تصميم وتطبيق منظومة تعقيم المياه باستخدام الاشعاع الشمسي == Designing and Implementing a Water Disinfection System by Solar Radiation
Author name:
عبد الوهاب حسين محمد علي العبيدي
Supervisor name:
حسن هاشم سلمان | خليل مصطفى خماس
General topic:
Meteorology
Specific topic:
Atmospheric Sciences
Degree:
Doctorate
University:
Mustansiriyah University - College Of Science - Department Of Atmospheric Sciences
Language:
English
University location:
Baghdad
First pages:
32T84 - p.pdf
Abstract:
تم العمل بهذه الاطروحة لتصميم وتطبيق منظومة عملية تعمل على تعقيم ماء الشرب باستخدام الاشعة الشمسية المتوفرة في قطرنا بشكل واسع، وباقل التكاليف لاستخدامها في البيوت العراقية وخاصة تلك التي تقع في القرى والارياف والمناطق النائية. الخطوة الاولى كانت الاعداد لنظام بسيط لهذه المنظومة، والخطوة الثانية كانت تحضير الحاويات الملائمة لهذه المنظومة وتجهيزها بنماذج الماء الخام(الملوث) وتعريضه للاشعاع الشمسي.لقد تم اجراء اكتر من 25 تجربة لاختبار تاثير مختلف المتغيرات الجوية على عملية تعقيم ماء الشرب باستخدام الاشعاع الشمسي,وتاثير هذه المتغيرات على كفاءة قتل مجموعة البكتريا القولونية، القولونية البرازية والقولونية بالاشعاع الشمسي. هذه المتغيرات هي : درجة الحرارة، الاشعاع الشمسي، الوان حاويات المنظومة، المطر والغيوم والعواصف الرملية. وقد تم مقارنة نتائج هذه التجارب باستخدام الاشعاع الشمسي والحرارة مع نتائج التجارب التي استخدمت فيها الحرارة فقط.وقد كانت نتائج هذه التجارب كما يلي : 1 - ان قيمة الاشعاع الشمسي الساقط على مدينة بغداد للفترة من 22 مايس 2009 ولغاية 4 تموز 2010 ودرجات الحراة المسجلة عن طريق المحطة الانوائية والثرموميتر الموجودعلى سطح المنظومة، كانت طيلة هذه الفترة اعلى من الحد الادنى المطلوب لتعقيم الماء باستخدام الاشعاع الشمسي ,باستثناء ايام الشتاء المحددة بشهري تشرين الثاني وكانون الاول. والمعالجة خلال هذه الفترة كانت تتم عن طريق زيادة الفترة الزمنية لتعريض النموذج للاشعاع من 6 ساعات الى 48 ساعة.2 - اظهرت نتائج التجارب بوضوح تاثير عكورة الماء على عملي التعقيم باستخدام الاشعاع الشمسي,حيث يتم تركيد(ترسيب) الجسيمات الدقيقة العالقة قبل التعريض للاشعاع الشمسي، وبهذه الخطوة يتم التخلص من حولي 90% من العدد الكلي لجميع المجموعات من الكائنات الحية الدقيقة العالقة مع الجسيمات.3 - اظهرت نتائج التجارب الى ان هناك ترابط وتازر بين الاشعاع الشمسي ودرجة الحرارة، واظهرت احدى التجارب في الصيف انه قد تم قتل كل مجموعة البكتريا الموجودة في النموذج 100% يعد التعريض للاشعاع والحرارة معا، الا انه يم يتم الوصول الى هذه النتيجة بتعريض هذا النموذج للحرارة فقط.4 - عندما يكون الجو حارالاانه مصحوبا بعاصفة ترابية فانه لا يتم تعقيم الماء 100% في مثل هذه الظروف، وتكون المعالجة بزيادة الفترة الزمنية لتعريض النموذج من 6 ساعات الى 48 ساعة.5 - تم اجراء العديد من التجارب بعد تغيير الوان حاويات المنظومة واختبار كفاءة قتل البكتيريا بعد تغيير الالوان, وكانت النتائج كالتالي : الازرق(كفاءة عالية)، الاصفر(معتدلة) والاحمر (منخفض)الكفاءة.6 - اتضح من خلال التجارب ان موسم الصيف يظهر فيه اكبر عدد من انواع البكتيريا في نماذج الماء غير المعاملة(غير المعرضة للاشعاع)، اما موسم الشتاء فيكون فيه عدد انواع البكتيريا اقل. | The aim of this thesis is to design and implement a system for disinfecting drinking water by solar radiation with low cost so that it can be used in Iraqi houses, particularly, those located in suburban and rural areas. The steps of system include building the system, preparing the required water containers, collecting the infected water samples and exposing them to solar radiation. More than 25 experiments were conducted to test the effects of several variables on the process of water disinfection by solar radiation and the impact of each of these variables on the efficiency of the inactivation of the total coliform, faecal coliform and E.coli by the solar radiation. These variables include water turbidity, the amount of solar radiation, air temperature, dust storms, cloud formation, and rainfall. These experiments were compared with the inactivation of bacteria by heating (oven) only. Results indicated that the amount of solar radiation incident on Baghdad during the period from 22 March 2009 to 4 July 2010, and temperature recorded by the Weather Station and by the thermometer mount on the system was always more than the threshold value required for the inactivation, except during days of winter months of November and December due to low amount of solar radiation. This was overcome by increasing the time period of exposure to the solar radiation from 6 hours to 48 hours. The results of experiments showed clearly the effect of water turbidity on the disinfection processes by solar radiation. Settling infected water samples before exposing them to solar radiation has inactivated 90% of bacteria. Experiments conducted during summer, when solar radiation values are relatively high showed the percentage of bacteria inactivation was 100%, while disinfection by heat only did not reach that value. The conditions of dust storm occurrence, cloud formation, and fall of rain greatly affect the disinfection processes by solar radiation, since these atmospheric constituents reduces the amount of solar radiation reaching the Earth's surface. Results suggested that under such conditions, exposure time should be increased from 6 to 48 hours. Several experiments were performed to investigate the effect of the containers colors (wavelengths) on the bacteria inactivation. Three colors were selected; those are blue (short wavelength), yellow, and red. Results showed that the blue colored containers have the highest efficiency, yellow containers have moderate efficiency, and red containers have the lowest efficiency. Results also illustrated that infected water samples collected during summer have a larger number of bacteria that those collected during winter.
