هناك نوع جديد من منتجات تطهير المياه يصنع موجات في صناعة المياه: أنظمة تطهير المياه بالأشعة فوق البنفسجية (UV) التي تستخدم الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LED). تتوفر الآن أنظمة تطهير المياه UVC-LED في السوق وتقدم الفوائد المشتركة لتقنيتين من المعايير الذهبية ؛ الأشعة فوق البنفسجية مبيد للجراثيم ومصابيح LED. تناقش هذه المقالة أهمية تقنية UV-LED ، وتطبيقها في معالجة المياه ، واحتمال تأثيرها الاجتماعي والبيئي ، وتطبيقاتها الحالية والمستقبلية وما الذي تبحث عنه عند التفكير في منتج تطهير المياه UV-LED.
UVC-LEDs ، غالبًا ما يشار إليها باسم مصابيح UV-LED العميقة ، أو ببساطة مصابيح UV-LED المبيدات للجراثيم ، هي مصابيح LED مثل المصابيح التي تحل محل مصابيح الهالوجين والمصابيح المتوهجة في صناعة الإضاءة ولكنها تنتج طول موجي قصير ومكثف للضوء في نطاق 250 نانومتر إلى 280 نانومتر. يعتبر UV-LED اختراعًا أصبح في السنوات الأخيرة فقط قويًا بدرجة كافية لتطهير المياه المتدفقة بشكل فعال. يمكن استخدامها الآن لتصميم حلول لتطهير المياه في نقاط الاستخدام (POU) بأسعار معقولة. لقد تم إجراء الكثير من الأبحاث والتطوير في تطوير أجهزة تطهير المياه بالأشعة فوق البنفسجية LED ، وأصبح من الواضح أنه حتى التفاصيل الدقيقة في تصميم هذه الأجهزة يمكن أن تكون بنفس أهمية الطاقة من UV-LED نفسه. يعد جهاز تطهير المياه UV-LED عالي الكفاءة وبأسعار معقولة حاليًا نتاج عدد قليل من الشركات المختارة ، كل منها يطبق مفاهيمه الخاصة حول أفضل طريقة لاستخدام مصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية. تعد أجهزة تطهير المياه UV-LED الحالية مثالية لتطبيقات POU ، وهي أخبار رائعة للأسواق الاستهلاكية في جميع أنحاء العالم ولصناعة تصنيع الأجهزة ، التي تفتقر إلى حل مناسب وصديق للبيئة للتلوث الميكروبي في مياه الشرب.
تقنيات تطهير المياه&؛ التأثيرات البيئية
يتم بيع الملايين من أنظمة تنقية المياه POU ومليارات زجاجات المياه كل شهر. تقدم هذه المنتجات حلولًا مقنعة نظرًا لتكلفة منخفضة وراحة وبغض النظر عن المياه المعبأة في زجاجات ، فإن أنظمة تنقية المياه POU تقدم حلاً مثاليًا للعديد من ملوثات المياه ويمكن الاعتماد عليها لصنع مياه شرب آمنة في كثير من الحالات. يمكن إزالة الملوثات الفيزيائية والكيميائية مثل الرواسب والمعادن الثقيلة والمنتجات الثانوية الصناعية من الماء من خلال مجموعة متنوعة من المرشحات الميكانيكية وتقنيات التبادل الأيوني ، لكن التلوث الميكروبيولوجي يشكل تحديًا صعبًا بشكل خاص. لا يتم عادةً تصنيف الترشيح الميكانيكي الفعال من حيث التكلفة لإزالة التلوث البكتيري والفيروسي ، وبالتالي المواد الكيميائية ؛ أغشية تحت ميكرون ومصابيح الأشعة فوق البنفسجية القائمة على غاز الزئبق تستخدم بشكل شائع في معالجة مسببات الأمراض المنقولة بالمياه. كل من طرق التطهير هذه لها عيوبها الخاصة التي يمكن معالجتها بواسطة جهاز تطهير المياه UV-LED.
