Dènye avansman nan teknoloji semi-conducteurs yo te mennen nan devlopman limyè emisyon dyod (poul) ki kapab emèt yon spectre etwat nan radyasyon UV (UV poul) nan longèdonn ki kapab inaktive òganis patojèn. Dènyèman, bato UV ki ap dirije ak pakè, kòm pwodwi prensipal yo, yo te evolye an tèm de pwodiksyon pouvwa, pou tout lavi e menm jesyon pri pwodiksyon an. Dènye pwogrè nan teknoloji ki ap dirije UV yo kounye a fè li posib pou aplike teknoloji sa a nan tretman dlo. An reyalite, UV dirije posede karakteristik atire ki ka pote innovations nan teknoloji UV pou tretman dlo. Isit la, yo diskite twa aspè enpòtan nan sistèm tretman dlo ki ap dirije UV: konsepsyon, operasyon ak aplikasyon.
Konsepsyon
Youn nan avantaj ki pi enpòtan nan poul UV se fleksibilite yo ofri nan konsepsyon raktor lè yo bay yon pi gwo degre nan libète nan konfigirasyon raktor ak optimize. Pou egzanp, plizyè etid yo te aplike divès kalite UV ki ap dirije raktor pou dezenfeksyon dlo (egzanp, Würtele et al. 2011; Jenny et al. 2014; Oguma et al. 2016a, b), epi yo chak adopte yon konsèp diferan konsepsyon raktor. Kritè konsepsyon pou lanp konvansyonèl mèki UV pa nesesèman aplike nan réacteurs UV dirije paske UV dirije a se yon sous radyasyon antyèman diferan, ak yon ti anprint ak yon distribisyon angilè emisyon. Depi pri se toujou youn nan defi yo pou aplikasyon UV ki ap dirije pou tretman dlo, optimize konsepsyon pou jwenn gwo pèfòmans lè l sèvi avèk yon kantite limite nan poul UV se esansyèl nan fè teknoloji a posib.
Pèfòmans nan yon raktor UV pou tretman dlo se yon fonksyon nan dòz la UV oswa fluans ki delivre nan dlo a. Fluence, nan vire, se yon fonksyon nan to a fluence ak tan rezidans. Kòm yon rezilta, radyasyon an ak distribisyon vitès yo detèmine faktè pou nenpòt ki efikasite UV raktor. Fenomèn sa yo, ansanm ak sinetik nan inaktivasyon mikwòb, konstan nan pousantaj nan ki pou nenpòt ki mikwo-òganis se yon fonksyon nan longèdonn UV, yo pral detèmine pèfòmans nan raktor an jeneral pou dezenfeksyon dlo. Radyasyon raktor, idrodinamik ak longèdonn UV ka pi byen kontwole nan yon raktor UV ki ap dirije konpare ak yon raktor lanp UV (Taghipour, 2018).
Pou ti-echèl raktor ak aplikasyon nan pwen-of-itilize (POU) ak pwen-of-antre (POE), pou egzanp, lanp yo tipikman pozisyone nan pati santral la nan raktor la ak aks yo paralèl ak koule nan likid prensipal la. direksyon. Pou tankou yon konsèp raktor, gen yon konsiderab ki pa inifòm distribisyon to fluans sou chemen an nan sous dlo yo diferan ap koule tankou dlo soti nan inlet la raktor nan priz la. Sa a se paske distribisyon an radyasyon nan lanp UV gen yon divèjans enpòtan nan direksyon radial la. Nan yon raktor UV ki ap dirije, sa a ki pa inifòmite ka anpeche, bay ke yon pwofil radyasyon UV dirije gen yon direksyon direktè lekòl la pou ki ka angilè View li yo ka ajiste, ak pwofil radyasyon li yo ka ajiste. Pli lwen, seleksyon an nan pozisyon ki kòrèk la ak direksyon nan enèji radyan, ki se fasil posib pou yon raktor UV dirije, ka pi efektivman anpeche pèt la nan enèji radyan nan miray la raktor konpare ak lanp UV.
