معالجة المياه بالليزر للحد من انتشار الأوبئة

معالجة المياه بالليزر للحد من انتشار الأوبئة

دراسة الجدوى الاقتصادية والتقنية لوحدة معالجة المياه بالليزر

ملخص

الخلفية: عملية تعقيم وتطهير المياه من اهم العمليات الصناعية والتقنية التي لها ابلغ الأثر في المحافظة على الصحة العامة في ضوء تفشي الأوبئة، وفي الآونة الأخيرة وبعد تفشي فيروس    COVID19      بدا واضحا اهميه عملية تعقيم وتطهير المياه

الهدف والطريقة: يهدف البحث لدراسة أسلوب حديث لتطهير ومعالجة السوائل والمحاليل والمواد الغروية بشكل عام والمياه بشكل خاص بواسطة تقنيه جديدة تعتمد على اشعة الليزر حيث يتناول بالدراسة والتحليل جهاز لتطهير المياه والسوائل وتعقيمها وتخليصها من الشوائب على مرحلتين متتاليتين ويتميز الجهاز بأن مستلزمات صيانته بسيطة ولا يسبب أي تغيير في لون أو طعم المياه إلي جانب سهولة التحكم الآلي وإمكانية تركيبه علي مصدر المياه،

النتائج : يتناول البحث دراسة تركيب المياه قبل وبعد عمليه المعالجة وكذلك دراسة مقارنة بين الجهاز الجديد ذي التقنية المستحدثة والتقنيات الأخرى المشابهة وتوضيح المميزات التقنية والصناعية والتصميمية للتقنية الجديدة وتأثير عوامل التسخين المبدئي ودرجة حرارة السائل المعالج بواسطة التقنية علي معدلات استنفاذ الطاقة، كما يتناول البحث دراسة للمستلزمات الصناعية لعمل نماذج فعلية من الجهاز والاحتياجات الصناعية ودراسة لمدي تقبل التقنية الجديدة للتداول في الأسواق ومدي تقبل  القطاعات الصناعية والصيدلية والطبية لها واحتياجات التصنيع.وكذلك ما يمكن ان تقدمه التقنية الجديدة من  اسهامات في مضمار معالجة المياه وتطهيرها

الاستنتاجات: تنتهي الدراسة بالاستنتاجات التي توضح اهم مميزات وعيوب التقنية المستحدثة واهم مميزاتها هو استعمال طريقة فيزيقية لمعالجة المياه والاستغناء عن الكيماويات الضارة والمواد الوسيطة وكذلك المميزات التنافسية التي ترجح تعميم التقنية الحديثة في كافة التطبيقات الغذائية والصيدلانية والطبية ولا سيما الصناعية للحد من انتشار الأوبئة

التوصيات: ينتهي البحث بالتوصية بإجراء التعديلات لتعظيم المميزات والتخلص من العيوب.

مقدمة

بسبب احتواء المياه على أنواع متعددة من الجراثيم والكائنات الدقيقة، يعتقد العلماء أن 80 % من الأمراض في البلدان النامية يعود سببها إلى المياه الملوثة وانعدام الإجراءات التي تساهم في تطهير المياه وتعقيمها تقدر منظمة الصحة العالمية WHO إن ملوثات المياه تتسبب بوفاة الاف الاشخاص في العالم. تطهير المياه هي عملية القضاء على الأحياء الدقيقة الممرضة وغيرها من الملوثات التي يمكن أن تجعل المياه غير صالحة للاستخدام لأغراض الشرب ولبعض الاحتياجات الاقتصادية الأخرى. تعتبر عملية التطهير هي العملية النهائية اللازمة لتحضير مياه الشرب وكذلك لمعالجة مياه الصرف الصحي قبل طرحها إلى المجتمعات المائية الطبيعية أو استخدامها للأغراض المختلفة. تجري عمليات التطهير عادة على المياه الخاضعة لأطوار المعالجة الأولية المتضمنة لعمليات التخثير والترويق وإزالة اللون إضافة إلى الترسيب والترشيح حيث تزال خلال هذه المعالجة الجزيئات التي يمكن أن تحتجز البكتريا والفيروسات بشكل مميز على سطوحها أو في مداخلها بعيداً عن تأثير وسائل التطهير عرفت تكنولوجيات المعالجة المائية الكثير من طرق تطهير المياه يمكن تصنيفها على الشكل التالي:   