من تقنيات تطهير المياه الشائعة ، تعتبر المعالجة الكيميائية للمياه هي الأكثر استخدامًا. عند استخدامها بشكل صحيح ، فإن فوائد العلاجات الكيميائية لا يمكن إنكارها ، ولكن عيوبها ، مثل احتمال الجرعات الزائدة إذا لم يتم إدارتها بشكل صحيح ؛ قبول المستهلك المتغير بين المناطق الجغرافية والأسواق ؛ والمقاومة الكيميائية الفطرية لبعض مسببات الأمراض المنقولة عن طريق المياه مثل الليجيونيلا والكريبتوسبوريديوم والجيارديا والسيكلوسبورا ، دفعت بشكل أكبر إلى تطوير طرق بديلة لمعالجة المياه. توفر الفلاتر المصممة خصيصًا تحت ميكرون وأغشية التناضح العكسي (RO) دفاعًا ضد مجموعة متنوعة من الكائنات الحية الدقيقة ، حتى في بعض الأحيان ضد الفيروسات ، ولكنها تتطلب عادةً بدائل متكررة وتتحمل تكلفة عالية للصيانة والمواد الاستهلاكية يعد استخدام مصابيح الأشعة فوق البنفسجية القائمة على الزئبق أسرع تقنيات تطهير المياه انتشارًا نظرًا لتأثيرها الشامل الذي يعتمد على الجرعة في مبيدات الجراثيم وقبولها الواسع النطاق. قد توفر مصابيح الأشعة فوق البنفسجية أفضل دفاع ضد مسببات الأمراض في الماء ، لكنها تستهلك كميات كبيرة من الكهرباء ؛ عادة ما تتطلب تنظيفًا واستبدالًا متكررًا ؛ وهي مصدر مقلق للتلوث بالزئبق والتلوث.
في حالة عدم توفر مياه صالحة للشرب أو محلول تنقية مياه مناسب وميسور التكلفة ، تكون المياه المعبأة هي الأفضل. لقد كُتب الكثير عن تأثيرات زجاجات المياه ذات الاستخدام الواحد على النظم البيئية المختلفة لكوكبنا ، وقد احتشدت صناعة معالجة المياه ضد زجاجات المياه ونفاياتها البلاستيكية. عن غير قصد ، أصبح المعيار الذهبي في تطهير المياه هو مصباح الأشعة فوق البنفسجية ، والذي ربما يمثل مشكلة مقلقة بنفس القدر من خلال تأثير تلوثها بالزئبق. يعد التلوث بالزئبق في محيطاتنا وسلسلة الغذاء سببًا رئيسيًا للقلق وهو موضوع اتفاقية ميناماتا للأمم المتحدة لمكافحة الزئبق. توفر مصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية بديلاً خاليًا من الزئبق لمصابيح الأشعة فوق البنفسجية وهي حل صديق للبيئة حقًا لسلامة مياه الشرب ؛ النفايات البلاستيكية؛ والتلوث بالزئبق.