Limit menm jan an egziste pou kontwole vitès koule likid ak distribisyon tan rezidans nan réacteurs lanp UV. Depi lanp UV yo tipikman mete andedan raktor yo, idrodinamik nan raktor la souvan lajman enfliyanse pa prezans lanp UV. Pou yon raktor ti-echèl ak yon lanp sèl ak aks li paralèl ak direksyon prensipal la koule likid, pou egzanp, vitès ki pi wo a vle tou pre sifas la lanp UV, kote to a fluans se nan valè pik li yo.
Sepandan, pwofil la vitès tou pre manch lanp UV, oswa nenpòt ki sifas solid, an jeneral, se nòmalman zewo. Se poutèt sa, gen limit teknik ak pratik pou matche koule ak distribisyon radyasyon pou reyalize prèske ideyal pèfòmans raktor pou tankou yon raktor lanp UV. Limit sa a pa egziste pou yon raktor UV ki ap dirije, kote UV poul ka pozisyone nan diferan kote - ki gen ladan deyò raktor la - epi yo ka ajiste pwofil radyasyon yo nan rezilta nan pi gwo pousantaj fluence nan zòn ki pi wo vitès.
Pousantaj konstan pou inaktivasyon UV diferan bakteri ak viris ka varye ak longèdonn lan, menm nan vwazinaj absòpsyon pik ADN lan (Mamane-Gravetz et al. 2005; Beck et al. 2015). Pandan se tan, ka longèdonn pik UV dirije yo ka ajiste, vise reyalize yon pousantaj inaktivasyon ki pi wo konstan pou vize mikwo-òganis yo. Sa a se rezon ki fè ke sansiblite espèk la, oswa sa yo rele spèktr aksyon, nan mikwo-òganis yo enkyetid nan aplikasyon pou UV dirije.
Se konsa, li ta nan enterè rezime yon dataset sou sinetik fluence-repons nan mikwo-òganis divès kalite anba UV emisyon ki ap dirije. Yon revizyon kèk te fè efò sa yo ki baze sou done yo pibliye (egzanp, Malayeri et al. 2016), ki ta ka sèvi kòm referans. Li enpòtan sonje, sepandan, ki senp konparezon nan efikasite inaktivasyon nan syans diferan ki kapab twonpe, yo bay anpil done konsistan ak enprenabl rapòte nan syans yo pibliye, jan yo diskite nan yon sèl atik revizyon (Song et al. 2016).
Yon kontribitè prensipal nan enkonsistans sa a se lè l sèvi avèk diferan konfigirasyon eksperimantal ak divès kalite teknik pou mezi fluence nan UV inaktivasyon etid ki ap dirije (egzanp, Würtele et al. 2011; Oguma et al. 2016a, b; Beck et al. 2017; Rattanakul ak Oguma 2018) . Se poutèt sa, normalisation nan yon pwotokòl UV ki ap dirije tès ki nesesè yo reyalize konparezon kredib nan mitan syans diferan, epi, pi enpòtan, yo jwenn kòrèk inaktivasyon done sinetik. Pwotokòl sa yo te pwopoze (Kheyrandish et al. 2017, 2018), ak yon "pwotokòl tès IUVA" pou yon sistèm UV ki ap dirije se kounye a anba devlopman pa fòs travay IUVA la.
Pou kounye a, san yo pa tankou yon pwotokòl estanda, yon opsyon ki senp pou syans konparatif se rezime done yo jwenn lè l sèvi avèk konfigirasyon an menm ak definisyon fluence ki konsistan. Efò sa a te fèt pa yon gwoup rechèch, ki prezante pwofil-repons Des divès kalite ki gen rapò ak sante mikwo-òganis lè l sèvi avèk UV poul nan 265, 280 ak 300 nm (Oguma et al. 2019). Gwoup la rapòte konstan to inaktivasyon an ak fluans ki nesesè pou n inaktivasyon boutèy demi lit (n=1, 2, 3 ak 4) nan patojèn (Legionella pneumophila, Pseudomonas aeruginosa, Vibrio parahaemolyticus, ak felin kalicivirus) ak endikatè / ranplasan espès (Escherichia coli , Bacillus subtilisspores ak bakteriofaj Qβ ak MS2).
Yon fwa ke yon pwotokòl tès UV ki ap dirije estanda a disponib, chèchè yo ka fè eksperyans nan fason endepandan ak konparab, ak rezilta yo ta amelyore ak anrichi baz done inaktivasyon UV ki ap dirije a nan emisyon divès kalite pou mikwo-òganis divès.
