تطبيقات UV-C LED في تطهير المياه

تقنيات معالجة المياه المختلفة بما في ذلك تطهير المياه V V  تم تطويرها استجابة للطلب المتزايد على مياه الشرب النقية. في السنوات الأخيرة ، حظيت تقنية LED للأشعة فوق البنفسجية- C (UV-C) باهتمام كبير لتطبيقاتها المحتملة في معالجة مياه الشرب. تتمتع هذه التقنية بعدد من المزايا مقارنة بمصابيح الأشعة فوق البنفسجية التقليدية القائمة على الزئبق ، بما في ذلك كفاءة الطاقة وتكاليف التشغيل المنخفضة والبصمة البيئية الأصغر. تقدم هذه المقالة دليلاً شاملاً لتطبيقات UV-C LED في معالجة مياه الشرب.

تقنية UV-C LED

الأشعة فوق البنفسجية - ج هي شكل من أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي بطول موجة يتراوح من 200 إلى 280 نانومتر. من خلال القضاء على الحمض النووي للكائنات الحية الدقيقة مثل البكتيريا والفيروسات والبروتوزوا ، فإنه فعال للغاية في تطهير المياه. تنتج مصابيح الأشعة فوق البنفسجية التقليدية الأشعة فوق البنفسجية - ج باستخدام بخار الزئبق. المصابيح التي تحتوي على الزئبق لها عدد من العيوب ، بما في ذلك الاستهلاك العالي للطاقة ، والمخاطر البيئية ، والحاجة إلى الاستبدال الدوري.

في المقابل ، تستخدم تقنية UV-C LED مادة شبه موصلة لتوليد الأشعة فوق البنفسجية - ج. تعد مصابيح LED أكثر كفاءة في استخدام الطاقة وتستمر لفترة أطول من مصابيح الأشعة فوق البنفسجية التقليدية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن مصابيح LED هذه خالية من الزئبق ، مما يجعلها أكثر ملاءمة للبيئة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تصميمها لإصدار طول موجي معين ، مما يسمح بمزيد من التحكم في عملية التطهير.

تطبيقات UV-C LEDs في معالجة مياه الشرب

تكنولوجيا UV-C LED لها تطبيقات متعددة في معالجة مياه الشرب ، بما في ذلك:

التطهير

التطهير هو التطبيق الأكثر شيوعًا لهذه التقنية في معالجة مياه الشرب. إنه أكثر فعالية من غيره تطهير المياه V V الأشعة فوق البنفسجية - C فعالة بشكل استثنائي في تدمير الحمض النووي للكائنات الحية الدقيقة مثل البكتيريا والفيروسات والطفيليات ، مما يجعلها غير قادرة على التكاثر والإصابة. تخترق أشعة UV-C أغشية خلايا الكائنات الحية الدقيقة وتضر حمضها النووي ، مما يمنعها من التكاثر ونشر الأمراض.

لا ينتج عن إشعاع UV-C منتجات ثانوية ضارة بالتطهير (DBPs) ولا يغير نكهة أو لون أو رائحة الماء ، على عكس الكلور ، الذي يشيع استخدامه لتطهير المياه. الأشعة فوق البنفسجية - ج فعالة بشكل ملحوظ ضد مسببات الأمراض المنقولة بالمياه المقاومة للكلور مثل الكريبتوسبوريديوم والجيارديا. يمكن تصميم أنظمة UV-C LED لتقديم الجرعة اللازمة لتطهير المياه بشكل فعال.

انخفاض الكربون العضوي الكلي

إجمالي الكربون العضوي (TOC) للمياه هو مقياس لمحتواه العضوي. يمكن أن تؤدي التركيزات العالية من TOC إلى تكوين DBPs ، والتي تضر بصحة الإنسان. من خلال تقسيم المركبات العضوية إلى جزيئات أصغر وأقل ضررًا ، يمكن استخدام تقنية UV-C LED لتقليل مستويات الكربون العضوي الكلي في الماء. يمكن للأشعة فوق البنفسجية - ج أن تكسر الروابط الكيميائية في المركبات العضوية ، مما يؤدي إلى تكوين جزيئات أبسط وأقل خطورة.

تعد تقنية UV-C LED فعالة بشكل خاص في إزالة الأحماض الدبالية والفولفيك ، والتي يصعب التخلص منها بطرق العلاج التقليدية. يمكن أن يساهم وجود هذه المركبات العضوية في المياه السطحية في تكوين DBPs. من خلال خفض مستويات الكربون العضوي الكلي في الماء ، يمكن أن تساعد تقنية UV-C LED في منع تكوين DBPs الخطرة.

