UV-C-LED-Anwendungen in der Wasserdesinfektion

Verschiedene Wasseraufbereitungstechnologien einschließlich UV-Wasser desinfektion  wurden als Antwort auf die steigende Nachfrage nach reinem Trinkwasser entwickelt. In den letzten Jahren hat die Ultraviolett-C (UV-C)-LED-Technologie aufgrund ihrer potenziellen Anwendungen in der Trinkwasseraufbereitung großes Interesse geweckt. Diese Technologie hat eine Reihe von Vorteilen gegenüber herkömmlichen UV-Lampen auf Quecksilberbasis, darunter Energieeffizienz, niedrigere Betriebskosten und eine geringere Umweltbelastung. Dieser Artikel bietet einen umfassenden Leitfaden zu UV-C-LED-Anwendungen bei der Sanierung von Trinkwasser.

UV-C-LED-Technologie

UV-C-Strahlung ist eine Form elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 200 bis 280 Nanometern. Durch die Eliminierung der DNA von Mikroorganismen wie Bakterien, Viren und Protozoen ist es hochwirksam bei der Desinfektion von Wasser. Herkömmliche UV-Lampen erzeugen UV-C-Strahlung unter Verwendung von Quecksilberdampf. Auf Quecksilber basierende Lampen haben eine Reihe von Nachteilen, einschließlich eines hohen Energieverbrauchs, Umweltgefahren und der Notwendigkeit eines regelmäßigen Austauschs.

Im Gegensatz dazu verwendet die UV-C-LED-Technologie ein Halbleitermaterial, um UV-C-Strahlung zu erzeugen. LEDs sind energieeffizienter und halten länger als herkömmliche UV-Lampen. Außerdem sind diese LEDs quecksilberfrei, was sie umweltfreundlicher macht. Darüber hinaus können sie so gestaltet werden, dass sie eine bestimmte Wellenlänge ausstrahlen, was eine bessere Kontrolle über den Desinfektionsprozess ermöglicht.

Anwendungen von UV-C-LEDs in der Trinkwasseraufbereitung

Die UV-C-LED-Technologie hat mehrere Anwendungen in der Trinkwasseraufbereitung, einschließlich:

Desinfektion

Desinfektion ist die häufigste Anwendung dieser Technologie in der Trinkwassersanierung. Es ist effektiver als andere UV-Wasser desinfektion UV-C-Strahlung ist außerordentlich effektiv bei der Zerstörung der DNA von Mikroorganismen wie Bakterien, Viren und Protozoen, wodurch sie vermehrungs- und verletzungsunfähig werden. UV-C-Strahlung durchdringt die Zellmembranen von Mikroorganismen und schädigt ihre DNA, wodurch sie daran gehindert werden, sich zu replizieren und Krankheiten zu verbreiten.

UV-C-Strahlung erzeugt keine schädlichen Desinfektionsnebenprodukte (DBPs) und verändert nicht den Geschmack, die Farbe oder den Geruch von Wasser, im Gegensatz zu Chlor, das üblicherweise zur Wasserdesinfektion verwendet wird. UV-C-Strahlung ist besonders wirksam gegen chlorresistente Krankheitserreger im Wasser wie Cryptosporidium und Giardia. UV-C-LED-Systeme können so ausgelegt werden, dass sie die für eine effektive Wasserdesinfektion erforderliche Dosierung liefern.

TOC-Abnahme

Der gesamte organische Kohlenstoff (TOC) von Wasser ist ein Maß für seinen organischen Gehalt. Hohe TOC-Konzentrationen können zur Bildung von DBPs führen, die für die menschliche Gesundheit schädlich sind. Durch die Zerlegung organischer Verbindungen in kleinere, weniger schädliche Moleküle kann die UV-C-LED-Technologie zur Reduzierung des TOC-Gehalts im Wasser eingesetzt werden. UV-C-Strahlung kann die chemischen Bindungen in organischen Verbindungen aufbrechen, was zur Bildung weniger gefährlicher, einfacherer Moleküle führt.

Die UV-C-LED-Technologie ist besonders effektiv bei der Entfernung von Humin- und Fulvinsäuren, die mit herkömmlichen Behandlungsmethoden bekanntermaßen schwer zu beseitigen sind. Das Vorhandensein dieser organischen Verbindungen in Oberflächengewässern kann zur Bildung von DBPs beitragen. Durch die Verringerung des TOC-Gehalts im Wasser kann die UV-C-LED-Technologie dazu beitragen, die Bildung gefährlicher DBPs zu verhindern.

