UV-C LED-applikationer inom vattendesinfektion

Olika vattenbehandlingstekniker inklusive UV-vattendestinfektion  har utvecklats som svar på den ökande efterfrågan på rent dricksvatten. Under de senaste åren har Ultraviolet-C (UV-C) LED-teknik väckt stort intresse för dess potentiella tillämpningar inom dricksvattenbehandling. Denna teknik har ett antal fördelar jämfört med konventionella kvicksilverbaserade UV-lampor, inklusive energieffektivitet, lägre driftskostnader och ett mindre miljöavtryck. Den här artikeln ger en omfattande guide till UV-C LED-applikationer vid sanering av dricksvatten.

UV-C LED-teknik

UV-C-strålning är en form av elektromagnetisk strålning med en våglängd som sträcker sig från 200 till 280 nanometer. Genom att eliminera DNA från mikroorganismer som bakterier, virus och protozoer är det mycket effektivt för att desinficera vatten. Traditionella UV-lampor producerar UV-C-strålning med hjälp av kvicksilverånga. Kvicksilverbaserade lampor har ett antal nackdelar, inklusive hög energiförbrukning, miljöfaror och behovet av periodiskt utbyte.

Däremot använder UV-C LED-teknik ett halvledarmaterial för att generera UV-C-strålning. Lysdioder är mer energieffektiva och håller längre än vanliga UV-lampor. Dessutom är dessa lysdioder kvicksilverfria, vilket gör dem mer miljövänliga. Dessutom kan de utformas för att utstråla en viss våglängd, vilket möjliggör större kontroll över desinfektionsprocessen.

Tillämpningar av UV-C lysdioder vid behandling av dricksvatten

UV-C LED-teknik har flera tillämpningar vid behandling av dricksvatten, inklusive:

Desinfektion

Desinfektion är den vanligaste tillämpningen av denna teknik vid sanering av dricksvatten. Det är mer effektivt än andra UV-vattendestinfektion UV-C-strålning är exceptionellt effektiv för att förstöra DNA från mikroorganismer som bakterier, virus och protozoer, vilket gör dem oförmögna att fortplanta sig och skadas. UV-C-strålning tränger in i mikroorganismernas cellmembran och skadar deras DNA, vilket hindrar dem från att replikera och sprida sjukdomar.

UV-C-strålning genererar inte skadliga desinfektionsbiprodukter (DBP) och ändrar inte smaken, färgen eller lukten av vatten, till skillnad från klor, som vanligtvis används för vattendesinfektion. UV-C-strålning är särskilt effektiv mot klorresistenta vattenburna patogener som Cryptosporidium och Giardia. UV-C LED-system kan designas för att leverera den dos som krävs för effektiv vattendesinfektion.

TOC Minska

Det totala organiska kolet (TOC) i vatten är ett mått på dess organiska innehåll. Höga koncentrationer av TOC kan resultera i bildandet av DBP, som är skadligt för människors hälsa. Genom att bryta ner organiska föreningar till mindre, mindre skadliga molekyler kan UV-C LED-teknik användas för att minska TOC-nivåerna i vatten. UV-C-strålning kan bryta ner de kemiska bindningarna i organiska föreningar, vilket resulterar i bildandet av mindre farliga, enklare molekyler.

UV-C LED-teknik är särskilt effektiv för att ta bort humus- och fulvinsyror, som är notoriskt svåra att eliminera med konventionella behandlingsmetoder. Närvaron av dessa organiska föreningar i ytvatten kan bidra till bildandet av DBP. Genom att minska nivåerna av TOC i vatten kan UV-C LED-teknik hjälpa till att förhindra bildandet av farliga DBP.

Smak- och lukthantering

UV-C LED-teknik kan användas för att kontrollera smaken och lukten av vatten genom att eliminera de organiska föreningar som är ansvariga för dessa egenskaper. Vissa organiska föreningar, inklusive geosmin och 2-metylisoborneol (MIB), är ansvariga för vattnets jordnära och unkna smak och lukt. Dessa organiska föreningar kan brytas ned av strålningen och därigenom förbättra vattnets smak och lukt.

Denna teknik är särskilt effektiv vid behandling av vatten med stora koncentrationer av geosmin och MIB, som är svåra att eliminera med konventionella behandlingsmetoder. Genom att reglera smaken och lukten av vatten kan det öka konsumenternas förtroende för kvaliteten på dricksvattnet.

Avancerade oxidationsprocesser (AOP)

I samband med avancerade oxidationsprocesser (AOP) kan UV-C LED-teknik användas för att sanera vatten som innehåller långlivade organiska föroreningar (POP). AOP innebär produktion av mycket reaktiva hydroxylradikaler, som kan bryta ner komplexa organiska föreningar till enklare, mindre farliga molekyler. Denna teknik kan användas för att producera den UV-C-strålning som krävs för att aktivera AOP.

Kombinationen av UV-C LED-teknik och AOP kan vara särskilt effektiv för att behandla vatten som innehåller läkemedel, produkter för personlig vård och andra nya föroreningar som inte kan avlägsnas effektivt med konventionella behandlingsmetoder. Särskilt tillämpligt i områden där mänskliga aktiviteter har en effekt på vattentäkter, såsom stadsområden.