 الطرق الحرارية: إن غلي المياه لفترة 12-20 دقيقة يقود إلى قتل جميع الأحياء الدقيقة فتجري عمليات تسخين المياه تحت الضغط لدرجة حرارة 120° C أو أن يتم غلي لمياه لمدة 15 دقيقة ثم تبرد حتى درجة الحرارة 35° C وتترك لمدة ساعتين يتم بعد ذلك التسخين من جديد للمياه حتى الغليان.

استخدام تأثير بعض أيوناتالمعادن الثقيلة:إن استخدام كميات غير كبيرة من أيونات الفضة والنحاس والذهب يقود إلى تطهير المياه، إلا أن ذلك يتطلب مدة تعريض طويلة فمثلاً تحتاج لتطهير المياه من الأحياء الممرضة باستخدام أيونات الفضة ذات التركيز 0.015 مجم/ل إلى فترة تماس للمياه مع هذه الأيونات لا تقل عن أربع ساعات. تعتبر أيونات النحاس أقل فعالية في القضاء على الأحياء المعوية يتم غالباً تشبع الكربون المنشط بهذه الأيونات بغية استخدامه في عملية التطهير وخصوصاً في أجهزة التنقية صغيرة أو متوسطة الحجم

 استخدام الترشيح عبر الأوساط المسامية المختلفة: إن أغلب الأحياء الممرضة باستثناء الفيروسات تملك أبعاداً أكبر من 1-2 ميكرون، لذلك فإن ترشيحها خلال أوساط ترشيح بأبعاد مسامات أقل من 1 ميكرون سوف يخلص المياه منها. أغلب أنواع المرشحات المستخدمة في هذا المجال هي المرشحات فائقة الدقة Ultra-Filtration المصنعة من الخزف المسامي أو الخزف الصيني أو المرشحات الغشائية.

استخدام المؤكسدات القوية: تعتبر هذه الطريقة أكثر الطرق شيوعاً في الاستخدام. ومن المؤكسدات المستخدمة لهذا الغرض: الكلور ومركباته المختلفة، البروم، اليود، برمنجنات البوتاسيوم وغيرها. وكذلك الكلور الذي يعد من أهم المواد المطهرة، وأكثرها انتشاراً في عمليات الإمداد بالمياه، ويضاف الكلور قبل دخول المياه المرشحة إلى خزان المياه الأرضي الذي تبقى فيه المياه مدة طويلة.

الأوزون له تأثير في عمليه التطهير؛ لأنه مؤكسد قوى، واستخدامه غير مصحوب بطعم أو رائحة، ويضاف بتركيزمن2-3جزء في المليون يتبقى منه تركيز0.10جزء في المليون بعد عشرة دقائق من إضافته. ومن هذه الطرق نجد أن أفضل شيء يستخدم هو الكلور.

الطرق الفيزيائية: تجري عمليات التطهير في هذه الطرق باستخدام تأثير الأشعة الشمسية أو الأشعة فوق البنفسجية أو أشعة gأو b استخدام الأمواج فوق الصوتية. ومن الطرق الفيزيقية الحديثة الأشعة فوق البنفسجية حيث يمكن استخدامها في المياه الصافية الخالية من العكارة ولها تأثير فعال في عملية التطهير، ولا تسبب أى طعم أو رائحة للمياه.