Geschmacks- und Geruchsmanagement

Die UV-C-LED-Technologie kann verwendet werden, um den Geschmack und Geruch von Wasser zu kontrollieren, indem die für diese Qualitäten verantwortlichen organischen Verbindungen eliminiert werden. Bestimmte organische Verbindungen, darunter Geosmin und 2-Methylisoborneol (MIB), sind für den erdigen und muffigen Geschmack und Geruch des Wassers verantwortlich. Diese organischen Verbindungen können durch die Strahlung abgebaut werden, wodurch Geschmack und Geruch des Wassers verbessert werden.

Diese Technologie ist besonders effektiv bei der Behandlung von Wasser mit hohen Konzentrationen an Geosmin und MIB, die mit herkömmlichen Behandlungsmethoden schwer zu beseitigen sind. Durch die Regulierung des Geschmacks und Geruchs von Wasser kann es das Vertrauen der Verbraucher in die Qualität des Trinkwassers stärken.

Fortgeschrittene Oxidationsprozesse (AOPs)

In Verbindung mit fortgeschrittenen Oxidationsprozessen (AOPs) kann die UV-C-LED-Technologie verwendet werden, um Wasser zu sanieren, das persistente organische Schadstoffe (POPs) enthält. AOPs beinhalten die Produktion von hochreaktiven Hydroxylradikalen, die komplexe organische Verbindungen in einfachere, weniger gefährliche Moleküle abbauen können. Diese Technologie kann verwendet werden, um die zur Aktivierung der AOPs erforderliche UV-C-Strahlung zu erzeugen.

Die Kombination aus UV-C-LED-Technologie und AOPs kann besonders effektiv für die Behandlung von Wasser sein, das Arzneimittel, Körperpflegeprodukte und andere neu auftretende Verunreinigungen enthält, die mit herkömmlichen Behandlungsmethoden nicht effektiv entfernt werden können. Besonders anwendbar in Gebieten, in denen menschliche Aktivitäten Auswirkungen auf Wasserquellen haben, wie z. B. in städtischen Gebieten.

Überlegungen zum UV-C-LED-Systemdesign

Die Entwicklung eines UV-C-LED-Systems für die Trinkwasseraufbereitung erfordert die sorgfältige Berücksichtigung einer Reihe von Faktoren, darunter::

UV-C-LED-Ausgang

Dies ist ein entscheidender Faktor für die Wirksamkeit des Systems bei der Desinfektion von Wasser. Die Leistung des Systems wird typischerweise in Milliwatt (mW) pro Quadratzentimeter (cm2) gemessen und wird durch die Anzahl und Art der verwendeten UV-C-LEDs bestimmt.

Um eine angemessene Emission zu gewährleisten, ist es wichtig, hochwertige UV-C-LEDs zu wählen, die speziell für Wasseraufbereitungsanwendungen entwickelt wurden. Die Anzahl der im System verwendeten LEDs muss ausreichend sein, um die gewünschte Leuchtkraft bei der gewünschten Durchflussrate bereitzustellen. Erhöhen Sie die Gesamtleuchtkraft, indem Sie die Anzahl der LEDs erhöhen oder LEDs mit höherer Leistung verwenden.

Wellenlänge

Die Wellenlänge der UV-C-Strahlung ist ein entscheidender Faktor für die Wirksamkeit bei der Desinfektion von Wasser. Die optimale Desinfektionswellenlänge liegt bei etwa 254 nm, obwohl auch Wellenlängen zwischen 200 und 280 nm wirksam sein können. Die UV-C-LEDs müssen Licht mit der vorgesehenen Wellenlänge emittieren.

Das zur Herstellung der LEDs verwendete Material, die Dotierung des Materials und das Design des LED-Chips können die Wellenlänge der UV-C-Strahlung beeinflussen. Es ist wichtig, UV-C-LEDs auszuwählen, die Strahlung mit der gewünschten Wellenlänge emittieren, und die Wellenlänge mit geeigneten Testtechniken zu überprüfen.

Volumenstrom

Die Wasserdurchgangsrate durch das UV-C-LED-System ist ein entscheidender Faktor für die Wirksamkeit des Systems. Um den gewünschten Desinfektionsgrad zu erreichen, muss das System so ausgelegt sein, dass das gesamte Wasser für eine angemessene Zeit der UV-C-Strahlung ausgesetzt wird.