تطبيقات لأجهزة تطهير المياه UV-LED
لا تتمتع أجهزة تطهير المياه بالأشعة فوق البنفسجية LED فقط بالقدرة على استبدال مصابيح الأشعة فوق البنفسجية القائمة على الزئبق في تطبيقات POU الحالية ، بل يمكن تطبيقها في الحالات التي تكون فيها مصابيح الأشعة فوق البنفسجية غير مناسبة ، وستكون مناسبة قريبًا لنقطة الدخول ( POE) لتطهير المياه وستكون قابلة للتطبيق في النهاية على معالجة المياه على نطاق صناعي مركزي
تطبيقات POU حيث يكون التطهير بالأشعة فوق البنفسجية مفيدًا ، ولكن عندما يكون مصباح الأشعة فوق البنفسجية غير مناسب ، توفر فرصًا للتطبيقات الجديدة لأجهزة UV-LED. يمكن جعل أجهزة UV-LED أصغر بكثير من مصباح UV ويمكن أن تتناسب مع الأجهزة الأكثر إحكاما ؛ يمكن إيقاف تشغيلها عندما لا يتدفق الماء ، وبالتالي تولد كمية ضئيلة من الحرارة مقارنة بمصباح الأشعة فوق البنفسجية وهي مثالية لتطهير المياه المبردة ؛ يمكن تدويرها / تشغيلها بلا حدود ويمكن أن تنبعث منها نبضة فوق بنفسجية مفيدة للوقاية من التلوث البيولوجي في حاويات المياه ؛ يتم تشغيلها على الفور بدون فترة إحماء ، وبالتالي توفير الكهرباء عند إيقاف التشغيل ؛ يتم تشغيل مصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية بتيار كهربائي مباشر ، مما يجعلها مناسبة بشكل مثالي للمواقف خارج الشبكة حيث يتم استخدام خلية شمسية أو بطارية أو حتى ذراع تدوير كمصدر للكهرباء. تقدم العديد من التطبيقات الجديدة لمصابيح UV-LED حلولًا مفيدة بشكل خاص في العالم النامي ، حيث تكون البنى التحتية الكهربائية غائبة / محدودة أو حيث تكون متطلبات الصيانة للمصباح فوق البنفسجي باهظة. توفر أجهزة UV-LED فرصًا لمصنعي الأجهزة المائية ومركبي أنظمة المياه والموزعين للتمييز بين منتجاتهم من خلال ميزة تطهير المياه الخالية من المتاعب والتي تمثل مستوى قيمًا من الراحة والأمان الإضافي لعملائهم.
بدأت أجهزة تطهير المياه POE UV-LED في الظهور في السوق. إن التطور السريع لـ UV-LED وقدرات التصميم الخاصة بعدد قليل من مصنعي أنظمة تطهير المياه UV-LED جعلت أجهزة UV-LED المنزلية بأكملها ممكنة. تُباع أجهزة UV-LED ذات التدفق العالي مقابل قسط معتدل ، لكن توفير التكلفة التشغيلية لهذه الأجهزة يمثل تكلفة ملكية أقل بكثير. تمثل هذه الأجهزة المرتقبة حلاً مقنعًا لتطهير مياه الآبار السكنية وسيكون لها تأثير كبير على إزالة مصابيح الأشعة فوق البنفسجية المحتوية على الزئبق.
قد تستغرق أجهزة تطهير المياه بالأشعة فوق البنفسجية الصناعية أو التجارية عدة سنوات حتى تتحقق ، ولكن يبدو بالتأكيد أن الحواجز التي تحول دون تسويق مثل هذه الأجهزة ستضعف بمرور الوقت. إن استبدال مصباح الأشعة فوق البنفسجية القائم على الزئبق بتكنولوجيا أفضل قائمة على الأشعة فوق البنفسجية في تطبيقاتها الصناعية سيكون إنجازاً رئيسياً لصناعة الأشعة فوق البنفسجية.
ما الذي تبحث عنه في جهاز تطهير المياه UV-LED
ليست كل أجهزة تطهير المياه بالأشعة فوق البنفسجية LED متساوية. الاختلافات في مفاهيم أجهزة UV-LED لها مزايا في تطبيقات مختلفة ، وتختلف مفاهيم تحسين التصميم بين مصنعي أجهزة UV-LED وتؤدي إلى تفاوت الكفاءة والمتانة والتطهير الشامل والاختلافات من حيث شهادات جهاز UV-LED يجب أخذها في الاعتبار عند الاختيار منتج UV-LED. أجهزة صيانة المياه UV-LED وأجهزة تطهير المياه من خلال التدفق من خلال UV-LED لها تطبيقات مختلفة ، والاختلافات بين أجهزة التدفق لها تأثير على أدائها وموثوقيتها.
يشير مفهوم جهاز صيانة المياه UV-LED عادةً إلى جهاز على طراز الثريا يستخدم لمنع تكون الغشاء الحيوي داخل حاوية تخزين المياه. توفر هذه الأجهزة مستوى منخفضًا من تطهير المياه ولكنها حل فعال من حيث التكلفة لتطهير الأسطح. لا يمكن الاعتماد على جهاز صيانة المياه لصنع مياه آمنة من مصدر غير آمن من الناحية الميكروبيولوجية ، حيث يتطلب جهاز UV-LED على غرار الثريا وقتًا طويلاً للتعرض لتوفير مستوى مناسب من تطهير المياه.
