水の消毒における UV-C LED アプリケーション

をはじめとする各種水処理技術 UV水消毒  純粋な飲料水に対する需要の高まりに応えて開発されました。 近年、紫外線 C (UV-C) LED 技術は、飲料水処理におけるその潜在的な用途について大きな関心を集めています。 この技術には、従来の水銀ベースの UV ランプに比べて、エネルギー効率、運用コストの削減、環境フットプリントの削減など、多くの利点があります。 この記事では、飲料水の浄化における UV-C LED アプリケーションの包括的なガイドを提供します。

UV-C LED テクノロジー

UV-C 放射は、200 ～ 280 ナノメートルの範囲の波長を持つ電磁放射の一種です。 細菌、ウイルス、原生動物などの微生物のDNAを除去することで、水の消毒に高い効果を発揮します。 従来の UV ランプは、水銀蒸気を使用して UV-C 放射を生成します。 水銀ベースのランプには、高エネルギー消費、環境への危険、定期的な交換の必要性など、多くの欠点があります。

対照的に、UV-C LED 技術では、半導体材料を使用して UV-C 放射を生成します。 LED は、従来の UV ランプよりもエネルギー効率が高く、長持ちします。 さらに、これらの LED は水銀を含まないため、環境に優しくなります。 さらに、特定の波長を放射するように設計できるため、消毒プロセスをより細かく制御できます。

飲料水処理における UV-C LED の応用

UV-C LED 技術には、飲料水の処理に複数の用途があります。：

消毒

消毒は、飲料水の修復におけるこの技術の最も一般的な用途です。 他のものよりも効果的です UV水消毒 UV-C 放射は、バクテリア、ウイルス、原生動物などの微生物の DNA を破壊するのに非常に効果的であり、それらを繁殖や損傷を不可能にします。 UV-C 放射は微生物の細胞膜を透過し、その DNA に損傷を与え、病気の複製と拡散を防ぎます。

UV-C 放射は、有害な消毒副産物 (DBP) を生成せず、水の消毒に一般的に使用される塩素とは異なり、水の味、色、またはにおいを変えません。 UV-C 放射は、クリプトスポリジウムやジアルジアなどの塩素耐性水媒介性病原体に対して特に効果的です。 UV-C LED システムは、効果的な水の消毒に必要な量を供給するように設計できます。

TOC減少

水の総有機炭素 (TOC) は、その有機含有量の尺度です。 高濃度の TOC は、人間の健康に有害な DBP を形成する可能性があります。 有機化合物をより小さく有害性の低い分子に分解することにより、UV-C LED 技術を使用して水中の TOC レベルを下げることができます。 UV-C 放射は、有機化合物の化学結合を分解し、危険性の低い、より単純な分子を形成します。

UV-C LED 技術は、従来の処理方法では除去が難しいことで有名なフミン酸とフルボ酸の除去に特に効果的です。 表層水中のこれらの有機化合物の存在は、DBP の形成に寄与する可能性があります。 UV-C LED 技術は、水中の TOC のレベルを下げることで、有害な DBP の形成を防ぐのに役立ちます。

味と匂いの管理

UV-C LED 技術を使用して、これらの品質の原因となる有機化合物を除去することにより、水の風味と臭いを制御できます。 ゲオスミンや 2-メチルイソボルネオール (MIB) などの特定の有機化合物は、水の素朴でかび臭い味と臭いの原因です。 これらの有機化合物は放射線によって分解され、それによって水の風味と臭いが改善されます。

この技術は、従来の処理方法では除去が困難なゲオスミンやMIBの濃度が高い水の処理に特に有効です。 水の味とにおいを調整することで、飲料水の品質に対する消費者の信頼を高めることができます。

高度な酸化プロセス (AOP)

高度な酸化プロセス (AOP) と組み合わせて、UV-C LED 技術を使用して、残留性有機汚染物質 (POP) を含む水を修復できます。 AOP は反応性の高いヒドロキシル ラジカルの生成を伴うため、複雑な有機化合物を分解して、より単純で危険性の低い分子にすることができます。 この技術は、AOP を活性化するために必要な UV-C 放射を生成するために利用できます。

UV-C LED 技術と AOP の組み合わせは、従来の処理方法では効果的に除去できない医薬品、パーソナルケア製品、その他の新たな汚染物質を含む水の処理に特に効果的です。 都市部など、人間活動が水源に影響を与える地域に特に適用できます。

