Uporaba UV-C LED pri dezinfekciji vode

Različne tehnologije čiščenja vode, vključno z UV razkuževanje vode  so bili razviti kot odgovor na naraščajoče povpraševanje po čisti pitni vodi. V zadnjih letih je ultravijolična-C (UV-C) LED tehnologija požela veliko zanimanja za svoje možne uporabe pri čiščenju pitne vode. Ta tehnologija ima številne prednosti pred običajnimi UV žarnicami na osnovi živega srebra, vključno z energetsko učinkovitostjo, nižjimi obratovalnimi stroški in manjšim okoljskim odtisom. Ta članek ponuja izčrpen vodnik za uporabo UV-C LED pri sanaciji pitne vode.

UV-C LED tehnologija

UV-C sevanje je oblika elektromagnetnega sevanja z valovno dolžino od 200 do 280 nanometrov. Z odstranjevanjem DNK mikroorganizmov, kot so bakterije, virusi in praživali, je zelo učinkovit pri dezinfekciji vode. Tradicionalne UV žarnice proizvajajo UV-C sevanje z uporabo hlapov živega srebra. Žarnice na osnovi živega srebra imajo številne pomanjkljivosti, vključno z visoko porabo energije, nevarnostjo za okolje in potrebo po občasni zamenjavi.

V nasprotju s tem tehnologija UV-C LED uporablja polprevodniški material za ustvarjanje UV-C sevanja. LED diode so energijsko učinkovitejše in trajajo dlje kot običajne UV žarnice. Poleg tega te LED diode ne vsebujejo živega srebra, zaradi česar so okolju prijaznejše. Poleg tega jih je mogoče oblikovati tako, da oddajajo določeno valovno dolžino, kar omogoča večji nadzor nad postopkom dezinfekcije.

Uporaba UV-C LED pri čiščenju pitne vode

Tehnologija UV-C LED ima več aplikacij pri čiščenju pitne vode, vključno z:

Dezinfekcija

Dezinfekcija je najpogostejša uporaba te tehnologije pri sanaciji pitne vode. Je bolj učinkovit kot drugi UV razkuževanje vode UV-C sevanje je izjemno učinkovito pri uničevanju DNK mikroorganizmov, kot so bakterije, virusi in protozoji, zaradi česar so nesposobni za razmnoževanje in poškodbe. UV-C sevanje prodre v celične membrane mikroorganizmov in poškoduje njihovo DNK ter jim prepreči razmnoževanje in širjenje bolezni.

UV-C sevanje ne ustvarja škodljivih stranskih produktov dezinfekcije (DBP) in ne spremeni okusa, barve ali vonja vode, za razliko od klora, ki se običajno uporablja za dezinfekcijo vode. UV-C sevanje je še posebej učinkovito proti na klor odpornim vodnim patogenom, kot sta Cryptosporidium in Giardia. UV-C LED sisteme je mogoče oblikovati tako, da zagotavljajo potreben odmerek za učinkovito dezinfekcijo vode.

Zmanjšanje TOC

Skupni organski ogljik (TOC) vode je merilo vsebnosti organskih snovi v vodi. Visoke koncentracije TOC lahko povzročijo nastanek DBP, ki so škodljivi za zdravje ljudi. Z razgradnjo organskih spojin na manjše, manj škodljive molekule, lahko tehnologijo UV-C LED uporabimo za zmanjšanje ravni TOC v vodi. UV-C sevanje lahko razgradi kemične vezi v organskih spojinah, kar povzroči nastanek manj nevarnih, enostavnejših molekul.

Tehnologija UV-C LED je še posebej učinkovita pri odstranjevanju huminskih in fulvičnih kislin, ki jih je znano težko odstraniti s konvencionalnimi metodami obdelave. Prisotnost teh organskih spojin v površinskih vodah lahko prispeva k nastanku DBP. Z zniževanjem ravni TOC v vodi lahko tehnologija UV-C LED pomaga pri preprečevanju nastajanja nevarnih DBP.