يوفر مفهوم جهاز UV-LED الذي يتدفق عبر التدفق بيئة أكثر تحكمًا لتطهير المياه بشكل ثابت. نظرًا لأن ديناميكيات السوائل ، يمكن التحكم في معدل التدفق والخلط بشكل أفضل ، يتم تحسين تطهير مسببات الأمراض بشكل أكثر دقة. كما ذكرنا ، قد يكون تصميم جهاز تطهير المياه بالأشعة فوق البنفسجية LED بنفس أهمية قوة مصباح UV-LED نفسه. يعد موازاة الأشعة فوق البنفسجية أحد أكثر الطرق فعالية لتعظيم فعالية مبيد الجراثيم لجهاز UV-LED. تُستخدم العدسات البصرية ، مثل مؤشر الليزر ، لإنشاء شعاع مركّز من طاقة الأشعة فوق البنفسجية داخل جهاز التطهير بالأشعة فوق البنفسجية ، وتوفر أداء تطهيرًا دقيقًا وموثوقًا. تعمل أجهزة موازاة الأشعة فوق البنفسجية بشكل مستقل عن خصائص مادة المفاعل وتوفر أداءً مستدامًا طوال العمر الافتراضي للأشعة فوق البنفسجية.
من حيث منح الشهادات لأجهزة تطهير المياه بالأشعة فوق البنفسجية - LED ؛ سلامة المواد السلامة الهيكلية؛ وأداء التطهير هي العوامل الرئيسية للتحقق. المعايير الرائدة في أمريكا الشمالية لهذه العوامل هي NSF Standard 55 لأنظمة مياه الشرب بالأشعة فوق البنفسجية ومعيار NSF 372 لمنتجات مياه الشرب الخالية من الرصاص. يشير الامتثال لهذه المعايير إلى أن جهاز UV-LED لن يدخل أي مواد كيميائية ضارة في الماء ، ويمكنه التعامل مع أكثر من 200 رطل لكل بوصة مربعة من ضغط الماء وسوف يقوم بتطهير مستوى آمن من الكائنات الحية الدقيقة. يمكن لهيئات التصديق مثل IAPMO و CSA و WQA التصديق على الامتثال لمعايير NSF ، ويمكن للمستخدمين النهائيين النظر إلى علامات الهيئات للتحقق من الإشارة إلى معايير NSF المناسبة.
كيفية الحصول على مصدر جهاز تطهير المياه UV-LED
سيشير بحث ويب بسيط إلى منتجات تطهير المياه UV-LED التي يمكن الحصول عليها للاستخدام المنزلي أو تكامل الأجهزة ، ويمكن استخدام المعلومات الواردة في هذه المقالة لتوجيه اختيار الجهاز المثالي وفقًا لحالة استخدامه. مع تطور تقنية UV-LED ، سيصبح مستقبل أجهزة UV-LED في سوق معالجة المياه أقوى وأكثر إقناعًا. لا يمكن إنكار فوائد الأشعة فوق البنفسجية ومصابيح LED لأن هذه هي بالفعل تقنيات ذات معايير ذهبية في حقوقها الخاصة ، ومزيجها يعد أحد أكثر التطورات التكنولوجية فائدة في التاريخ. توفر أجهزة تطهير المياه بالأشعة فوق البنفسجية POU UV-LED حلاً مرنًا وفعالًا من حيث التكلفة لتنقية مياه الشرب السكنية مع إمكانية تقليل الآثار البيئية لتنقية المياه ، وفي نهاية المطاف سوف تلغي أجهزة POE والأجهزة الصناعية UV-LED الحاجة إلى الزئبق في معالجة المياه تمامًا. ابق على اتصال لأن مستقبل UV-LED مشرق.
