Os LEDs UV, ou diodos emissores de luz ultravioleta, tornaram-se uma técnica prática para a desinfecção da água nos últimos dez anos. As vantagens das lâmpadas UV de mercúrio tradicionais em relação às lâmpadas químicas
Desinfecção UV da água
As técnicas ainda existem com LEDs UV, mas também eliminam algumas desvantagens.
A tecnologia de esterilização
Numerosas aplicações de
Esterilização LED UV
a tecnologia pode ser encontrada na vida cotidiana. Por exemplo, é utilizado em sistemas de alimentos, remédios, água e esgoto. Produtos químicos, calor, radiação ultravioleta e ozônio são frequentemente usados
Esterilização LED UV
técnicas.
Devido à sua simplicidade, produtos químicos (como cloro, peroxidase, etc.)
Esterilização LED UV
; no entanto, eles podem ter efeitos desfavoráveis, como alterar a qualidade do alvo. A desvantagem de usar cloro para
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é a produção de produtos químicos odoríferos e de risco biológico.
A água não pode reter ultravioleta e tem pouco impacto no ecossistema. Além disso, não resulta em resistência bacteriana a antibióticos. Desta forma,
Esterilização LED UV
, que recentemente ganhou destaque como alternativa à cloração, limpa de forma eficaz sem compostos químicos.
Lâmpadas UV, como lâmpadas de vapor de mercúrio relativamente baixas e moderadas, são usadas em técnicas tradicionais de esterilização por UV. Estes são usados em laboratórios biológicos e instalações médicas para desinfetar ambientes de trabalho e equipamentos. Em relação à eficiência da absorção de UV pelo DNA, as luzes UV emitem UV em um comprimento de onda específico, que se aproxima muito dos picos da curva de eficácia antimicrobiana.
A radiação UV com uma frequência de 365 nm é categorizada como UV-A (320-400 nm), e a UV-A tem menos potencial de dano do que a UV-C (100-280 nm). Um LED UV produz luz com um comprimento de onda de 365 nanômetros, que é menos prejudicial aos olhos e à pele humana do que uma lâmpada com um comprimento de onda de 254 nanômetros.
Além disso, como o UV-LED não contém mercúrio, ele não tem efeitos negativos sobre o meio ambiente ou as pessoas. Um esterilizador ambientalmente consciente é um LED UV. O mercúrio, prejudicial ao meio ambiente e à saúde humana, está presente nas lâmpadas de vapor de mercúrio.
Os esterilizadores UV devem ser feitos para caber no formato das lâmpadas, que geralmente são enormes e ocupam muito espaço. Assim, sem utilizar materiais perigosos, novas
Esterilização LED UV
equipamentos com baixo consumo de energia podem ser criados em vários formatos e tamanhos.
Comparação de LED UV Com LED Convencional; S
Os LEDs UV são mais resistentes, menores e livres de mercúrio do que seus equivalentes convencionais. Eles também duram mais e atingem a potência total mais rapidamente. Esses benefícios, com tempos de inicialização quase imediatos e comprimentos de onda personalizáveis, fornecem projetos de reator UV-LED com grande flexibilidade de projeto.
Apesar desses benefícios, as aplicações convencionais de reator UV-LED se concentraram em redes menores, que são ineficazes para o tratamento de água municipal. Devido ao seu tamanho modesto, que varia de 1 a 4 mm, os UV-LEDs podem ser posicionados para emitir radiação em várias direções.
Em comparação com as lâmpadas UV convencionais, esses padrões de radiação altamente focados permitem mais opções de orientação e, portanto, reatores de fissão exclusivos. Para
Desinfecção UV da água
, UV-LEDs demonstraram ser pelo menos tão eficazes quanto lâmpadas UV reduzidas (LPUV) em um amplo espectro de frequências antimicrobianas (por exemplo, 250
–285 milhas náuticas).
Essas variáveis estão melhorando ano após ano. A ampla adoção da tecnologia de saneamento UV-LED adequada foi limitada por altos custos iniciais, baixa potência de saída e baixa eficiência de fachada.
Como resultado, o uso da tecnologia tem sido limitado principalmente a aplicações em lotes de pequena escala no ponto de uso, onde as deficiências da tecnologia são superadas por períodos prolongados de exposição para atingir a dose de UV necessária.
No entanto, a criação dos primeiros reatores UV-LED em escala real que podem ser usados em obras de água municipais (WTWs) foi possível graças aos rápidos avanços na tecnologia UV-LED e à otimização do design e desempenho dos reatores.
Esses reatores são feitos de um tubo de cristal com LEDs UV dispostos em série ao longo da borda do cilindro, o que permite que a luz UV entre na água que flui através do reator. O controle térmico é realizado pela dissipação do calor produzido pelos LEDs operacionais usando um sistema de circulação de fluido ao redor do vaso do reator.
Biodosimetria
Para determinar se os LEDs UV podem ser usados para
Desinfecção UV da água,
uma avaliação precisa do
Desinfecção UV da água
eficiência de reatores em grande escala é necessária. A biodosimetria é o método de validação atual para reatores UV convencionais (usando lâmpadas de mercúrio)
Nesse contexto, a avaliação da sensibilidade de um microrganismo de teste substituto à exposição à radiação ultravioleta em várias doses com cinética de ativação calibrada é chamada de biodosimetria. A curva dose-resposta para reatores UV é normalmente determinada por meio de testes de feixe colimado usando o microrganismo da água de teste.
Uma dose relativa reduzida (RED) (mJ/cm2) é calculada usando a curva calibrada e a desativação medida do biodosímetro.
Curva dose-resposta UV para os reatores
O organismo desafiado deve ser cultivado de forma semelhante a partir do mesmo estoque de microorganismos. Uma curva dose-resposta de UV para os reatores é produzida como resultado da operação e mostra a dosagem de redução para cada log de inativação alcançado em escala real.
Além disso, a abordagem inclui transmitância de UV (UVT) no cálculo da dose de UV, padronizando as curvas de dose-resposta de UV do reator para vários níveis indicativos de qualidade da água baseados puramente em UVT.
Portanto, o objetivo principal deste trabalho foi determinar o desempenho do sistema UV-LED, utilizando microrganismos de teste substitutos e comparando-o com o de lâmpadas UV tradicionais.
Cryptosporidium spp
escolheu Cryptosporidium spp. como nosso organismo-alvo, uma vez que a UV é frequentemente aplicada em situações com maior probabilidade de incidência de Cryptosporidium. Os fatores de risco para Cryptosporidium incluem sua presença em fontes de água, resistência ao cloro (durações relatadas de contato com cloro de 1000
–10.000 mg min/L) e propensão a evitar beber água filtrada devido ao seu pequeno tamanho (4
–6 m).
O tratamento UV de inativação para Cryptosporidium parvum é de 0,16 cm2/MJ, o que é consideravelmente menor que a constante correspondente para cloro livre.
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