o  عند استخدام الأشعة البنفسجية في التطهير فإن وجود شوائب أو عكاره في المياه يعوق بدرجة كبيرة قدرتها على التطهير ومن ناحية أخرى فهي طريقة مكلفة إلى جانب قدرتها الزمنية المحدودة على الحماية. فالتعرض للتطهير بالأشعة فوق البنفسجية عملية تحدث مرة واحدة لقتل الكائنات الدقيقة – لكنها لا تمنع عودتها مرة أخرى. وأحيانا ما يعزز التعرض للأشعة فوق البنفسجية بمضيفات كيماوية مثل الكلور أو الكلورامينات لحماية المياه المطهرة حديثا من التلوث مرة أخرى. 

o  الكلور استعماله يحتاج إلى دقة وتحديد تركيز جرعة الكلور؛ لأن زيادتها تسبب طعم ورائحة في المياه، ونقصها لا يؤكد إتمام عملية التطهير. ويحتاج الكلور لفترةمن20-30دقيقة لضمان إتمام التفاعل مع الشوائب. يستخدم الكلور الفعال عادة بجرعات عالية نسبياً لضمان أمان عملية التطهير للمياه قبل طرحها إلى المحميات المائية الطبيعية أو استخدامها لأغراض الري. يؤدي استخدام جرعات عالية من الكلور إلى وصول كميات متبقية فائضة من المواد ذات الطبيعة السمية إلى البيئة المحيطة كالكلور الفعال المتبقي واتحادات الكلور المتبقية إضافة إلى اتحادات الكلور العضوية المختلفة. اتحادات الكلور العضوية ذات الصفات السمية. تعيق عمليات التحلل البيوكيميائية في المياه الطبيعية، وتعتبر اتحادات الكلور العضوية مركبات غير ثابتة في هذه المياه مما يعقد من مشاكل تواجدها في المياه الطبيعية. مما يخفض بشكل كبير من تراكيزها المسموحة في المياه المخصصة للأغراض المنزلية، كما أن تواجد هذه الاتحادات في مياه المصادر الطبيعية المخصصة للإمداد المائي المركزي يعقد بشكل كبير من تكنولوجيا التنقية المائية ويرفع بشكل كبير من التكاليف الإنشائية والاستثمارية لمحطة التنقية.

o  درجة حرارة التجمد المنخفضة لكلوريد البروم تستبعد مشكلة تجمده شتاءً بينما تبقى هذه المشكلة قائمة عند استخدام البروم السائل. يؤثر كلوريد البروم بشكل سريع على الجلد والخلايا الأخرى مسبباً التهابات وحروق، كما يؤثر كلوريد البروم ضمن تراكيز أبخرته المنخفضة على المجاري التنفسية للإنسان. تعتبر البروم أمينات المتشكل أشد فعالية كيميائية وتطهيرية من الكلور أمينات وأقل استقراراً وثباتاً منها ويرجع ذلك إلى قوى الارتباط الأضعف لاتحادات البروم مقارنة مع اتحادات الكلور المماثلة

o  الطرق الحرارية رغم بساطة هذه الطرق إلا أن استخدامها بقي محدوداً جداً نظراً لعدم إمكانية اعتمادها كطريقة أساسية في تطهير أحجام كبيرة من المياه.

o  الأوزون يختفي تماما ولا يتبقى منه تأثير بعد فترة قصيرة، وهذا هو العيب الأساسي فيه رغم انه أقوى من تأثير الكلور

o  يستند اختيار طريقة التطهير إلى الكثير من العوامل المتعلقة بتصريف ونوعية المياه المطلوب معالجتها ودرجة التنقية الأولية لهذه المياه وطرق تأمين ونقل وضغط وسائل التطهير وإمكانية أتمتة عملية التطهير واقتصاديات عملية الاستثمار

ترتفع سرعة عملية التطهير بازدياد تركيز مفاعلات التطهير في المياه برفع حرارة المياه. تتباطأ سرعة عملية تطهير المياه بتواجد المواد العضوية القادرة على التأكسد وكذلك بتواجد المرجعات المختلفة والمواد الغروية والمواد العالقة. وتعيق المواد الغروية والمواد العالقة خلال تواجدها في المياه تماس البكتريا مع مفاعلات التطهير بجذبها لهذه البكتريا.

