Застосування UV-C LED для дезінфекції води

Різні технології водопідготовки в тому числі УФ-дезінфекція води  були розроблені у відповідь на зростаючий попит на чисту питну воду. Останніми роками світлодіодна технологія Ultraviolet-C (UV-C) викликала значний інтерес через її потенційне застосування в обробці питної води. Ця технологія має ряд переваг порівняно зі звичайними ртутними ультрафіолетовими лампами, включаючи енергоефективність, нижчі експлуатаційні витрати та менший вплив на навколишнє середовище. Ця стаття містить вичерпний посібник із застосування УФ-С світлодіодів у рекультивації питної води.

Технологія UV-C LED

УФ-С випромінювання є формою електромагнітного випромінювання з довжиною хвилі від 200 до 280 нанометрів. Усуваючи ДНК мікроорганізмів, таких як бактерії, віруси та найпростіші, він дуже ефективний для дезінфекції води. Традиційні УФ-лампи виробляють УФ-С випромінювання за допомогою парів ртуті. Ртутні лампи мають ряд недоліків, серед яких високе енергоспоживання, екологічна небезпека та необхідність періодичної заміни.

Навпаки, технологія UV-C LED використовує напівпровідниковий матеріал для генерації UV-C випромінювання. Світлодіоди є більш енергоефективними та служать довше, ніж звичайні УФ-лампи. Крім того, ці світлодіоди не містять ртуті, що робить їх екологічно сприятливішими. Крім того, вони можуть бути розроблені для випромінювання певної довжини хвилі, що дозволяє краще контролювати процес дезінфекції.

Застосування УФ-С світлодіодів у обробці питної води

Світлодіодна технологія UV-C має багато застосувань у обробці питної води, в тому числі:

Дезінфекція

Дезінфекція є найпоширенішим застосуванням цієї технології у відновленні питної води. Він більш ефективний, ніж інші УФ-дезінфекція води УФ-C випромінювання надзвичайно ефективно руйнує ДНК мікроорганізмів, таких як бактерії, віруси та найпростіші, роблячи їх нездатними до розмноження та пошкодження. Ультрафіолетове випромінювання проникає в клітинні мембрани мікроорганізмів і пошкоджує їх ДНК, перешкоджаючи реплікації та поширенню хвороби.

УФ-випромінювання не створює шкідливих побічних продуктів дезінфекції (DBP) і не змінює смак, колір або запах води, на відміну від хлору, який зазвичай використовується для дезінфекції води. УФ-С-випромінювання особливо ефективне проти стійких до хлору патогенів, що передаються через воду, таких як Cryptosporidium і Giardia. Світлодіодні системи UV-C можуть бути розроблені для доставки необхідної дози для ефективної дезінфекції води.

Зниження TOC

Загальний вміст органічного вуглецю (TOC) у воді є мірою її вмісту органічних речовин. Високі концентрації TOC можуть призвести до утворення DBPs, які є шкідливими для здоров’я людини. Розщеплюючи органічні сполуки на менші, менш шкідливі молекули, світлодіодна технологія UV-C може бути використана для зниження рівня TOC у воді. УФ-C випромінювання може руйнувати хімічні зв’язки в органічних сполуках, що призводить до утворення менш небезпечних, простіших молекул.

Технологія UV-C LED особливо ефективна для видалення гумінових і фульвокислот, які, як відомо, важко видалити звичайними методами обробки. Присутність цих органічних сполук у поверхневих водах може сприяти утворенню ДБП. Знижуючи рівень TOC у воді, технологія UV-C LED може допомогти запобігти утворенню небезпечних DBP.

Управління смаком і запахом

Технологію UV-C LED можна використовувати для контролю смаку та запаху води шляхом усунення органічних сполук, які відповідають за ці якості. Певні органічні сполуки, включаючи геосмін і 2-метилізоборнеол (MIB), відповідають за землистий і затхлий смак і запах води. Ці органічні сполуки можуть розкладатися під дією радіації, тим самим покращуючи смак і запах води.

Ця технологія особливо ефективна при обробці води з високими концентраціями геосміну та MIB, які важко усунути звичайними методами очищення. Регулюючи смак і запах води, він може підвищити довіру споживачів до якості питної води.

Розширені процеси окислення (AOP)

У поєднанні з прогресивними процесами окислення (AOP) технологію UV-C LED можна використовувати для очищення води, що містить стійкі органічні забруднювачі (POPs). АОП спричиняють утворення високоактивних гідроксильних радикалів, які можуть розкладати складні органічні сполуки на простіші, менш небезпечні молекули. Ця технологія може бути використана для отримання ультрафіолетового випромінювання, необхідного для активації AOP.

Поєднання світлодіодної технології UV-C і AOP може бути особливо ефективним для очищення води, що містить фармацевтичні препарати, засоби особистої гігієни та інші забруднювачі, які не можуть бути ефективно видалені звичайними методами очищення. Особливо застосовний у районах, де людська діяльність впливає на джерела води, наприклад у містах.

Міркування щодо дизайну світлодіодної системи UV-C

Розробка світлодіодної системи UV-C для очищення питної води потребує ретельного розгляду низки факторів, у тому числі:

Світлодіодний вихід UV-C

Це є вирішальним фактором, що визначає ефективність системи знезараження води. Вихідна потужність системи зазвичай вимірюється в міліватах (мВт) на квадратний сантиметр (см2) і визначається кількістю та типом використовуваних світлодіодів UV-C.

