发布日期:2018-10-31 10:10 来源:活性炭网 作者:活性炭网 浏览数:
紫外线已成为 消毒领域 的明星 。 它越来越多地用于需要替代 消毒 选择的 关键应用中 。 紫外线 消毒 有几个优点,包括: 无化学成分。 紫外线 提供物理 处理, 不使用有害化学物质
紫外线已成为消毒领域的明星。它越来越多地用于需要替代消毒选择的关键应用中。紫外线 消毒有几个优点,包括:
历史上,传统的气体放电(汞)灯用于水处理系统以发射UV光。最近,一种新类型的光源(的UV LED)的发射的杀菌波长范围(250至285纳米),得到了迅速发展和实现到小流量的水处理系统。除了上面列出的紫外线 消毒技术的核心优势外,UV- CN LED还具有其他优势,包括:
在一个较高的水平,LED提供物理相同的安全消毒的水银灯泡。然而,重要的是要检查UV- CED和汞灯之间的根本区别。需要新的思维和设计方法来充分利用这种激动人心的新光源的潜力。需要整体系统方法来充分利用UV- CN LED 提供的巨大潜力。以下是与UV- CED系统开发相关的关键工程问题。
光源性质,坚固性和可靠性。 主要的设计挑战是了解一种完全不同的光源,在不同的杀菌波长下。必须注意充分表征其稳健性和可靠性。为这种设计范式转变设置阶段的关键差异在于这两种灯之间的发射曲线的差异(图1)。仅从该图中,很容易看出需要改变UV反应器设计几何形状。汞灯需要一个圆柱形设计,而UV -C LED具有点光源发射分布,并且可以使用,但不要求,圆柱形轮廓。除了具有根本不同的发射分布,光谱输出还必须检查UV- CN LED。随着低压汞灯的普及,254nm被认为是理想的波长,即使峰值杀菌效率在260和270nm之间,取决于具体的病原体。UV -CAC是准单色的(大部分输出落在10-nm间隙内),但可以在杀菌范围内的各种波长中进行设计,以针对特定病原体或一般峰值病原体UV敏感性。(例如,255,265,275nm等)。设计者对波长的选择通常取决于成本,寿命,目标病原体和紫外线的组合强度输出。此外,由于缺乏这种新型创新光源的经验,制造商必须对UV -C-LED进行广泛的预测试,以便对这些器件的稳健性和发光性充满信心。甲UV -C LED测量和测试设备是至关重要的产生这个重要数据。
反应堆设计。 主要的设计挑战是通过设计高效的UV反应器来提高整体系统效率。由于灯发射曲线的不同,包含LED的处理室可能与使用传统的汞基灯的处理室大不相同。设计者必须找到一种在反应室内有效分配这种新光源的方法。目前,与17W低压汞灯(约350mm×15mm)相比,市售UV- LED LED的输出功率低于100mW(对于单个器件,约为3.5mm 2)。单身UV -C LED不如单个汞灯那么强大,它们的UV- C输出和功率密度(每单位面积的输出)在过去几年中呈指数增长。其结果是,更多的努力必须放置在设计一个高效率的UV反应器,以补偿并保持整体效率的水的处理系统。有些设计可能很优雅,例如用LED衬管(如图2所示),但整体效率必须是驾驶前提。也许曾经紫外线-C-LED技术已经成熟到可见LED技术的水平,并且效率极高,它们可以放置在几乎任何配置中; 但就目前而言,UV -CED系统只有在极其高效的反应堆设计周围才能有效。目前只有少数UV- CN LED 处理系统可供选择,每种系统都有不同的反应器设计。不容易发现有效的反应器设计。开发团队花费数年时间设计和验证比汞更有效的新型反应器配置基于灯的系统。高级建模工具,如计算流体动力学和有限元分析,与物理测量技术一起部署,如生物剂量学和光度测定法。
热管理。 主要的设计挑战是管理UV- CN LED 发出的热量,以确保灯泡寿命长。基于LED的系统的主要优点之一是它们不会将热量传递到水中(图3)。LED在设备的前表面发射所有光并在后表面加热,而汞灯通过同一表面发出光和热。UV- CED比基于汞的灯发出的热量更多,而后者必须正确管理。这可以通过各种方式完成,并有助于延长系统的使用寿命。需要新的技能组合或专家才能有效地完成这项任务。如果在LED结点处保持高温,则LED的UV输出将减少,并且随着时间的推移,系统的消毒功效将降低。实施热量减少热量技术和热量监测是维持持久紫外线 LED的关键。根据使用情况,与传统汞灯的年度更换要求相比,这些灯的更换间隔可能是几年。
系统监控/故障排除。 主要的设计挑战是了解影响UV- CED寿命和性能的关键参数并有效监控它们。消毒性能和报警指示的实时监控对于有效的UV- CED系统至关重要。不仅知道要跟踪哪些指标,还知道如何实施这些指标对于确保系统信心至关重要。智能设计包括监控灯的健康状况以及哪些检查点需要错误指示器,警报和系统关闭协议。该跟踪为最终用户提供了所需的工具,以确保满足适当的指标,并且他们的系统处于所需的停用水平和预期寿命。
向水消毒行业引入UV- C LED光源,对设计师和用户提出了改变他们对紫外线消毒的看法的挑战。虽然结合了以前用于汞灯的一些设计原则,但在许多情况下,需要进行范式转换才能实现从模拟到数字消毒的转变。而不是关注灯效率,更重要的是关注总系统效率,这取决于灯效率和反应器效率。因此,在世界等待紫外线的同时 -C-LED变得更有效,反应堆设计成为系统效率的决定因素。汞灯是适度高效率和其管几何形状的反应器也适度有效。UV- CD LED光源目前效率不高,因此它们必须与效率极高的反应器配对,以使系统的效率等于或超过基于汞的水处理系统。
结论
许多设计人员很快就了解到,用于汞灯的传统紫外线反应器不适用于LED驱动系统。流体动力学需要非常先进的反应器,以便为严格的法规提供一致的对数减少。随着UV- CED的发展继续快速发展,LED 的效率将提高,而价格将下降。因此,UV -CED最终将被广泛使用而不必关注反应器效率。然而,在可预见的未来,在选择部署UV- C LED器件时,整体系统设计至关重要。用户,监管机构和水系统设计者需要意识到这一点,并了解建造和评估高效反应堆需要什么,因为正如我们所知,并非所有反应堆都是平等的。
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