o   فترة تماس البكتريا مع مفاعل التطهير الضرورية لخفض العدد الكلي للبكتريا بنسبة محددة.
بينما يعتبر الكلور عديم التأثير تقريباً على بعض النظائر وأغلب المكورات ذات التشكل

o        تشكل المواد المستخدمة في التطهير تهديداً خطيراً على أشكال الحياة المختلفة في مياه المجمعات الطبيعية أسفل مصبات محطات المعالجة على هذه المجمعات متمثلة بتهديد الثروة السمكية في المجمعات المائية الطبيعية وبالتأثير السلبي على الحياة المكروبيولوجية فيها بالتأثير السلبي أيضاً على قدرة هذه المجمعات على التنقية الذاتية، كما يحد تواجد المواد السابقة من مجالات استخدام المياه الناتجة عن المعالجة في مجالات الاقتصاد المختلفة. كل ذلك قاد الباحثين إلى دراسة طرق بديلة للتطهير

وصف الوحدة

وحدة لتطهير وتعقيم المياه التي تتطلب أوجه عالية من النقاوة إلي جانب القدرة علي إزالة الرواسب وكذلك الملوحة وعسر الماء، تتكون الوحدة من شعاعين من أشعة الليزر أحدهم في مدي الأشعة تحت الحمراء يستخدم بطاقة تصل لحوالي 100وات حتى يمكنه تحويل المياه من الحالة السائلة إلي الحالة الغازية وبخار الماء المتصاعد يتكاثف علي سطح معدني مصقول ولامع ومائل بدرجة تتراوح ما بين 45 إلي 30 درجة وعلي الجانب الأخر من اللوح الغير مواجه لبخار الماء المتكاثف يزود اللوح بمواسير تبريد تعمل علي بقاء اللوح باردا نسبيا مما يسمح باستمرار عملية التكثيف (عند الحاجة إليها) ويقابل السطح المائل مجري معدني علي شكل نصف اسطواني يتجمع فيه بخار الماء بعد تكثيفه وتحوله مرة أخري إلي سائل والمجري مائل بنفس درجة ميل سطح التكثيف لتسهيل انسياب الماء للمرحلة التالية شكل (1) يوضح وحدة معالجة المياه والسوائل بالليزر من الداخل

 إن عملية تبخر الماء وتكثيفه ثم تجميعه مرة أخري تخلص الماء من المواد الصلبة العالقة مثل العكارة أو الأملاح في المرحلة التالية وبعد تجمع الماء المتكاثف في المجري نصف الاسطواني شكل (2) يوضح نظام التبريد وتكثيف المياه

 يزود المجري بصمام تحكم يزود بدوره بحساس سرعة للتحكم في معدل انسياب المياه بالبطء المطلوب ليتعرض لأشعة الليزر فوق البنفسجية على طول انسيابه في المجري ويمكن إبطاء السرعة بزيادة طول المجري، الأشعة فوق البنفسجية هي جزء من الطيف الكهرومغناطيسي. وطول موجتها تتراوح ما بين 100-400 نانوميتر. والجزء الأكثر فاعلية في الطيف هو الذي يقع بين 200-300 نانومتر وأكثره أيضاً هو 250-265 نانومتر تثير المياه العكرة الغنية بالجسيمات مشاكل للأشعة فوق البنفسجية، قد تحول دون قدرتها على تحقيق الاختراق اللازم لاستكمال عملية التطهير لإزالة الجسيمات التي تحملها المياه لهذا تعد المرحلة الأولي هي أساس نجاح المرحلة الثانية في المعالجة يستخدم الليزر المحمول من نوعية laser pointer   في حالة توفره بالأطوال الموجية المطلوبة وذلك لتقليل حجم الوحدة يمكن تركيب الجهاز علي صنبور المياه أو علي مكان خروج المياه من المعدات والأجهزة للاستعمالات المختلفة ويراعي اتجاه الجاذبية الأرضية لتسهيل انسياب الماء المتكاثف في المجري المخصص له، شكل (3) يوضح  الشكل العام الخارجي للوحدة.