Upravljanje okusa in vonja

Tehnologijo UV-C LED je mogoče uporabiti za nadzor okusa in vonja vode z odstranjevanjem organskih spojin, ki so odgovorne za te lastnosti. Nekatere organske spojine, vključno z geosminom in 2-metilizoborneolom (MIB), so odgovorne za zemeljski in zatohel okus in vonj vode. Te organske spojine lahko sevanje razgradi in s tem izboljša okus in vonj vode.

Ta tehnologija je še posebej učinkovita pri čiščenju vode z velikimi koncentracijami geosmina in MIB, ki jih je težko odstraniti s konvencionalnimi metodami čiščenja. Z uravnavanjem okusa in vonja vode lahko poveča zaupanje potrošnikov v kakovost pitne vode.

Napredni oksidacijski procesi (AOP)

V povezavi z naprednimi oksidacijskimi procesi (AOP) se lahko tehnologija UV-C LED uporablja za sanacijo vode, ki vsebuje obstojna organska onesnaževala (POP). AOP povzročajo proizvodnjo visoko reaktivnih hidroksilnih radikalov, ki lahko razgradijo kompleksne organske spojine v enostavnejše, manj nevarne molekule. To tehnologijo je mogoče uporabiti za proizvodnjo UV-C sevanja, potrebnega za aktiviranje AOP.

Kombinacija tehnologije UV-C LED in AOP je lahko še posebej učinkovita za čiščenje vode, ki vsebuje farmacevtske izdelke, izdelke za osebno nego in druge nastajajoče onesnaževalce, ki jih ni mogoče učinkovito odstraniti s konvencionalnimi metodami čiščenja. Posebej uporabno na območjih, kjer človekove dejavnosti vplivajo na vodne vire, kot so mestna območja.

Premisleki o zasnovi sistema UV-C LED

Zasnova UV-C LED sistema za obdelavo pitne vode zahteva natančno upoštevanje številnih dejavnikov, vključno z:

UV-C LED izhod

To je ključna determinanta učinkovitosti sistema pri dezinfekciji vode. Izhodna moč sistema se običajno meri v milivatih (mW) na kvadratni centimeter (cm2) in je določena s številom in vrsto uporabljenih UV-C LED.

Da bi zagotovili ustrezno emisijo, je bistvenega pomena, da izberete visokokakovostne LED diode UV-C, ki so posebej zasnovane za uporabo pri čiščenju vode. Število LED diod, uporabljenih v sistemu, mora zadostovati za zagotavljanje želene svetilnosti pri želenem pretoku. Povečajte skupno svetilnost s povečanjem števila LED ali z uporabo LED z večjo močjo.

Valovna dolžina

Valovna dolžina sevanja UV-C je ključni dejavnik pri določanju njegove učinkovitosti pri dezinfekciji vode. Optimalna valovna dolžina dezinfekcije je približno 254 nm, čeprav so lahko učinkovite tudi valovne dolžine med 200 in 280 nm. UV-C LED morajo oddajati svetlobo na predvideni valovni dolžini.

Material, uporabljen za izdelavo LED, dopiranje materiala in zasnova LED čipa lahko vplivajo na valovno dolžino sevanja UV-C. Bistveno je, da izberete UV-C LED diode, ki oddajajo sevanje pri želeni valovni dolžini, in preverite valovno dolžino z ustreznimi preskusnimi tehnikami.

Volumetrični pretok

Hitrost prehajanja vode skozi UV-C LED sistem je ključni dejavnik pri določanju učinkovitosti sistema. Da bi dosegli želeno stopnjo dezinfekcije, mora biti sistem zasnovan tako, da je vsa voda dovolj dolgo izpostavljena UV-C sevanju.