Överväganden för UV-C LED-systemdesign

Att designa ett UV-C LED-system för behandling av dricksvatten kräver noggrann hänsyn till ett antal faktorer, bl.a.:

UV-C LED-utgång

Detta är en avgörande bestämningsfaktor för systemets effektivitet vid desinficering av vatten. Systemets effekt mäts vanligtvis i milliwatt (mW) per kvadratcentimeter (cm2) och bestäms av antalet och typen av UV-C-lysdioder som används.

För att säkerställa tillräcklig emission är det viktigt att välja högkvalitativa UV-C-lysdioder som är speciellt utformade för vattenbehandlingsapplikationer. Antalet lysdioder som används i systemet måste vara tillräckligt för att ge önskad ljusstyrka vid önskad flödeshastighet. Öka den totala ljusstyrkan genom att öka antalet lysdioder eller genom att använda lysdioder med högre effekt.

Våglängd

UV-C-strålningens våglängd är en avgörande faktor för att bestämma dess effektivitet vid desinficering av vatten. Den optimala desinfektionsvåglängden är cirka 254 nm, även om våglängder mellan 200 och 280 nm också kan vara effektiva. UV-C lysdioderna måste avge ljus vid den avsedda våglängden.

Materialet som används för att tillverka lysdioderna, dopningen av materialet och utformningen av LED-chippet kan alla påverka UV-C-strålningens våglängd. Det är viktigt att välja UV-C lysdioder som avger strålning vid önskad våglängd och verifiera våglängden med hjälp av lämpliga testtekniker.

Volumetrisk flödeshastighet

Vattenpassagehastigheten genom UV-C LED-systemet är en avgörande faktor för att bestämma systemets effektivitet. För att uppnå önskad desinfektionsnivå måste systemet utformas för att utsätta allt vatten för UV-C-strålning under en tillräcklig tid.

För att säkerställa tillräcklig exponeringstid är det viktigt att beräkna den erforderliga kontakttiden baserat på flödet, längden på UV-C LED-kammaren och antalet och placeringen av UV-C-LED. Med hjälp av ventiler och pumpar kan flödet regleras för att hålla vattenflödet inom LED-systemets designparametrar.

Kontaktperiod

Kontakttiden mellan vattnet och UV-C-strålningen är en avgörande faktor för att bestämma systemets effektivitet. Kontakttiden påverkas av flödet, längden på UV-C LED-kammaren, samt antalet och placeringen av UV-C LED.

UV-C LED-kammaren måste utformas för att ge tillräcklig exponeringstid för att desinficera vattnet. Justering av kammarens längd för att uppnå önskad kontakttid. Dessutom kan antalet och placeringen av UV-C-lysdioder ändras för att säkerställa att allt vatten utsätts för UV-C-strålning.

System prestanda

UV-C LED-systemets effektivitet är en viktig faktor för att bestämma dess driftskostnader. Systemet måste utformas för att maximera effektiviteten genom att minimera energiförbrukningen, sänka underhållskostnaderna och optimera användningen av det.

För att minska energiförbrukningen är det viktigt att välja energieffektiva UV-C lysdioder och att designa systemet för att minska värmeförlusten. Systemet bör utformas för att minimera underhållskraven genom att bland annat inkludera högkvalitativa komponenter och automatiska rengöringsmekanismer. Att inkludera sensorer och kontroller för att övervaka systemets prestanda och modifiera UV-C-utgången vid behov kan optimera användningen av UV-C-lysdioder.

Systemvalidering

Effektiviteten hos UV-C LED-systemet vid desinficering av vatten måste valideras med hjälp av lämpliga testmetoder, såsom protokollet som beskrivs i USEPA UVDGM (Ultraviolet Disinfection Guidance Manual). Dessutom måste systemet konstrueras för att säkerställa överensstämmelse med tillämpliga regulatoriska krav, såsom Safe Drinking Water Act.

För att validera effektiviteten av UV-C LED-systemet är det viktigt att utföra de nödvändiga testerna med standardiserade protokoll för att säkerställa att systemet uppfyller de nödvändiga desinfektionsstandarderna. För att säkerställa att det renade vattnet är säkert för mänsklig konsumtion, bör systemet utformas för att uppfylla alla tillämpliga myndighetskrav.

Slutsats

UV-C LED-teknik erbjuder flera fördelar jämfört med konventionella UV-lampor för behandling av dricksvatten, inklusive högre energieffektivitet, lägre driftskostnader och mindre miljöpåverkan. Denna teknik är utomordentligt effektiv för att desinficera vatten och reglera TOC-nivåer, smak och lukt. Det kan få form Tillverkare av UV-led-dioder tycka om Tianhui Electric

Ett antal faktorer, inklusive UV-C LED-utgång, våglängd, flödeshastighet, kontaktvaraktighet, systemeffektivitet och systemvalidering, måste noggrant övervägas när man designar ett UV-C LED-system för behandling av dricksvatten. Flera fallstudier har visat effekten av UV-C LED-teknik vid behandling av dricksvatten, och det förväntas att tekniken kommer att få bredare acceptans under de kommande åren.

För den som är intresserad av att implementera UV-vattendesinfektion n för deras behov av luft- och vattenrening rekommenderas att samarbeta med en välrenommerad tillverkare av UV LED-moduler och dioder som Tianhui Electric. Genom att kontakta Tianhui Electric ,a UV-ledda tillverkare  du kan lära dig mer om deras produkter och boka en konsultation för att diskutera dina UV-desinfektionsbehov.