Um eine ausreichende Belichtungszeit sicherzustellen, ist es wichtig, die erforderliche Kontaktzeit basierend auf der Durchflussrate, der Länge der UV-C-LED-Kammer und der Anzahl und Platzierung der UV-C-LEDs zu berechnen. Mithilfe von Ventilen und Pumpen kann die Durchflussrate reguliert werden, um die Wasserdurchflussrate innerhalb der Designparameter des LED-Systems zu halten.

Kontaktzeitraum

Die Kontaktdauer zwischen Wasser und UV-C-Strahlung ist ein entscheidender Faktor für die Wirksamkeit des Systems. Die Kontaktzeit wird durch die Durchflussrate, die Länge der UV-C-LED-Kammer sowie die Anzahl und Platzierung der UV-C-LEDs beeinflusst.

Die UV-C-LED-Kammer muss so ausgelegt sein, dass eine ausreichende Einwirkzeit zur Desinfektion des Wassers zur Verfügung steht. Anpassen der Länge der Kammer, um die gewünschte Kontaktzeit zu erreichen. Darüber hinaus kann die Anzahl und Positionierung der UV-C-LEDs geändert werden, um sicherzustellen, dass das gesamte Wasser der UV-C-Strahlung ausgesetzt ist.

System Geschwindigkeit

Die Effizienz des UV-C-LED-Systems ist ein wesentlicher Faktor bei der Bestimmung seiner Betriebskosten. Das System muss so konzipiert sein, dass es die Effizienz maximiert, indem der Energieverbrauch minimiert, die Wartungskosten gesenkt und die Nutzung optimiert werden.

Um den Energieverbrauch zu senken, ist es wichtig, energieeffiziente UV-C-LEDs zu wählen und das System so zu gestalten, dass Wärmeverluste minimiert werden. Das System sollte so konzipiert sein, dass es den Wartungsbedarf minimiert, indem es neben anderen Merkmalen hochwertige Komponenten und automatische Reinigungsmechanismen enthält. Durch den Einbau von Sensoren und Steuerungen zur Überwachung der Systemleistung und zur Änderung der UV-C-Leistung nach Bedarf kann die Verwendung von UV-C-LEDs optimiert werden.

Systemvalidierung

Die Wirksamkeit des UV-C-LED-Systems bei der Desinfektion von Wasser muss mit geeigneten Testmethoden validiert werden, wie z. B. dem im USEPA UVDGM (Ultraviolet Disinfection Guidance Manual) beschriebenen Protokoll. Darüber hinaus muss das System so konstruiert sein, dass die Einhaltung geltender gesetzlicher Anforderungen, wie z. B. des Safe Drinking Water Act, gewährleistet ist.

Um die Wirksamkeit des UV-C-LED-Systems zu validieren, ist es wichtig, die erforderlichen Tests unter Verwendung standardisierter Protokolle durchzuführen, um sicherzustellen, dass das System die erforderlichen Desinfektionsstandards erfüllt. Um sicherzustellen, dass das gereinigte Wasser für den menschlichen Gebrauch unbedenklich ist, sollte das System so konzipiert sein, dass es alle geltenden behördlichen Anforderungen erfüllt.

Endeffekt

Die UV-C-LED-Technologie bietet mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen UV-Lampen für die Aufbereitung von Trinkwasser, darunter eine höhere Energieeffizienz, niedrigere Betriebskosten und eine geringere Umweltbelastung. Diese Technologie ist außerordentlich effektiv bei der Desinfektion von Wasser und der Regulierung von TOC-Gehalten, Geschmack und Geruch. Es kann Form erhalten werden Hersteller von UV-LED-Dioden wie Tianhui Electric

Eine Reihe von Faktoren, darunter UV-C-LED-Ausgang, Wellenlänge, Durchflussrate, Kontaktdauer, Systemeffizienz und Systemvalidierung, müssen bei der Entwicklung eines UV-C-LED-Systems für die Trinkwasseraufbereitung sorgfältig berücksichtigt werden. Mehrere Fallstudien haben die Wirksamkeit der UV-C-LED-Technologie bei der Aufbereitung von Trinkwasser gezeigt, und es wird erwartet, dass die Technologie in den kommenden Jahren eine breitere Akzeptanz finden wird.

Für Umsetzungsinteressierte UV-Wasserdesinfektion n Für ihre Luft- und Wasseraufbereitungsanforderungen wird eine Partnerschaft mit einem renommierten Hersteller von UV-LED-Modulen und Dioden wie Tianhui Electric empfohlen. Durch Kontaktaufnahme Tianhui Electric ,A UV-LED-Hersteller  Sie können mehr über ihre Produkte erfahren und eine Beratung vereinbaren, um Ihre UV-Desinfektionsanforderungen zu besprechen.