UV-C LED -sovellukset veden desinfioinnissa

Erilaisia ​​vedenkäsittelytekniikoita, mukaan lukien UV-veden desinfiointi  on kehitetty vastauksena puhtaan juomaveden kasvavaan kysyntään. Viime vuosina Ultraviolet-C (UV-C) LED -tekniikka on herättänyt suurta kiinnostusta sen mahdollisista sovelluksista juomaveden käsittelyssä. Tällä tekniikalla on useita etuja perinteisiin elohopeapohjaisiin UV-lamppuihin verrattuna, mukaan lukien energiatehokkuus, alhaisemmat käyttökustannukset ja pienempi ympäristöjalanjälki. Tämä artikkeli tarjoaa kattavan oppaan UV-C-LED-sovelluksiin juomaveden kunnostamisessa.

UV-C LED-tekniikka

UV-C-säteily on sähkömagneettisen säteilyn muoto, jonka aallonpituus vaihtelee välillä 200-280 nanometriä. Poistamalla mikro-organismien, kuten bakteerien, virusten ja alkueläinten DNA:n, se on erittäin tehokas veden desinfioinnissa. Perinteiset UV-lamput tuottavat UV-C-säteilyä käyttämällä elohopeahöyryä. Elohopeapohjaisilla lampuilla on useita haittoja, kuten korkea energiankulutus, ympäristöhaitat ja säännöllinen vaihtotarve.

Sitä vastoin UV-C LED -tekniikka käyttää puolijohdemateriaalia UV-C-säteilyn tuottamiseen. LEDit ovat energiatehokkaampia ja kestävät pidempään kuin perinteiset UV-lamput. Lisäksi nämä LEDit ovat elohopeattomia, mikä tekee niistä ympäristöystävällisempiä. Lisäksi ne voidaan suunnitella lähettämään tiettyä aallonpituutta, mikä mahdollistaa paremman hallinnan desinfiointiprosessissa.

UV-C LEDien sovellukset juomaveden käsittelyssä

UV-C LED -teknologialla on useita sovelluksia juomaveden käsittelyssä, mukaan lukien:

Desinfiointi

Desinfiointi on tämän tekniikan yleisin sovellus juomaveden puhdistuksessa. Se on tehokkaampi kuin muut UV-veden desinfiointi UV-C-säteily on poikkeuksellisen tehokas mikro-organismien, kuten bakteerien, virusten ja alkueläinten, DNA:n tuhoamisessa, mikä tekee niistä lisääntymis- ja vaurioitumiskyvyttömiä. UV-C-säteily tunkeutuu mikro-organismien solukalvoihin ja vahingoittaa niiden DNA:ta estäen niitä lisääntymästä ja leviämästä sairauksia.

UV-C-säteily ei tuota haitallisia desinfioinnin sivutuotteita (DBP) eikä muuta veden makua, väriä tai hajua, toisin kuin kloori, jota käytetään yleisesti veden desinfiointiin. UV-C-säteily on erityisen tehokas kloorinkestäviä veden välityksellä leviäviä taudinaiheuttajia, kuten Cryptosporidium ja Giardia, vastaan. UV-C LED -järjestelmät voidaan suunnitella toimittamaan tehokkaan veden desinfioinnin edellyttämän annoksen.

TOC:n lasku

Veden orgaaninen kokonaishiili (TOC) on sen orgaanisen sisällön mitta. Suuret TOC-pitoisuudet voivat johtaa DBP:iden muodostumiseen, jotka ovat haitallisia ihmisten terveydelle. Hajottamalla orgaaniset yhdisteet pienemmiksi, vähemmän haitallisiksi molekyyleiksi, UV-C LED -tekniikkaa voidaan käyttää vähentämään TOC-tasoja vedessä. UV-C-säteily voi hajottaa orgaanisten yhdisteiden kemiallisia sidoksia, jolloin muodostuu vähemmän vaarallisia, yksinkertaisempia molekyylejä.

UV-C LED -tekniikka poistaa erityisen tehokkaasti humus- ja fulvohapot, joita on tunnetusti vaikea poistaa perinteisillä hoitomenetelmillä. Näiden orgaanisten yhdisteiden esiintyminen pintavesissä voi edistää DBP:iden muodostumista. UV-C LED -teknologia voi auttaa estämään vaarallisten DBP-yhdisteiden muodostumista vähentämällä TOC-pitoisuutta vedessä.