Щоб забезпечити належне випромінювання, важливо вибрати високоякісні світлодіоди UV-C, які спеціально розроблені для очищення води. Кількість світлодіодів, що використовуються в системі, має бути достатньою для забезпечення бажаної яскравості при бажаній швидкості потоку. Збільште загальну яскравість, збільшивши кількість світлодіодів або використовуючи світлодіоди більшої потужності.

Довжина хвилі

Довжина хвилі УФ-С випромінювання є вирішальним фактором у визначенні його ефективності при дезінфекції води. Оптимальна довжина хвилі дезінфекції становить приблизно 254 нм, хоча довжини хвилі від 200 до 280 нм також можуть бути ефективними. Світлодіоди УФ-С повинні випромінювати світло на призначеній довжині хвилі.

Матеріал, який використовується для виготовлення світлодіодів, легування матеріалу та конструкція світлодіодного чіпа можуть впливати на довжину хвилі УФ-C випромінювання. Важливо вибрати світлодіоди UV-C, які випромінюють випромінювання з потрібною довжиною хвилі, і перевірити довжину хвилі за допомогою відповідних методів тестування.

Об'ємна швидкість потоку

Швидкість проходження води через світлодіодну систему UV-C є вирішальним фактором у визначенні ефективності системи. Щоб досягти бажаного рівня дезінфекції, система повинна бути сконструйована таким чином, щоб піддавати всю воду УФ-С випромінюванню протягом достатнього часу.

Щоб забезпечити достатній час експозиції, важливо розрахувати необхідний час контакту на основі швидкості потоку, довжини камери UV-C LED, а також кількості та розміщення UV-C LED. За допомогою клапанів і насосів можна регулювати швидкість потоку, щоб підтримувати швидкість потоку води в межах проектних параметрів світлодіодної системи.

Період контакту

Тривалість контакту між водою та ультрафіолетовим випромінюванням є вирішальним елементом у визначенні ефективності системи. На час контакту впливає швидкість потоку, довжина камери UV-C LED, а також кількість і розташування UV-C LED.

Світлодіодна камера UV-C повинна бути спроектована таким чином, щоб забезпечити достатній час експозиції для дезінфекції води. Регулювання довжини камери для досягнення бажаного часу контакту. Крім того, кількість і розташування світлодіодів UV-C можна змінювати, щоб гарантувати, що вся вода піддається впливу ультрафіолетового випромінювання.

Продуктивність системи

Ефективність світлодіодної системи UV-C є суттєвим фактором у визначенні її експлуатаційних витрат. Система повинна бути розроблена таким чином, щоб максимізувати ефективність шляхом мінімізації споживання енергії, зниження витрат на технічне обслуговування та оптимізації її використання.

Щоб зменшити споживання енергії, важливо вибрати енергоефективні світлодіоди UV-C і розробити систему, щоб зменшити втрати тепла. Система повинна бути розроблена таким чином, щоб мінімізувати вимоги до технічного обслуговування за рахунок включення високоякісних компонентів і механізмів автоматичного очищення, серед інших функцій. Оптимізувати використання світлодіодів UV-C можна за допомогою датчиків і елементів керування для моніторингу продуктивності системи та зміни вихідного сигналу УФ-С.

Перевірка системи

Ефективність світлодіодної системи УФ-С для дезінфекції води має бути перевірена за допомогою відповідних методів тестування, таких як протокол, викладений у USEPA UVDGM (Керівництво з ультрафіолетової дезінфекції). Крім того, система повинна бути побудована таким чином, щоб забезпечити відповідність чинним нормативним вимогам, таким як Закон про безпечну питну воду.

Щоб підтвердити ефективність системи UV-C LED, важливо провести необхідні тести за допомогою стандартизованих протоколів, щоб переконатися, що система відповідає необхідним стандартам дезінфекції. Щоб гарантувати, що очищена вода є безпечною для споживання людиною, система повинна бути розроблена таким чином, щоб відповідати всім діючим нормативним вимогам.

Нижня лінія

Світлодіодна технологія UV-C пропонує кілька переваг порівняно зі звичайними УФ-лампами для очищення питної води, включаючи більшу енергоефективність, нижчі експлуатаційні витрати та менший вплив на навколишнє середовище. Ця технологія є надзвичайно ефективною для дезінфекції води та регулювання рівня TOC, смаку та запаху. Це можна отримати форму Виробники ультрафіолетових світлодіодів люблю Tianhui Electric

При розробці світлодіодної системи UV-C для очищення питної води необхідно ретельно враховувати низку факторів, включаючи світлодіодну потужність УФ-С, довжину хвилі, швидкість потоку, тривалість контакту, ефективність системи та валідацію системи. Кілька тематичних досліджень продемонстрували ефективність світлодіодної технології UV-C для обробки питної води, і очікується, що технологія отримає ширше визнання в найближчі роки.

Для тих, хто зацікавлений у реалізації УФ-дезінфекція води Для потреб очищення повітря та води рекомендується співпрацювати з авторитетним виробником УФ-світлодіодних модулів і діодів, таким як Tianhui Electric. Звернувшись Tianhui Electric ,a Виробники ультрафіолетових світлодіодів  ви можете дізнатися більше про їхню продукцію та запланувати консультацію, щоб обговорити свої потреби щодо УФ-дезінфекції.