Operasyon
Karakteristik espesyal nan sistèm raktor UV ki ap dirije a gen ladan vòltaj ki ba ak kondisyon pouvwa, pa gen tan chofe-up ak kapasite nan vire sou / sou otomatikman ak ak frekans segondè, ak opsyon diferan pou jesyon tèmik. Karakteristik sa yo ka lakòz operasyon UV reyaktè ki ap dirije pou aplikasyon pou kote reyaktè lanp UV pa ka itilize avèk efikasite. Kèk nan lòt karakteristik espesyal nan purifikateur dlo UV ki ap dirije a gen ladan yon konsepsyon gaya ak ti anprint, ki fè teknoloji sa a apwopriye pou aplikasyon pou POU kote teknoloji tretman dlo tradisyonèl yo pa ka parfètman itilize.
UV reyaktè yo ki ap dirije, an patikilye pou aplikasyon pou POU, mande pou pouvwa ki ba ak vòltaj, ki vle di yo ka fasilman opere ak yon panèl solè ak yon twous batri charjabl, ki se fasilman disponib sou mache a. Se poutèt sa, pouvwa enèji renouvlab nan yon pri abòdab ka itilize yo vire UV dirije raktor sistèm nan yon teknoloji tretman dlo-kadriyaj. Anplis, yon mank de pouvwa elektrik kontinyèl - nan ti ak kominote riral yo, an jeneral, ak patikilyèman nan peyi devlope yo - se souvan yon pwoblèm, men pa ta dwe yon limit enpòtan pou UV ki ap dirije.
Dirije UV yo ka limen lè dlo trete epi koupe lè li pa trete. Kòm yon rezilta, pou aplikasyon pou POU kote dlo yo te itilize ak trete tanzantan, poul UV ap gen chans pou yo pa mande pou ranplasman pou tout lavi aparèy la (sa ki lakòz ranplasman pri lanp depay) ak konsome sèlman yon fraksyon nan enèji a (sa ki lakòz konsiderab ekonomi pri enèji).
Pi enpòtan toujou, réacteurs UV dirije mande pou ti antretyen. Sa gen ladan souvan manch netwayaj fouling ak ranplasman sous UV. Farin lan nan manch lanp UV se sitou yon rezilta nan lanp opere nan tanperati relativman wo ak chalè a lanp yo te transfere soti nan manch rad la. Presipitasyon an chalè-pwovoke nan metal ak solubility Envèse se yon mekanis dirijan pa ki foulan depoze sou manch lan lanp UV.
Nan réacteurs UV dirije, chalè a ki te pwodwi pa poul yo UV yo retire nan tablo a sikwi dirije (pa fenèt la kwatz oswa manch rad), se konsa manch fouling pa espere yo dwe enpòtan, ki vle di ke antretyen regilye ak netwayaj se fasil yo dwe yon pi gwo pwoblèm. Se poutèt sa, absans la nan operatè kalifye - ki se youn nan limit prensipal yo nan kominote ti ak seksyon riral yo - ki anpeche aplikasyon an nan anpil teknoloji dezenfeksyon dlo, pa pouvwa gen yon gwo restriksyon pou sistèm UV dirije.
Aplikasyon
Bay pwodiksyon an pouvwa radyan ak efikasite ploge miray nan poul UV kounye a, yon aplikasyon pi apwopriye nan réacteurs UV dirije se tretman an nan tanzantan ak ba koule-pousantaj. Men sa yo enkli entegrasyon nan raktor la nan yon seri de aparèy konsomatè ak komèsyal yo, tankou distribitè dlo ak glasyè, glas ak mizisyen kafe, ak laboratwa ak ekipman dlo medikal. Entegrasyon nan yon raktor UV nan kèk nan aparèy sa yo te fè posib la pou premye fwa akòz ti anprint UV dirije raktor la ak karakteristik espesyal.