الجزء السفلي من الجهاز (حوض تجميع المياه) والذي تتجمع فيه الرواسب والأملاح يتحرك على مجري حتى يمكن سحبه وتنظيفه دوريا ويراعي إن يكون من مادة غير قابلة للصدأ ولا تتأثر بالأملاح مثل اللدائن (التيفلون) أو الصلب المقاوم للصدأ (الاستنلس) حيث انه خامل ولا يتأثر بالماء حتى لا تتلف سريعا من جراء تجمع الرواسب والأملاح عليها ولتعطي عمرا أطول لقطع غيار الجهاز مقارنة بالمرشحات والفلاتر العادية التي تحتاج لتغيير دوري. حيث إن تصميم الجهاز يجعله يحتاج للتنظيف على فترات متباعدة وذلك حسب نسبة المواد الصلبة العالقة في المياه.

وللجهاز عدة وظائف يمكن إيجازها في إزالة المواد الغير مرغوبة في المياه بواسطة البخر والتكثيف مما يعطي حماية متواصلة للمياه من التلوث في شبكات التوزيع كما أنها تعد وسيلة تعقيم فعال وعاجل في حال حصول تلوث طارئ فهو وسيلة لمعالجة مستمرة لتلوث المياه، شكل (4) يوضح خطوات تشغيل الوحدة.

الأجزاء الرئيسية للوحدة

1.     مكان تجمع الماء القابل للحركة على مجري

2.     نصف اسطوانة لتجمع الماء المتكثف

3.     سطح التكثيف من معدن غير قابل للصدأ

4.     شعاع ليزر في مدي الأشعة تحت الحمراء

5.     حساس السرعة وصمام التحكم في خروج المياه المتكاثفة

6.     موضع معالجة المياه بليزر الأشعة فوق البنفسجية

7.     شعاع الليزر في مدي الأشعة فوق البنفسجية

8.     مواسير التبريد مزودة بدائرة تبريد وغاز مبرد

9.     صمام للتحكم في معدل تعرض المياه لأشعة الليزر

10.موضع تثبيت نصف الاسطوانة في قاع الوحدة

11.مثبت مواسير التبريد في جدار الوحدة

12.حساس قياس مستوي ارتفاع المياه في الاسطوانة لفتح وغلق الصمام

13.موضع خروج الماء النقي

14.المبرد

15.مصدر شعاع الليزر في مدي الأشعة تحت الحمراء

16.ماسورة تجميع المياه المتكثفة

17.مخرج المياه لمرحلة التعقيم

18.مثبت الماسورة في قاع الوحدة

19.الألياف الضوئية تحدد اتجاه مسار شعاع الليزر (أو الأشعة الشمسية) لحوض تجمع المياه

20.حوض تجميع المياه قبل المعالجة

21.الجدار الخارجي

22.المجاري التي يتحرك عليها حوض تجميع المياه

23.مدخل المياه المطلوب معالجتها

المميزات الصناعية والتصميمية

o       أشعة الليزر من نوعين متواترين (مختلفين) في معالجة وتطهير المياه بطريقة فيزيقية أمنة وبدون أية مواد كيماوية

o       تتم عملية التخلص من الأملاح والمواد الصلبة العالقة وكذلك تطهير المياه في وحدة واحدة

o       الطريقة الجديدة أمنة ولا تسبب تغيير في التركيب الكيماوي للمياه بشكل يؤثر على خواصها من حيث اللون والطعم والرائحة

o       الجهاز يمكن تركيبه على صنبور المياه مباشرة كمرحلة نهائية للتنقية والتطهير لتجنب مشكلات تلوث المواسير وشبكات التوزيع