Maun ja hajun hallinta

UV-C-LED-teknologialla voidaan hallita veden makua ja hajua poistamalla orgaaniset yhdisteet, jotka ovat vastuussa näistä ominaisuuksista. Tietyt orgaaniset yhdisteet, mukaan lukien geosmiini ja 2-metyyli-isoborneoli (MIB), aiheuttavat veden maanläheistä ja ummehtunutta makua ja hajua. Nämä orgaaniset yhdisteet voivat hajota säteilyn vaikutuksesta, mikä parantaa veden makua ja hajua.

Tämä tekniikka on erityisen tehokas veden käsittelyssä, jossa on suuria pitoisuuksia geosmiinia ja MIB:tä, joita on vaikea poistaa perinteisillä käsittelymenetelmillä. Veden makua ja hajua säätelemällä se voi lisätä kuluttajien luottamusta juomaveden laatuun.

Kehittyneet hapetusprosessit (AOP)

Edistyneiden hapetusprosessien (AOP) kanssa UV-C LED -tekniikkaa voidaan käyttää pysyviä orgaanisia saasteita (POP) sisältävän veden puhdistamiseen. AOP:t sisältävät erittäin reaktiivisten hydroksyyliradikaalien tuotantoa, jotka voivat hajottaa monimutkaiset orgaaniset yhdisteet yksinkertaisemmiksi, vähemmän vaarallisiksi molekyyleiksi. Tätä tekniikkaa voidaan käyttää tuottamaan UV-C-säteilyä, joka tarvitaan AOP:iden aktivoimiseen.

UV-C-LED-teknologian ja AOP:iden yhdistelmä voi olla erityisen tehokas lääkkeitä, hygieniatuotteita ja muita esiin tulevia epäpuhtauksia sisältävän veden käsittelyssä, jota ei voida tehokkaasti poistaa perinteisillä käsittelymenetelmillä. Soveltuu erityisesti alueilla, joilla ihmisen toiminta vaikuttaa vesilähteisiin, kuten kaupunkialueilla.

Huomioitavaa UV-C LED -järjestelmän suunnittelussa

UV-C LED-järjestelmän suunnittelu juomaveden käsittelyä varten edellyttää useiden tekijöiden huolellista harkintaa, mukaan lukien:

UV-C LED-lähtö

Tämä on ratkaiseva tekijä veden desinfiointijärjestelmän tehokkuudessa. Järjestelmän teho mitataan tyypillisesti milliwatteina (mW) neliösenttimetriä (cm2) kohti, ja se määräytyy käytettyjen UV-C-LEDien lukumäärän ja tyypin mukaan.

Riittävän päästön varmistamiseksi on tärkeää valita korkealaatuiset UV-C-LEDit, jotka on suunniteltu erityisesti vedenkäsittelysovelluksiin. Järjestelmässä käytettävien LEDien määrän tulee olla riittävä tuottamaan haluttu valovoima halutulla virtausnopeudella. Lisää kokonaisvaloa lisäämällä LEDien määrää tai käyttämällä tehokkaampia LEDejä.

Aallonpituus

UV-C-säteilyn aallonpituus on ratkaiseva tekijä määritettäessä sen tehokkuutta desinfioida vettä. Optimaalinen desinfiointiaallonpituus on noin 254 nm, vaikka aallonpituudet välillä 200-280 nm voivat myös olla tehokkaita. UV-C-LEDien on lähetettävä valoa tarkoitetulla aallonpituudella.

LEDien valmistukseen käytetty materiaali, materiaalin seostus ja LED-sirun muotoilu voivat kaikki vaikuttaa UV-C-säteilyn aallonpituuteen. On oleellista valita UV-C-LEDit, jotka lähettävät säteilyä halutulla aallonpituudella, ja varmistaa aallonpituus asianmukaisilla testaustekniikoilla.

Volumetrinen virtausnopeus

Veden kulkunopeus UV-C LED -järjestelmän läpi on ratkaiseva tekijä määritettäessä järjestelmän tehokkuutta. Halutun desinfiointitason saavuttamiseksi järjestelmä on suunniteltava siten, että se altistaa kaiken veden UV-C-säteilylle riittävän pitkäksi ajaksi.