التذوق وإدارة الرائحة

يمكن استخدام تقنية UV-C LED للتحكم في نكهة ورائحة الماء عن طريق التخلص من المركبات العضوية المسؤولة عن هذه الصفات. بعض المركبات العضوية ، بما في ذلك geosmin و 2-methylisoborneol (MIB) ، هي المسؤولة عن نكهة ورائحة المياه الترابية والعفنة. يمكن أن تتحلل هذه المركبات العضوية عن طريق الإشعاع ، وبالتالي تحسين نكهة ورائحة الماء.

هذه التقنية فعالة بشكل خاص في معالجة المياه ذات التركيزات الكبيرة من geosmin و MIB ، والتي يصعب التخلص منها باستخدام طرق المعالجة التقليدية. من خلال تنظيم نكهة ورائحة المياه ، يمكن أن يؤدي ذلك إلى زيادة ثقة المستهلك في جودة مياه الشرب.

عمليات الأكسدة المتقدمة (AOPs)

بالاقتران مع عمليات الأكسدة المتقدمة (AOPs) ، يمكن استخدام تقنية UV-C LED لمعالجة المياه التي تحتوي على ملوثات عضوية ثابتة (POPs). تستلزم AOPs إنتاج جذور الهيدروكسيل شديدة التفاعل ، والتي يمكن أن تحلل المركبات العضوية المعقدة إلى جزيئات أبسط وأقل خطورة. يمكن استخدام هذه التكنولوجيا لإنتاج الأشعة فوق البنفسجية اللازمة لتفعيل الـ AOPs.

يمكن أن يكون الجمع بين تقنية UV-C LED و AOPs فعالًا بشكل خاص لمعالجة المياه المحتوية على المستحضرات الصيدلانية ومنتجات العناية الشخصية وغيرها من الملوثات الناشئة التي لا يمكن إزالتها بشكل فعال بواسطة طرق العلاج التقليدية. ينطبق بشكل خاص في المناطق التي يكون للأنشطة البشرية فيها تأثير على مصادر المياه ، مثل المناطق الحضرية.

اعتبارات لتصميم نظام UV-C LED

يتطلب تصميم نظام UV-C LED لمعالجة مياه الشرب دراسة دقيقة لعدد من العوامل ، بما في ذلك:

خرج UV-C LED

هذا هو المحدد الحاسم لفعالية النظام في تعقيم المياه. يُقاس ناتج النظام عادةً بالمللي واط لكل سنتيمتر مربع (سم 2) ويتم تحديده بعدد ونوع مصابيح LED UV-C المستخدمة.

لضمان الانبعاثات الكافية ، من الضروري اختيار مصابيح LED عالية الجودة UV-C المصممة خصيصًا لتطبيقات معالجة المياه. يجب أن يكون عدد مصابيح LED المستخدمة في النظام مناسبًا لتوفير السطوع المطلوب بمعدل التدفق المطلوب. قم بزيادة الإضاءة الكلية عن طريق زيادة عدد مصابيح LED أو باستخدام مصابيح LED ذات طاقة أعلى.

الطول الموجي

الطول الموجي للأشعة فوق البنفسجية - ج عامل حاسم في تحديد فعاليتها في تعقيم المياه. يبلغ الطول الموجي الأمثل للتطهير حوالي 254 نانومتر ، على الرغم من أن الأطوال الموجية بين 200 و 280 نانومتر يمكن أن تكون فعالة أيضًا. يجب أن تبعث مصابيح LED UV-C الضوء بالطول الموجي المقصود.

يمكن أن تؤثر المواد المستخدمة في تصنيع مصابيح LED وتعاطي المنشطات وتصميم شريحة LED على الطول الموجي للإشعاع فوق البنفسجي. من الضروري اختيار مصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية التي تنبعث منها إشعاعات عند الطول الموجي المطلوب والتحقق من الطول الموجي باستخدام تقنيات الاختبار المناسبة.

معدل التدفق الحجمي

يعد معدل مرور الماء عبر نظام UV-C LED عاملاً حاسمًا في تحديد فعالية النظام. لتحقيق المستوى المطلوب من التطهير ، يجب تصميم النظام لتعريض كل الماء للأشعة فوق البنفسجية - ج لفترة كافية من الوقت.