Za zagotovitev zadostnega časa izpostavljenosti je nujno, da izračunate zahtevani kontaktni čas na podlagi pretoka, dolžine komore UV-C LED ter števila in postavitve UV-C LED. Z ventili in črpalkami je mogoče regulirati pretok, da ohranite pretok vode znotraj konstrukcijskih parametrov sistema LED.

Obdobje stika

Trajanje stika med vodo in UV-C sevanjem je ključni element pri določanju učinkovitosti sistema. Na kontaktni čas vplivajo pretok, dolžina UV-C LED komore ter število in postavitev UV-C LED.

Komora UV-C LED mora biti zasnovana tako, da zagotavlja dovolj časa izpostavljenosti za dezinfekcijo vode. Prilagoditev dolžine komore za dosego želenega kontaktnega časa. Poleg tega je mogoče spremeniti število in položaj UV-C LED, da se zagotovi, da je vsa voda izpostavljena UV-C sevanju.

Učinkovitost sistema

Učinkovitost sistema UV-C LED je pomemben dejavnik pri določanju njegovih operativnih stroškov. Sistem mora biti zasnovan tako, da poveča učinkovitost z zmanjšanjem porabe energije, znižanjem stroškov vzdrževanja in optimizacijo njene uporabe.

Za zmanjšanje porabe energije je bistvenega pomena, da izberete energetsko učinkovite UV-C LED diode in sistem zasnujete tako, da ublažite toplotne izgube. Sistem mora biti zasnovan tako, da minimalizira zahteve po vzdrževanju, med drugim z vključevanjem visokokakovostnih komponent in avtomatskih čistilnih mehanizmov. Vključitev senzorjev in krmilnikov za spremljanje delovanja sistema in po potrebi spreminjanje izhoda UV-C lahko optimizira uporabo UV-C LED.

Preverjanje sistema

Učinkovitost sistema UV-C LED pri razkuževanju vode je treba potrditi z ustreznimi preskusnimi metodami, kot je protokol, opisan v USEPA UVDGM (Navodila za ultravijolično dezinfekcijo). Poleg tega mora biti sistem izdelan tako, da zagotavlja skladnost z veljavnimi regulativnimi zahtevami, kot je Zakon o varni pitni vodi.

Za potrditev učinkovitosti sistema UV-C LED je bistveno izvesti potrebno testiranje z uporabo standardiziranih protokolov, da zagotovimo, da sistem izpolnjuje potrebne standarde dezinfekcije. Da bi zagotovili, da je prečiščena voda varna za prehrano ljudi, mora biti sistem zasnovan tako, da ustreza vsem veljavnim regulativnim zahtevam.

Spodnja črta

Tehnologija UV-C LED ponuja več prednosti pred običajnimi UV žarnicami za čiščenje pitne vode, vključno z večjo energetsko učinkovitostjo, nižjimi obratovalnimi stroški in manjšim vplivom na okolje. Ta tehnologija je izredno učinkovita pri dezinfekciji vode in uravnavanju ravni TOC, okusa in vonja. Lahko se oblikuje Proizvajalci UV led diod kot Tianhui Electric

Pri načrtovanju sistema UV-C LED za čiščenje pitne vode je treba skrbno upoštevati številne dejavnike, vključno z izhodom UV-C LED, valovno dolžino, pretokom, trajanjem stika, učinkovitostjo sistema in validacijo sistema. Več študij primerov je pokazalo učinkovitost UV-C LED tehnologije pri čiščenju pitne vode in predvideva se, da bo tehnologija v prihodnjih letih postala širše sprejeta.

Za tiste, ki jih zanima izvajanje UV dezinfekcija vode n za njihove potrebe po obdelavi zraka in vode priporočamo sodelovanje z uglednim proizvajalcem UV LED modulov in diod, kot je Tianhui Electric. S kontaktiranjem Tianhui Electric ,a Proizvajalci UV vodili  lahko izveste več o njihovih izdelkih in se dogovorite za posvet, da se pogovorite o svojih potrebah po UV dezinfekciji.