Riittävän valotusajan varmistamiseksi on välttämätöntä laskea tarvittava kosketusaika virtausnopeuden, UV-C LED -kammion pituuden sekä UV-C LEDien lukumäärän ja sijoittelun perusteella. Venttiileillä ja pumpuilla virtausnopeutta voidaan säätää niin, että veden virtausnopeus pysyy LED-järjestelmän suunnitteluparametrien sisällä.

Yhteydenottoaika

Veden ja UV-C-säteilyn välisen kosketuksen kesto on ratkaiseva tekijä määritettäessä järjestelmän tehokkuutta. Kosketusaikaan vaikuttavat virtausnopeus, UV-C LED -kammion pituus sekä UV-C LEDien lukumäärä ja sijainti.

UV-C LED -kammio on suunniteltava siten, että se tarjoaa riittävän altistusajan veden desinfiointiin. Säädä kammion pituutta halutun kosketusajan saavuttamiseksi. Lisäksi UV-C-LEDien lukumäärää ja sijaintia voidaan muuttaa sen varmistamiseksi, että kaikki vesi on alttiina UV-C-säteilylle.

Järjestelmän suorituskyky

UV-C LED -järjestelmän tehokkuus on merkittävä tekijä sen käyttökuluja määritettäessä. Järjestelmän tulee olla suunniteltu maksimoimaan tehokkuus minimoimalla energiankulutus, alentamalla ylläpitokustannuksia ja optimoimalla sen käyttöä.

Energiankulutuksen vähentämiseksi on tärkeää valita energiatehokkaat UV-C-LEDit ja suunnitella järjestelmä siten, että se vähentää lämpöhäviöitä. Järjestelmä tulee suunnitella minimoimaan huoltotarve sisällyttämällä siihen muun muassa korkealaatuisia komponentteja ja automaattisia puhdistusmekanismeja. Anturit ja säätimet, jotka valvovat järjestelmän suorituskykyä ja muokkaavat UV-C-lähtöä tarpeen mukaan, voivat optimoida UV-C-LEDien käytön.

Järjestelmän validointi

UV-C-LED-järjestelmän tehokkuus veden desinfioinnissa on validoitava asianmukaisilla testausmenetelmillä, kuten USEPA UVDGM:ssä (Ultraviolet Disinfection Guidance Manual) määritellyllä protokollalla. Lisäksi järjestelmä on rakennettava siten, että se noudattaa sovellettavia viranomaisvaatimuksia, kuten turvallista juomavesilakia.

UV-C LED -järjestelmän tehokkuuden vahvistamiseksi on välttämätöntä suorittaa tarvittavat testit standardoitujen protokollien avulla sen varmistamiseksi, että järjestelmä täyttää tarvittavat desinfiointistandardit. Sen varmistamiseksi, että puhdistettu vesi on turvallista ihmisten kulutukseen, järjestelmä on suunniteltava siten, että se täyttää kaikki soveltuvat säännökset.

Bottom Line

UV-C LED -tekniikka tarjoaa useita etuja perinteisiin UV-lamppuihin verrattuna juomaveden käsittelyssä, mukaan lukien parempi energiatehokkuus, alhaisemmat käyttökustannukset ja vähemmän ympäristövaikutuksia. Tämä tekniikka on erittäin tehokas veden desinfioinnissa ja TOC-tasojen, maun ja hajun säätelyssä. Se voidaan saada muodossa UV-LED-diodien valmistajat Kuten Tianhui sähkö

Useita tekijöitä, mukaan lukien UV-C LED -lähtö, aallonpituus, virtausnopeus, kosketuksen kesto, järjestelmän tehokkuus ja järjestelmän validointi, on otettava huolellisesti huomioon suunniteltaessa UV-C LED -järjestelmää juomaveden käsittelyyn. Useat tapaustutkimukset ovat osoittaneet UV-C LED -teknologian tehokkuuden juomaveden käsittelyssä, ja tekniikan odotetaan saavan laajempaa hyväksyntää tulevina vuosina.

Toteuttamisesta kiinnostuneille Veden UV-desinfiointi n ilman- ja vedenkäsittelytarpeisiinsa suositellaan yhteistyötä hyvämaineisen UV-LED-moduulien ja -diodien valmistajan, kuten Tianhui Electricin, kanssa. Ottamalla yhteyttä Tianhui sähkö ,a Valmistajat  voit oppia lisää heidän tuotteistaan ​​ja varata konsultaation keskustellaksesi UV-desinfiointitarpeistasi.