Ултравиолетови светодиоди в POU системи за пречистване на вода

Hедостигът на питейна вода в глобален мащаб е двигател на множество иновации в сферата на водообработката и водопречистването. Все по-популярни стават т. нар. POU (point-of-use) системи за филтриране, пречистване и/или дезинфекция на вода в точката на използване.

Светодиодите, излъчващи ултравиолетови C (UVC) лъчи, са високоефективен бактерициден светлоизточник, който осигурява гъвкавост в проектирането на системи за дезинфекция на вода и по-ниска цена на притежание за крайния потребител. Мощните UVC LED лампи са подходящи както за малки домашни и комерсиални системи, така и за мащабни индустриални инсталации за водопречистване.

Традиционни бактерицидни технологии
Традиционно, POU системите са оборудвани с живачни лампи ниско налягане, които излъчват дискретно с дължина на вълната 253,7 nm в бактерицидния спектър. Тези лампи осигуряват достатъчно мощно решение за такъв тип системи и са се превърнали в индустриален стандарт във водопречистването.

UVC светодиодите са алтернативна технология за водопречистване, която набира все по-голяма популярност и се отличава с някои категорични предимства в сравнение с живачните лампи. Ултравиолетовите С LED светлоизточници са полупроводникови прибори с непрекъснат спектър на излъчване. Пиковата дължина на вълната на излъчването може да бъде адаптирана към бактерицидния спектър с помощта на съвременните технологии.

Конструиране на водопречистващи системи
Оптималният дизайн на UV реакторите за водопречистване (наричани в англоезичната литература “water purification flow cells” или “UV reactors”) гарантира, че ултравиолетовите лъчи се използват по най-ефективния възможен начин в системата. Това се постига посредством максимизиране на общото UV дозиране и осигуряване на равномерно разпределение на светлината.

Размерът и формата на реактора, мощността на ултравиолетовите светлоизточници, както и потокът на водата, която се подлага на пречистване, са критични фактори, от които зависи ефективността на системата.

При конвенционалните системи за дезинфекция на вода конструкцията на реактора се съобразява с формата на живачните лампи, които типично представляват издължени цилиндрични тръби. Тази форма до голяма степен определя и габаритите на UV реактора в пречиствателната система.

UVC LED лампите, от друга страна, са точкови светлоизточници в компактни и високоиздръжливи корпуси, което осигурява голяма свобода на проектантите относно формата и габаритите на реактора. По-малкият размер на ултравиолетовите светодиоди в сравнение с живачните лампи позволява производството на по-компактни и високоефективни системи за дезинфекция на вода.

В приложения, при които пространството е от критично значение или е необходима подобрена ефективност, дизайнерите могат да оптимизират равномерността на UVC лъчението посредством високоотражателни вътрешни повърхности на реакторите.
Най-често използваният материал за изработка на бункера при традиционните реактори е неръждаема стомана, която отразява само 28 до 33% от ултравиолетовата светлина.

Сред алтернативните материали с по-висока отразителна способност е експандираният политетрафлуоретилен (PTFE), който осигурява повече от 90% отражение в спектъра на UVC или почти три пъти по-голяма ефективност в сравнение с традиционните реактори.

Оптимизиране на конструкцията на реакторите
Основно предизвикателство при проектирането на UV реактори е осигуряването на достатъчна степен на дезинфекция. Необходимо е да се покрият изискванията по отношение на дозирането на лъчението за пречистване на водата от бактерии, вируси и протозои, заложени в съответните действащи стандарти на национално или глобално ниво.

За да се постигне оптимална конструкция с цел максимално ефективна дезинфекция, е препоръчително прецизно да се изчисли необходимата бактерицидна “мощност” на реактора или дозите UVC лъчение, като се вземат предвид интензитетът на UV светодиодите и времетраенето на излагането.