UV-C LED 在水消毒中的應用

各種水處理技術，包括 紫外線水消毒  是為了滿足對純淨飲用水不斷增長的需求而開發的。 近年來，紫外線 C (UV-C) LED 技術因其在飲用水處理中的潛在應用而備受關注。 與傳統的汞基紫外線燈相比，這項技術具有許多優勢，包括能源效率、較低的運營成本和較小的環境足跡。 本文提供了 UV-C LED 在飲用水修復中的應用綜合指南。

UV-C LED 技術

UV-C 輻射是一種波長范圍為 200 至 280 納米的電磁輻射。 通過消除細菌、病毒和原生動物等微生物的 DNA，對水進行高效消毒。 傳統的紫外線燈使用汞蒸氣產生 UV-C 輻射。 汞基燈有許多缺點，包括高能耗、環境危害以及需要定期更換。

相比之下，UV-C LED 技術採用半導體材料來產生 UV-C 輻射。 LED 比傳統的紫外線燈更節能，使用壽命更長。 此外，這些 LED 不含汞，因此更加環保。 此外，它們可以設計為發出特定波長，從而更好地控制消毒過程。

UV-C LED 在飲用水處理中的應用

UV-C LED 技術在飲用水處理方面有多種應用，包括:

消毒

消毒是該技術在飲用水修復中最常見的應用。 它比其他的更有效 紫外線水消毒 UV-C 輻射在破壞細菌、病毒和原生動物等微生物的 DNA 方面非常有效，使它們無法繁殖和受到傷害。 UV-C 輻射穿透微生物細胞膜並破壞它們的 DNA，防止它們複製和傳播疾病。

與通常用於水消毒的氯不同，UV-C 輻射不會產生有害的消毒副產物 (DBP)，也不會改變水的味道、顏色或氣味。 UV-C 輻射對隱孢子蟲和賈第鞭毛蟲等耐氯水性病原體特別有效。 UV-C LED 系統可設計為提供有效水消毒所需的劑量。

總有機碳減少

水中的總有機碳 (TOC) 是衡量水中有機物含量的一個指標。 高濃度的 TOC 會導致 DBP 的形成，這對人體健康有害。 通過將有機化合物分解成更小、危害更小的分子，UV-C LED 技術可用於降低水中的 TOC 水平。 UV-C 輻射可以分解有機化合物中的化學鍵，從而形成危害較小、更簡單的分子。

UV-C LED 技術在去除腐植酸和富裡酸方面特別有效，眾所周知，傳統處理方法很難去除這些物質。 這些有機化合物在地表水中的存在會促進 DBP 的形成。 通過降低水中的 TOC 水平，UV-C LED 技術有助於防止有害 DBP 的形成。

味道和氣味管理

UV-C LED 技術可用於通過消除導致這些品質的有機化合物來控制水的味道和氣味。 某些有機化合物，包括土臭素和 2-甲基異冰片 (MIB)，是造成水質和霉味的原因。 這些有機化合物可以被輻射降解，從而改善水的味道和氣味。

該技術在處理含有高濃度土臭素和 MIB 的水時特別有效，這些水很難用傳統的處理方法去除。 通過調節水的味道和氣味，可以增加消費者對飲用水質量的信心。

高級氧化工藝 (AOP)

結合高級氧化工藝 (AOP)，UV-C LED 技術可用於修復含有持久性有機污染物 (POP) 的水。 AOPs 需要產生高反應性的羥基自由基，它可以將復雜的有機化合物降解為更簡單、危害性更小的分子。 該技術可用於產生激活 AOP 所需的 UV-C 輻射。

UV-C LED 技術和 AOP 的結合對於處理含有藥物、個人護理產品和其他傳統處理方法無法有效去除的新興污染物的水特別有效。 特別適用於城市等人類活動對水源有影響的地區。

UV-C LED 系統設計的注意事項

設計用於處理飲用水的 UV-C LED 系統需要仔細考慮許多因素，包括:

UV-C LED 輸出

這是系統對水進行消毒的功效的關鍵決定因素。 該系統的輸出通常以每平方厘米 (cm2) 毫瓦 (mW) 為單位進行測量，並由所使用的 UV-C LED 的數量和類型決定。

為確保足夠的發射，必須選擇專為水處理應用設計的高質量 UV-C LED。 系統中使用的 LED 數量必須足以在所需流量下提供所需的亮度。 通過增加 LED 的數量或使用更高功率的 LED 來提高總亮度。

波長

UV-C 輻射的波長是決定其消毒水功效的關鍵因素。 最佳消毒波長約為 254 nm，但 200 至 280 nm 之間的波長也可能有效。 UV-C LED 必須以預期波長發光。

用於製造 LED 的材料、材料的摻雜以及 LED 芯片的設計都會影響 UV-C 輻射的波長。 必須選擇以所需波長發射輻射的 UV-C LED，並使用適當的測試技術驗證波長。

體積流量

通過 UV-C LED 系統的水通過率是決定係統有效性的關鍵因素。 為了達到所需的消毒水平，系統必須設計為將所有水暴露在 UV-C 輻射下足夠長的時間。

為了確保足夠的曝光時間，必鬚根據流速、UV-C LED 室的長度以及 UV-C LED 的數量和位置來計算所需的接觸時間。 使用閥門和泵，可以調節流速以將水流速保持在 LED 系統的設計參數範圍內。

接觸期

水和 UV-C 輻射之間的接觸持續時間是決定係統有效性的關鍵因素。 接觸時間受流速、UV-C LED 室的長度以及 UV-C LED 的數量和位置的影響。

UV-C LED 室的設計必須能夠提供足夠的曝光時間來對水進行消毒。 調整腔室的長度以達到所需的接觸時間。 此外，可以修改 UV-C LED 的數量和位置，以確保所有水都暴露在 UV-C 輻射下。

系統性能

UV-C LED 系統的功效是決定其運營費用的重要因素。 系統的設計必須通過最大限度地減少能耗、降低維護費用和優化使用來最大限度地提高效率。

為了降低能耗，必須選擇節能的 UV-C LED 並設計系統以減少熱損失。 該系統的設計應通過結合高質量組件和自動清潔機制以及其他功能來最大限度地減少維護要求。 結合傳感器和控件來監控系統性能並根據需要修改 UV-C 輸出可以優化 UV-C LED 的使用。

系統驗證

必須使用適當的測試方法驗證 UV-C LED 系統在水消毒方面的有效性，例如 USEPA UVDGM（紫外線消毒指導手冊）中概述的協議。 此外，系統的構造必須確保符合適用的法規要求，例如《安全飲用水法》。

為了驗證 UV-C LED 系統的功效，必須使用標準化協議進行必要的測試，以確保系統滿足必要的消毒標準。 為確保純化水可供人類安全飲用，系統的設計應符合所有適用的法規要求。

底線

與用於處理飲用水的傳統紫外線燈相比，UV-C LED 技術具有多項優勢，包括更高的能效、更低的運營成本和更小的環境影響。 該技術在水消毒和調節 TOC 水平、味道和氣味方面非常有效。 它可以得到形式 UV LED二極管製造商 喜歡 天匯電器

在設計用於處理飲用水的 UV-C LED 系統時，必須仔細考慮許多因素，包括 UV-C LED 輸出、波長、流速、接觸持續時間、系統效率和系統驗證。 多個案例研究證明了 UV-C LED 技術在飲用水處理方面的功效，預計該技術將在未來幾年獲得更廣泛的認可。

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