Recherche d'application de LED UV dans la stérilisation et la désinfection-purification de l'eau

Les UV-LED, ou diodes électroluminescentes ultraviolettes, sont devenues une technique pratique pour désinfecter l'eau au cours des dix dernières années. Les avantages des lampes UV au mercure traditionnelles par rapport aux produits chimiques Désinfection UV de l'eau   Les techniques sont toujours là avec les UV-LED, mais elles suppriment aussi certains inconvénients.

La technologie de stérilisation

De nombreuses applications de Stérilisation LED UV la technologie peut être trouvée dans la vie quotidienne. Par exemple, il est utilisé dans les systèmes alimentaires, médicaux, d'eau et d'égouts. Les produits chimiques, la chaleur, les rayons UV et l'ozone sont tous fréquemment utilisés Stérilisation LED UV   techniques.

En raison de leur simplicité, les produits chimiques (tels que le chlore, la peroxydase, etc.) sont fréquemment utilisés pour Stérilisation LED UV ; cependant, ils peuvent avoir des effets défavorables, tels que la modification de la qualité de la cible. L'inconvénient d'utiliser du chlore pour Stérilisation LED UV est la production de produits chimiques odorants et présentant un risque biologique.

L'eau ne peut pas retenir les ultraviolets et a peu d'impact sur l'écosystème. De plus, il n'entraîne pas de résistance bactérienne aux antibiotiques. Ainsi, Stérilisation LED UV , qui a récemment fait son apparition sur le devant de la scène comme alternative à la chloration, nettoie efficacement sans composés chimiques.

Les lampes UV, telles que les lampes à vapeur de mercure relativement faibles et modérées, sont utilisées dans les techniques de stérilisation UV traditionnelles. Ceux-ci sont utilisés dans les laboratoires biologiques et les installations médicales pour désinfecter les environnements de travail et les équipements. En ce qui concerne l'efficacité de l'absorption des UV par l'ADN, les lampes UV émettent des UV à une longueur d'onde spécifique, qui correspond très étroitement aux pics de la courbe d'efficacité antimicrobienne.

Le rayonnement UV avec une fréquence de 365 nm est classé comme UV-A (320-400 nm), et les UV-A ont moins de potentiel de dommages que les UV-C (100-280 nm). Une LED UV produit une lumière d'une longueur d'onde de 365 nanomètres, ce qui est moins nocif pour les yeux et la peau qu'une lampe d'une longueur d'onde de 254 nanomètres.

De plus, comme les LED UV ne contiennent pas de mercure, elles n'ont aucun effet négatif sur l'environnement ou les personnes. Un stérilisateur respectueux de l'environnement est un UV-LED. Le mercure, qui est nocif pour l'environnement et la santé humaine, est présent dans les lampes à vapeur de mercure.

Les stérilisateurs UV doivent être conçus pour s'adapter à la forme des lampes, qui sont souvent énormes et occupent beaucoup de place. Ainsi, sans utiliser de matières dangereuses, de nouveaux Stérilisation LED UV   des équipements à faible consommation d'énergie peuvent être créés dans différentes formes et tailles.

Comparaison des LED UV avec les LED conventionnelles ; S

Les LED UV sont plus résistantes, plus petites et sans mercure que leurs homologues conventionnels. Ils durent également plus longtemps et atteignent leur pleine puissance plus rapidement. Ces avantages, avec des temps de démarrage presque immédiats et des longueurs d'onde personnalisables, offrent aux conceptions de réacteurs UV-LED une grande flexibilité de conception.

Malgré ces avantages, les applications conventionnelles des réacteurs UV-LED se sont concentrées sur des réseaux plus petits, qui sont inefficaces pour traiter l'eau municipale. En raison de leur taille modeste, qui varie de 1 à 4 mm, les LED UV peuvent être positionnées pour émettre un rayonnement dans différentes directions.

Par rapport aux lampes UV conventionnelles, ces modèles de rayonnement hautement focalisés permettent plus d'options d'orientation et, par conséquent, des réacteurs à fission uniques. Pour Désinfection UV de l'eau , les LED UV se sont avérées au moins aussi efficaces que les lampes UV réduites (LPUV) sur un large spectre de fréquences antimicrobiennes (par exemple, 250 –285 nm).

Ces variables s'améliorent d'année en année. L'adoption généralisée de la technologie d'assainissement appropriée UV-LED a été limitée par des coûts initiaux élevés, une faible puissance de sortie et une faible efficacité de façade.

En conséquence, l'utilisation de la technologie a été principalement limitée aux applications par lots à petite échelle au point d'utilisation, où les lacunes de la technologie sont surmontées par des périodes d'exposition prolongées pour obtenir la dose d'UV nécessaire.

Néanmoins, la création des premiers réacteurs UV-LED à grande échelle pouvant être utilisés dans les aqueducs municipaux (WTW) a été rendue possible par les progrès rapides de la technologie UV-LED et l'optimisation de la conception et des performances des réacteurs.

Ces réacteurs sont constitués d'un tube en verre cristal avec des LED UV disposées en série le long du bord du cylindre, ce qui permet à la lumière UV d'entrer dans l'eau traversant le réacteur. Le contrôle thermique est réalisé en dissipant la chaleur produite par les LED en fonctionnement à l'aide d'un système de circulation de fluide entourant la cuve du réacteur.

Biodosimétrie

Pour déterminer si les LED UV peuvent être utilisées à grande échelle Désinfection UV de l'eau,   une évaluation précise de la Désinfection UV de l'eau   l'efficacité des réacteurs à grande échelle est nécessaire. La biodosimétrie est la méthode de validation actuelle des réacteurs UV conventionnels (utilisant des lampes à mercure)

Dans ce contexte, l'évaluation de la sensibilité d'un micro-organisme test de substitution à l'exposition aux UV à différentes doses avec une cinétique d'activation calibrée est appelée biodosimétrie. La courbe dose-réponse pour les réacteurs UV est généralement déterminée par un test de faisceau collimaté utilisant le micro-organisme de l'eau de test.

Une dose relative réduite (RED) (mJ/cm2) est calculée à l'aide de la courbe calibrée et de la désactivation mesurée du biodosimètre.

Courbe dose-réponse UV pour les réacteurs

L'organisme provoqué doit être cultivé de manière similaire à partir du même stock de micro-organismes. Une courbe dose-réponse UV pour les réacteurs est produite à la suite de l'opération, et elle montre le dosage de réduction pour chaque log d'inactivation atteint à pleine échelle.

De plus, l'approche inclut la transmission UV (UVT) dans le calcul de la dose UV, normalisant les courbes dose-réponse UV du réacteur à divers niveaux indicatifs de qualité de l'eau basés uniquement sur l'UVT.

Par conséquent, l'objectif principal de ce travail était de déterminer les performances du système UV-LED en utilisant des micro-organismes de test de substitution et en les comparant à celles des lampes UV traditionnelles.

Espèces de Cryptosporidium

ont choisi Cryptosporidium spp. comme notre organisme cible puisque les UV sont fréquemment appliqués dans des situations avec une plus grande probabilité d'incidence de Cryptosporidium. Les facteurs de risque de Cryptosporidium comprennent leur présence dans les sources d'eau, la résistance au chlore (durées de contact avec le chlore signalées de 1000 –10 000 mg min/L), et la propension à éviter de boire de l'eau filtrée en raison de leur petite taille (4 –6m).

Le traitement UV d'inactivation pour Cryptosporidium parvum est de 0,16 cm2/MJ, ce qui est considérablement inférieur à la constante correspondante pour le chlore libre.

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