Sistemi za dezinfekciju vode koji koriste diode koje emituju ultraljubičastu svjetlost (UV LED) u mikrobiološkom ili UV-C opsegu prvi put su komercijalno uvedeni još 2012. godine.
Istorija UV LED dioda
Početni sistemi bili su manji od konvencionalnih UV proizvoda, ali sa manjim protokom i troškom od nekoliko hiljada dolara. Od tada su se UV-C LED prvenstveno fokusirale na aplikacije za upotrebu (POU), a sistemi su sve manji i manji do tačke kada se mogu lako integrirati ili ponovo uklopiti u postojeće proizvode. Kako se dizajn UV-C LED sistema poboljšavao, oni su sazrijevali u dizajnu, robusnosti, i što je najvažnije, efikasnosti i troškovima, i tako konačno postali konkurentni etabliranim proizvodima na UV ulazu (POE) tržištu dezinfekcije.
Poređenja sa konvencionalnim sistemima
U svojoj osnovi, sistemi UV dezinfekcije zasnivaju se na dva principa - efikasnosti UV lampe i efikasnosti dizajna reaktora. Uobičajene UV lampe su učinkovitije, proizvode više UV svjetla nego topline u odnosu na UV-C LED izvore svjetlosti. Suprotno je s konvencionalnim dizajnom reaktora sa živinom lampom, jer je cilindrični dizajn tipično manje učinkovit od modernih UV-C LED reaktora koji se mogu prilagoditi dizajnu na osnovu fleksibilnosti LED-a. Vremenom se efikasnost UV svjetla UV-C LED poboljšala, a dizajneri su značajno unaprijedili efikasnost UV-C LED reaktora. Iako su ovi napretci učvrstili LED tehnologiju za POU aplikacije, ona je takođe počela otvarati tržište POE-a. UV-C LED rješenja za veće protoke povezane sa POE tretmanom vode sada su postala punoljetna.
Ostali faktori koje treba uzeti u obzir prilikom usporedbe konvencionalnih UV živinih sijalica i UV-C LED dioda uključuju aspekte ukupnih zahtjeva za održavanje sistema i troškove vlasništva. Prvo, zbog jedinstvenih svojstava UV-C LED dioda, onečišćenje je mnogo manje zabrinjavajuće, jer se odvođenjem toplote upravlja na stražnjoj strani sistema, a ne na kvarcnoj lampi ili čahuri gdje dolazi do zaprljanja. LED tehnologija „Instant on“ omogućava napajanje LED dioda samo kada voda teče, čime se eliminira nakupljanje toplote što rezultira nečistoćama koje se često mogu naći u sistemima koji koriste trajno napajane živine lampe. Takođe, pažljivim upravljanjem toplotom, UV-C LED sistemi može trajati do 10.000 sati povremene upotrebe. Trenutna svojstva uključivanja i isključivanja LED dioda i posljedična sposobnost napajanja samo po potrebi drastično smanjuju interval zamjene žarulje u usporedbi s konvencionalnim živinim žaruljama. Ova karakteristika zajedno sa potrebom za strujom reguliranom protokom znači da je električna energija potrebna za dezinfekciju znatno niža za UV-C LED sisteme.
Fleksibilnost odabira talasne dužine UV-C u opsegu mikroba od 260 nm do 280 nm je još jedno obilježje LED-a u poređenju sa fiksnom emisijom od 253,7 nm koju proizvode živine lampe. To omogućava ciljaniji dizajn UV-C LED sistema za određene primjene.
Konačno, sposobnost inkorporiranja nadzora čvrstoće UV-zraka u čvrstom stanju bez potrebe za skupim i često prilično nepouzdanim vanjskim senzorskim modulima, kao što se to može naći kod konvencionalnih sistema živinih svjetiljki, značajan je bonus i automatski pruža mir da sistem za dezinfekciju zapravo radi treba, pružajući sigurno dezinficiranu vodu.
LED diode dolaze online
UV-C LED sistemi dio su nekoliko studija slučaja, uključujući univerzitetsku pilot studiju i Sporazum o kooperativnom istraživanju i razvoju (CRADA) sa američkim EPA. Ove studije slučajeva, koje datiraju iz 2016. godine, nude pokazatelj pouzdanosti i dugovječnosti koji je često poželjan u nečem tako važnom kao što je tretman pitke vode. Primarni cilj američkog EPA R&D sporazuma bio je dizajnirati, izraditi i testirati integrirani sistem za obradu vode koji uključuje napredne UV-C LED tehnologije za dezinfekciju i filtraciju. Integrirani uređaj usmjeren je na veće brzine protoka i izazovnije kvalitete vode nego što se koristi u trenutno dostupnim komercijalnim sistemima. Krajnji rezultat ovog R& D sporazuma rezultirao je prvim komercijalno dostupnim UV-C LED POE sistemom za tretman.