UV-C LED システム設計に関する考慮事項

飲料水処理用の UV-C LED システムを設計するには、次のような多くの要因を綿密に検討する必要があります。：

UV-C LED出力

これは、水の消毒におけるシステムの有効性の重要な決定要因です。 システムの出力は通常、平方センチメートル (cm2) あたりのミリワット (mW) で測定され、使用される UV-C LED の数とタイプによって決まります。

適切な発光を確保するには、水処理用途向けに特別に設計された高品質の UV-C LED を選択することが不可欠です。 システムで使用される LED の数は、必要な流量で必要な光度を提供するのに十分なものでなければなりません。 LED の数を増やすか、より高出力の LED を使用して、総光度を上げます。

波長

UV-C 放射の波長は、水を消毒する効果を決定する重要な要素です。 最適な消毒波長は約 254 nm ですが、200 ～ 280 nm の波長も効果的です。 UV-C LED は、意図した波長で発光する必要があります。

LED の製造に使用される材料、材料のドーピング、および LED チップの設計はすべて、UV-C 放射の波長に影響を与える可能性があります。 必要な波長で放射線を放出する UV-C LED を選択し、適切なテスト技術を使用して波長を検証することが不可欠です。

体積流量

UV-C LED システムを通る水の通過率は、システムの有効性を決定する重要な要素です。 望ましいレベルの消毒を達成するには、すべての水を適切な時間 UV-C 放射にさらすようにシステムを設計する必要があります。

十分な露光時間を確保するには、流量、UV-C LED チャンバーの長さ、および UV-C LED の数と配置に基づいて、必要な接触時間を計算することが不可欠です。 バルブとポンプを使用して流量を調整し、LED システムの設計パラメータ内に水の流量を維持することができます。

お問い合わせ期間

水と UV-C 放射線の接触時間は、システムの有効性を決定する重要な要素です。 接触時間は、流量、UV-C LED チャンバーの長さ、および UV-C LED の数と配置の影響を受けます。

UV-C LED チャンバーは、水を消毒するのに十分な暴露時間を提供するように設計する必要があります。 チャンバーの長さを調整して、目的の接触時間を達成します。 さらに、UV-C LED の数と配置を変更して、すべての水が UV-C 放射にさらされるようにすることができます。

システム性能

UV-C LED システムの有効性は、その運用費用を決定する重要な要素です。 システムは、エネルギー消費を最小限に抑え、メンテナンス費用を削減し、その使用を最適化することにより、効率を最大化するように設計する必要があります。

エネルギー消費を削減するには、エネルギー効率の高い UV-C LED を選択し、熱損失を軽減するようにシステムを設計することが不可欠です。 システムは、他の機能の中でも特に高品質のコンポーネントと自動クリーニング メカニズムを組み込むことにより、メンテナンスの必要性を最小限に抑えるように設計する必要があります。 システムのパフォーマンスを監視し、必要に応じて UV-C 出力を変更するためのセンサーとコントロールを組み込むことで、UV-C LED の使用を最適化できます。

システム検証

水の消毒における UV-C LED システムの有効性は、USEPA UVDGM (紫外線消毒ガイダンス マニュアル) で概説されているプロトコルなどの適切なテスト方法を使用して検証する必要があります。 さらに、飲料水安全法などの該当する規制要件に確実に準拠するようにシステムを構築する必要があります。

UV-C LED システムの有効性を検証するには、標準化されたプロトコルを使用して必要なテストを実施し、システムが必要な消毒基準を満たしていることを確認することが不可欠です。 精製水が人間の消費に対して安全であることを保証するには、適用されるすべての規制要件に準拠するようにシステムを設計する必要があります。

結論

UV-C LED 技術は、従来の UV ランプに比べて、エネルギー効率の向上、運用コストの削減、環境への影響の低減など、飲料水の処理にいくつかの利点があります。 この技術は、水を消毒し、TOC レベル、風味、臭気を調整するのに非常に効果的です。 形にできる UV LED ダイオード メーカー 好き 天恵電気

飲料水処理用の UV-C LED システムを設計する際には、UV-C LED 出力、波長、流量、接触時間、システム効率、システム検証など、多くの要因を慎重に考慮する必要があります。 飲料水の処理における UV-C LED 技術の有効性がいくつかのケーススタディで実証されており、この技術は今後数年間でより広く受け入れられると予想されます。

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