o       يمكن التحكم في معدلات سريان المياه لتوفير الزمن اللازم لتمام تطهير المياه عن طريق وجود صمام مزود بحساس سرعة للتحكم في معدل سريان المياه المجمعة من المرحلة الأولي وذلك لضمان تعرضها لأشعة الليزر ذات الأطوال فوق البنفسجية الفترة الضرورية

o       استخدام الخصائص الحرارية لأشعة الليزر في مدي الأشعة تحت الحمراء في تبخير المياه ثم تكثيفها وتجميعها مما يخلصها من الرواسب والعكارة والأملاح

o       جميع أجزاء الجهاز يسهل تنظيفها أو استبدالها ولا تحتاج نسبيا لتغيير أجزاء بصفة دورية كما في المرشحات والفلاتر العادية

o       استخدام أشعة الليزر كمصدر للأشعة فوق البنفسجية وتحت الحمراء حيث تعمل خصائص شعاع الليزر مثل انه موحد الشدة والاتجاه علي تحسين كفاءة التشغيل

الأجزاء الرئيسية ومستلزمات التصنيع

1.    ألواح الصلب المقاوم للصدأ (استانلس ستيل) وألمونيوم ومسامير برشام وثناية صاج

2.     لحام ارجون

3.     دائرة تبريد عبارة عن موتور ومواسير نحاس وغاز فريون

4.     محابس وصمامات للتحكم في دخول وخروج المياه

5.    مصادر شعاع الليزر

6.     سخان داخلي مزود بدائرة تحكم

شكل (1) وحدة معالجة المياه والسوائل بالليزر من الداخل

شكل (2) نظام التبريد وتكثيف المياه

شكل (3) الشكل العام للوحدة

شكل (4) خطوات تشغيل الوحدة

الاختبارات ومعايير الجودة

تم اختبار وتحليل المياه قبل وبعد عمليه التنقية والتطهير بوحدة المعالجة بالليزر حيث تم قياس نسبة الاملاح الكلية والايونات والكاتيونات الذائبة والمركبات بالإضافة لبعض العناصر الثقيلة وكانت النتائج على النحو الموضح بجدول (1). حيث يوضح الجدول انخفاض نسبة الاملاح الكلية من 1088 وحتى 185 مما يؤكد قدرة الوحدة على تحلية المياه، كما ان الانخفاض في نسب المعادن الثقيلة بنسبة لا تقل عن 80% وحتى 82% من قيمتها وكذلك انخفاض نسب الشوائب العالقة والمترسبة من الايونات الموجبة والسالبة علي حد سواء يؤكد قدرة الوحدة علي تنقيه المياه والسوائل المخلفة بدرجة عالية نسبيا ومن الجدير بالذكر في هذا الموضع ان النتائج المقدمة في جدول (1) هي لدورة واحدة للتنقية داخل الجهاز ويمكن الحصول علي خفض اكبر في نسب الاملاح الكلية والملوثات المختلفة بإعادة دورة التشغيل عدة مرات وحتي الوصول للنسب المرضية الملائمة لكل صناعة او تطبيق.

جدول (1) تركيب المياه قبل وبعد عملية المعالجة بوحدة الليزر

وبمقارنة الخصائص الفنية للوحدة مقارنة بالأنظمة السابقة لتحلية المياه وتنقيتها على النحو الموضح بجدول (2) وجد ان للوحدة الكثير من المميزات التنافسية والاضافات التقنية والعلمية.

