적으로 강력한 고급 자동 와이퍼 시스템은 CIP(Clean-in-Place) 화학 세척이 필요 없는 가장 끈질긴 스케일링에도 효과적입니다. 이를 통해 시스템을 계속 작동시키면서 유해 화학 물질 취급, 추가 비용, 가동 중지 시간 및 운영 비용을 제거할 수 있습니다.
UV 반응기 및 제어 캐비닛에 적합한 재료를 선택하는 방법
취수원에 따라 염분이나 공기 습도로 인해 환경이 매우 부식될 수 있습니다. 이것은 UV 반응기 및 제어 캐비닛에서 일반적으로 사용되는 재료에 대한 까다로운 설정이 될 수 있습니다.
AGUA TOPONE은 부식되지 않는 구조로 인해 따뜻한 해수 응용 분야에 적합한 내성 소재인 UV 안정화 폴리프로필렌(PP)을 개발했습니다. 차가운 해수 및 담수 적용을 위해 AGUA TOPONE은 내부 및 외부 전해 연마 SS316L로 만들어집니다. 이를 통해 외부의 내식성이 향상되고 내부의 내부 반사로 인해 UV 광 성능이 향상됩니다.
모든 제어 캐비닛은 수동 또는 능동 냉각 기능이 있는 GFRP(유리 섬유 강화 플라스틱)로 제작되어 캐비닛 내부가 외부 요인으로부터 보호됩니다.
4.자외선 살균시스템 유지관리
효과적인 UV 소독을 위해서는 UV 시스템의 정기 유지 관리가 필요합니다. 유지 관리 빈도는 전원 공급 장치, 견고성 및 시스템의 신뢰성에 따라 제조업체마다 크게 다릅니다.
모든 AGUA TOPONEUV 시스템은 뛰어난 작동 편의성을 제공하는 견고하고 내구성 있는 구성 요소를 사용하여 최소한의 유지 관리가 필요하도록 설계되었습니다. 수십 년에 걸친 연구, 개발 및 혁신을 통해 고객에게 설치 및 운영 비용이 저렴할 뿐만 아니라 유지 관리가 필요 없어 비전문가도 사용할 수 있는 안정적인 시스템을 제공할 수 있었습니다.
5. 제조사와 최종 고객 간의 적절한 커뮤니케이션
마지막으로 중요한 것은 UV 시스템 제조업체와 RAS 시스템 운영자 간의 적절한 의사 소통의 중요성을 과소 평가할 수 없다는 것입니다.
완전한 기술 지원을 제공하는 공급업체를 선택하는 것은 신속한 운영 지원이 필요한 긴급 상황에서 매우 중요합니다. 이는 시간대에 관계없이 기술 엔지니어를 지원할 준비가 되어 있는 24시간 지원의 필요성을 강조합니다.
AGUA TOPONE은 요구 사항 설정에서 지속적인 운영 프로세스에 이르기까지 전체 프로세스에 걸쳐 고객에게 포괄적인 지원을 제공하는 UV 소독 시스템 제조업체입니다. 우리의 책임은 시스템이 전송되는 즉시 멈추지 않습니다.
저희가 귀하를 도울 수 있는 방법에 대한 자세한 정보를 원하시면 언제든지 저희에게 연락하십시오.