لضمان وقت التعرض الكافي ، من الضروري حساب وقت الاتصال المطلوب بناءً على معدل التدفق وطول حجرة UV-C LED وعدد وموقع مصابيح LED UV-C. باستخدام الصمامات والمضخات ، يمكن تنظيم معدل التدفق للحفاظ على معدل تدفق المياه ضمن معايير تصميم نظام LED.

فترة الاتصال

تعد مدة التلامس بين الماء والأشعة فوق البنفسجية عنصرًا حاسمًا في تحديد فعالية النظام. يتأثر وقت التلامس بمعدل التدفق ، وطول حجرة UV-C LED ، وكذلك عدد وموضع مصابيح UV-C LED.

يجب تصميم حجرة UV-C LED لتوفير وقت تعريض كافٍ لتطهير المياه. تعديل طول الغرفة لإنجاز وقت الاتصال المطلوب. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تعديل عدد وموضع مصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية لضمان تعرض كل الماء للأشعة فوق البنفسجية - ج.

أداء النظام

تعد فعالية نظام UV-C LED عاملاً مهمًا في تحديد نفقات تشغيله. يجب أن يكون النظام مصممًا لتحقيق أقصى قدر من الفعالية عن طريق تقليل استهلاك الطاقة إلى الحد الأدنى وخفض نفقات الصيانة وتحسين استخدامه.

لتقليل استهلاك الطاقة ، من الضروري اختيار مصابيح UV-C LED الموفرة للطاقة وتصميم النظام للتخفيف من فقدان الحرارة. يجب تصميم النظام لتقليل متطلبات الصيانة إلى الحد الأدنى من خلال دمج مكونات عالية الجودة وآليات التنظيف التلقائي ، من بين ميزات أخرى. يمكن أن يؤدي دمج المستشعرات وأدوات التحكم لمراقبة أداء النظام وتعديل ناتج الأشعة فوق البنفسجية - ج عند الضرورة إلى تحسين استخدام مصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية.

التحقق من صحة النظام

يجب التحقق من فعالية نظام UV-C LED في تطهير المياه باستخدام طرق الاختبار المناسبة ، مثل البروتوكول المحدد في USEPA UVDGM (دليل التطهير بالأشعة فوق البنفسجية). بالإضافة إلى ذلك ، يجب إنشاء النظام لضمان الامتثال للمتطلبات التنظيمية المعمول بها ، مثل قانون مياه الشرب الآمنة.

للتحقق من فعالية نظام UV-C LED ، من الضروري إجراء الاختبار الضروري باستخدام بروتوكولات موحدة لضمان أن النظام يلبي معايير التطهير اللازمة. للتأكد من أن المياه النقية آمنة للاستهلاك البشري ، يجب تصميم النظام بحيث يتوافق مع جميع المتطلبات التنظيمية المعمول بها.

الحد الأدنى

توفر تقنية UV-C LED العديد من المزايا مقارنة بمصابيح الأشعة فوق البنفسجية التقليدية لمعالجة مياه الشرب ، بما في ذلك زيادة كفاءة الطاقة ، وانخفاض تكاليف التشغيل ، وتأثير أقل على البيئة. هذه التقنية فعالة للغاية في تطهير المياه وتنظيم مستويات الكربون العضوي الكلي والنكهة والرائحة. يمكن الحصول عليها مصنعي الثنائيات التي تعمل بالأشعة فوق البنفسجية يحب تيانهوي الكتريك

يجب مراعاة عدد من العوامل ، بما في ذلك ناتج UV-C LED ، وطول الموجة ، ومعدل التدفق ، ومدة الاتصال ، وكفاءة النظام ، والتحقق من صحة النظام ، عند تصميم نظام UV-C LED لمعالجة مياه الشرب. أثبتت العديد من دراسات الحالة فعالية تقنية UV-C LED في معالجة مياه الشرب ، ومن المتوقع أن تحظى التكنولوجيا بقبول أوسع في السنوات القادمة.

للراغبين في التنفيذ تطهير المياه بالأشعة فوق البنفسجية لتلبية احتياجاتهم من معالجة الهواء والماء ، يوصى بالشراكة مع الشركة المصنعة ذات السمعة الطيبة لوحدات الصمامات الثنائية الباعثة للضوء UV والصمامات الثنائية مثل Tianhui Electric. عن طريق الاتصال تيانهوي الكتريك ،أ UV led مصنعين  يمكنك معرفة المزيد عن منتجاتهم وتحديد موعد استشارة لمناقشة احتياجات التطهير بالأشعة فوق البنفسجية.