جدول (2) دراسة مقارنة بين الاختراع وطرق التحلية المشابهة

المميزات وعناصر قبول الوحدة في السوق المحلي والعالمي تتمثل فيما يأتي: -

•         استخدام أشعة الليزر كمصدر للأشعة فوق البنفسجية حيث تعمل خصائص شعاع الليزر مثل انه موحد الشدة والاتجاه على القضاء على البكتريا بسرعة عالية تمنع إعادة تحوصلها كما يحدث عند استخدام الأشعة فوق البنفسجية العادية

•         استخدام أشعة الليزر من نوعين متواترين (مختلفين) في معالجة وتطهير المياه بطريقة فيزيقية أمنة وبدون أية مواد كيماوية

•         تتم عملية التخلص من الأملاح والمواد الصلبة العالقة وكذلك تطهير المياه من المواد العضوية والبكتريا الضارة في وحدة واحدة

•         الطريقة الجديدة أمنة ولا تسبب تغيير في التركيب الكيماوي للمياه بشكل يؤثر على خواصها من حيث اللون والطعم والرائحة

•         الجهاز يمكن تركيبه على صنبور المياه مباشرة كمرحلة نهائية لتنقيتها وتطهيرها لتجنب مشكلات تلوث المواسير وشبكات التوزيع

•         المياه الناتجة تصلح للشرب وللأغراض الطبية والصناعية والمعملية الدقيقة

•         يمكن التحكم في معدلات سريان المياه لتوفير الزمن اللازم لتمام تطهير المياه عن طريق وجود صمام مزود بحساس سرعة للتحكم في معدل سريان المياه المجمعة من المرحلة الأولي وذلك لضمان تعرضها لأشعة الليزر ذات الأطوال فوق البنفسجية الفترة الضرورية لضمان القضاء على البكتريا الضارة والميكروبات

•         استخدام الخصائص الحرارية لأشعة الليزر في مدي الأشعة تحت الحمراء في تبخير المياه ثم تكثيفها وتجميعها مما يخلصها من الرواسب والعكارة والأملاح

•         جميع أجزاء الجهاز يسهل تنظيفها أو استبدالها ولا تحتاج نسبيا لتغيير أجزاء بصفة دورية كما في المرشحات والفلاتر العادية

التطبيقات والفئات المستهدفة

o       إزالة المواد الغير مرغوبة في المياه بواسطة البخر والتكثيف

o       حماية متواصلة للمياه من التلوث في شبكات التوزيع

o       تعقيم فعال وعاجل في حال حصول تلوث طارئ

o       معالجة مستمرة لتلوث المياه

o       تخليص المياه الجوفية والعسرة ومياه الآبار والمستنقعات والمياه المالحة من العوالق والرواسب والأملاح

o       عمليات التعدين والاستخلاص للمعادن والخامات ودوائر التبريد في المصانع

o       تحضير الأملاح من مصادرها المختلفة

o       تنقية وتطهير مياه الشرب خاصة في الأماكن التي تعاني شبكات التوزيع بها من وجود عوالق أو رواسب تحول دون وصول المياه سليمة إليها

o       تطهير المياه للأغراض الطبية المختلفة والتي تحتاج لدرجة نقاوة عالية مثل الصناعات الكيماوية والدوائية والمستشفيات والمعامل

o       تطهير المياه الملوثة بالبكتريا والكائنات العضوية الضارة

o        المنازل كبديل لفلاتر المياه والصناعات الغذائية

o        مياه الري والزراعة ووحدات التحلية

تحليل السوق احتمالية الربح تعتمد على المنافسة مع المنتج المحلي والمستورد واهم عناصرها: -

الجودة

     يهتم المستهلك بجودة المنتج مع التركيز على دقة الأبعاد - جودة التصميم- المتانة - مقاومة العوامل الخارجية - تناسق الألوان- سهولة الفك والتركيب مع السعر المنخفض بشرط توافر عناصر الجودة والأمان وطول العمر الافتراضي

     الميزة التنافسية

تنشأ الميزة التنافسية للمنتجات ليس من السعر فحسب ولكنه يعتمد بشكل أكبر علي خواص المنتجات         والمميزات الصناعية والتصميمية لها على النحو التالي: -