Stambene POE jedinice
Sada kada su UV-C LED sistemi čvrsto prešli prag POE, najočitije „slatko mjesto“ za ovu tehnologiju je tretman vode za cijelu kuću, koji uključuje ne samo dezinfekciju vode za piće, već i zaštitu tuševa, slavina u kupaonici i još mnogo toga. Sada postoji potpuno održiva alternativa tradicionalnijim sistemima živinih sijalica kojima je, kako bi bile u potpunosti efikasne, obično potrebno da lampe rade uvijek punom snagom, zbog potrebnog vremena zagrijavanja živinih lampi. Korisnici konvencionalnih UV sistema bit će previše upoznati s „pucanjem tople vode“ koje se javlja nakon duljih perioda bez protoka (npr. Prvo ujutro). Ova iritacija eliminira se značajkom "trenutka uključivanja" LED sistema. Petogodišnji intervali zamjene LED zasnovan na prekidnoj potrošnji vode u tipičnom domu, uz smanjenu potrošnju električne energije i odsustvo lampe koja sadrži živu, a koja odlaže, dodaje atraktivnost LED rješenja.
Komercijalne jedinice
Primjenjivost LED-a na gore opisanu vrstu POE aplikacija također je podložna onome što se može opisati kao „laka komercijalna“, gdje se potrebne brzine protoka vode ne razlikuju toliko od onih koje se mogu naći u stambenim uvjetima. Primjeri bi mogli biti mali društveni centri i borilišta, male škole, mali uredi, vatrogasne dvorane i maloprodajne prodavaonice. Za veće objekte može se paralelno instalirati više POE modula, ali u vrlo bliskoj budućnosti, kako razvoj proizvoda, tako i povećana potražnja dovode do smanjenih troškova i otiska, postaće dostupni sistemi za čitav niz komercijalnih aplikacija.
Opštinske jedinice
Po svojoj prirodi, opštinski sistemi za prečišćavanje vode imaju najveće protoke aplikacija o kojima se raspravlja. Dodatno razmatranje je tipičan pristup „višestrukih barijera“, koji će često uključivati UV dezinfekciju, kao i davanje ostataka hlora. Količina UV snage potrebna u svim, ali najmanjim sistemima je značajna i još će neko vrijeme dominirati konvencionalnom tehnologijom živih lampi. Međutim, kao što je gore navedeno, istraživanje i razvoj LED tehnologije za UV-C aplikacije brzo napreduje, a omjeri troškova / snage / efikasnosti se neprestano poboljšavaju. Općinska ispitivanja sistema koja koriste LED tehnologiju za dezinfekciju i naprednu oksidaciju (AOP) već su započeta u Velikoj Britaniji i sigurno je znak stvari koje dolaze.
UV-C LED trendovi na tržištu
Ukupna veličina POE UV tržišta: Za potrebe ovog članka razmotrit ćemo samo stambene i lake komercijalne primjene gdje su brzine protoka uglavnom u rasponu od 5 do 15 gpm (20 do 60 lpm). Veličina tržišta za ovaj segment procjenjuje se na oko 0,3 milijarde USD godišnje, što na globalnom nivou iznosi oko 300 000 sistema.
Nedavni rast / COVID-19: Povećavanje svijesti krajnjih korisnika o pitanjima kvaliteta vode kroz javno objavljene događaje poput Flinta, Michigana i drugih, zajedno sa općenito povećanim nivoima tjeskobe zbog COVID-19, rezultira dvoznamenkastim rastom za tržište UV dezinfekcije generalno. To uključuje površinsku i zračnu primjenu uz pitku vodu.
Rast UV LED sistema na tržištu: Sve veći zahtjevi i potrebe za održivim rješenjima pitanja zdravlja i kvaliteta života trebaju jamčiti sve važnije mjesto za UV-C LED tehnologiju u području poboljšanih metodologija pročišćavanja vode. Stalno poboljšanje performansi i smanjenje troškova već omogućava da se to dogodi i samo će povećati prodor na tržište u budućnosti.