     *عدم الحاجة لقطع غيار                                               

     *كبر العمر الافتراضي

     *عدم وجود منتج مماثل محليا وعالميا

     عدم وجود كيماويات أو مواد ضارة                                               

     *سهولة الحصول على ألوان وأشكال وأحجام متنوعة

     سهولة التنفيذ والاعتماد على المكون المحلي والخبرات المصرية

     عدم الحاجة لتغيير الفلاتر او الأجزاء الداخلية

التوافق مع التغيرات المناخية وطبيعة الوسط

نظرا لاختلاف درجات حرارة المياه الجوفية والارضية واختلاف درجات حرارة السوائل المعالجة فقد تم دراسة تأثير التسخين المبدئي وكذلك درجة حرارة المياه المعالجة على كميه الطاقة المستنفذة بواسطة اشعة الليزر وكذلك على الزمن الازم للمعالجة شكل (5) يبين معدلات التسخين المبدئي وزمن المعالجة ومعدلات الطاقة المستنفذة وقد تم حساب الزمن اللازم والعوامل المؤثرة عليه من المعادلة (I)

                             كمية المياه  C الحرارة النوعية C  فرق درجات الحرارة

الزمن =      _______________________________________            (I)

الطاقة

Preheat 1> preheat2حيث ان           

شكل (5) معدلات التسخين المبدئي وزمن المعالجة ومعدلات الطاقة المستنفذة

1-  العيوب واوجه القصور

2-  الارتفاع النسبي في أسعار أجهزة الليزر مما يستلزم إيجاد مصادر بديلة وطرق مستحدثة

3-  تلف الأجزاء الضوئية والحاجة لقطع غيار مستوردة مما يستلزم إيجاد بدائل محلية

4-  ضرورة استعمال الطرق الأقل تكلفة مثل الليزر الشمسي solar pumped laser  

الاستنتاجات والتوصيات

1-  الانخفاض الملحوظ في نسب الاملاح والملوثات نتيجة المعالجة بوحدة المعالجة بالليزر يؤكد فاعليتها كوسيلة تحلية وتنقيه وإعادة تدوير للمياه

2-  يجب التوصية بتعميم التقنية الحديثة لخلوها من الكيماويات والملوثات الضارة صحيا وبيئيا

3-  التقنية الجديدة تعد وسيله تعقيم وتطهير وتحليه في معدة واحدة

المراجع

1.     G. Gratta et al., “Searching for new interactions at submicron scale using the Mössbauer effect,” Phys. Rev. D 102, 115031 (2020)

2.     S. Baier et al., “Orbital and spin dynamics of single neutrally-charged nitrogen-vacancy centers in diamond,” Phys. Rev. Lett. 125, 193601 (2020).

3.     K.Warriner, J.Kolstad , P. Rumsby ,and W.M. Waites, , J.Applied Microbiology, 92,1051, (2002).

4.     L.S. Wayne, and C.L. Manud, Journal of food protection 65(9).1480. (2002). USAhttp://www.food protection.org/QuickLink.htm

5.     V. Vladimir , “The pasteurization  effect of laser infrared irradiation on b eer” Department of Environmental Biology, University of Guelph, Ontario, Canada.38 (4):211-214( 2003).

6.      "إعلان هلسنكي الرابطة الطبية العالمية" (http://www.wma.net/en/30publications/10policies/b3/

7.      مجلس المنظمات الدولية للعلوم الطبية   (http://www.cioms.ch/ )

8.     أ‌- "الدلائل الإرشادية الأخلاقية الدولية للبحوث الطبية الحيوية التي تتعامل مع البشر" (http://www.cioms.ch/publications/layout_guide2002.pd

9.     https://www.sciencealert.com/watch-this-is-how-you-trap-a-laser-beam-in-water

10. Hebatalrahman,patent 26 680     ,Egyptian patent office,Egypt

11. Samuel Kaminski, Leopoldo L. Martin, Shai Maayani & Tal Carmon, Ripplon “laser through stimulated emission mediated by water waves”, Nature Photonics volume 10, pages758–761(2016)