Yon lòt aplikasyon se tretman dlo nan POU a. Tretman dlo POU se yon endistri émergentes mondyal akòz demann lan ap grandi nan tou de devlope ak peyi devlope yo; se mache a pou sistèm sa yo dwe vo prèske 25 milya dola USD nan 2020 epi li projetée yo grandi nan yon konpoze anyèl to kwasans (CAGR) nan apeprè 10% (Point-of-Itilize Sistèm Tretman Dlo Market, 2016).
Faktè tankou ogmante kontaminasyon dlo, ap grandi konsyans de enpòtans ki genyen nan dlo pou bwè pwòp ak ogmante aktivite konstriksyon yo te kondwi mache a sistèm tretman dlo POU. UV reyaktè ki ta ka ideyal pou tretman dlo POU, yo bay avantaj evidan yo, tankou mank de antretyen souvan ak redwi depans operasyonèl ak pou tout lavi, konpare ak lanp UV ak lòt teknoloji konvansyonèl yo.
Pi gwo-echèl UV ki ap dirije raktor ka aplike nan tretman dlo nan POE a pou kay ak chale, patikilyèman lè poul yo vin yon opsyon ki pi posib. Ozetazini sèlman, apeprè 20 milyon kay ak chale konte sou pwi prive, pandan dè dizèn de milye plis konte sou lak, rivyè ak lòt sous dlo sifas yo. Plizyè etid yo te jwenn ke yon pousantaj konsiderab nan pwi nan nenpòt ki rejyon bay gen mikwo-òganis, tankou E. coli, ki ka jwenn nan tè ak rezèv dlo sifas nan nenpòt ki lè yo bay yo. Kidonk, UV reyaktè ki ap dirije yo reprezante youn nan altènativ tretman dlo ki pi efikas pou asire dlo potab pou anpil kay lwazi, aleka ak riral yo.
Nan Japon, pwoteksyon popilasyon an ki baze sou rezèv dlo piblik la se sou 97.9% (tankou nan 2016), ki vle di popilasyon ki rete a (apeprè 2.7 milyon moun) ap konte sou ti-echèl sistèm rezèv dlo kominote ak / oswa pwi prive. Enstalasyon sa yo piti yo soti nan klorinasyon an obligatwa, epi pafwa pa gen okenn tretman, ki gen ladan klorinasyon. Fè fas a fas entèvyou ak rezidan lokal yo te revele ke yo pa reyèlman vle ajoute klò paske nan gou ak enkyetid odè, menm si yo konprann risk pou sante potansyèl de kontaminasyon mikwòb nan dlo a.
Se enpòtan pou remake ke, nan aksidan yo bon jan kalite dlo pou bwè ki asosye ak domaj sante nan 30 ane ki sot pase yo nan Japon, sou 93% (130 nan 140 aksidan) yo te akòz echèk dezenfeksyon. Nan sans de reyalite sa yo, aparèy POU ak POE ki travay pou dezenfeksyon, depreferans san yo pa afekte gou ak odè negatif, ta dwe opsyon ki pi bon ak pi pratik pou rezèv dlo kominotè ak pwi prive. Li evidan ke poul UV ka ede nan satisfè demand kalite dlo nan popilasyon sa yo.
Yon lòt bezwen enpòtan pou tretman POU ak POE egziste nan peyi devlope yo, patikilyèman moun ki gen ibanizasyon rapid ak kwasans ekonomik. Pri a nan poul UV kapab yon pwoblèm kounye a, men li pral pwobableman yon pwoblèm kout tèm. Dr Kumiko Oguma, University of Tokyo, ak kòlèg li yo te fè sondaj jaden entansif sou bon jan kalite dlo ak konpòtman itilize dlo nan pwovens Lazi (sètadi, Vyetnam, Nepal, Endonezi, Sri Lanka ak Filipin yo) ak te note ke ibanizasyon rapid jeneralman rezilta nan limite aksè nan sistèm rezèv dlo santralize. Yo ankouraje anpil moun sèvi ak sous dlo desantralize, tankou pwi prive (pa egzanp, Guragai et al. 2018, Do et al. 2014).
Anplis, menm si moun gen aksè a rezèv dlo tiyo nan lokal yo, li pa ta asire aksè a nan dlo pwòp paske bon jan kalite dlo tiyo deteryore apre transpò long nan yon rezo distribisyon pòv yo. Nan pratik, moun lokal yo itilize plizyè estrateji pou siviv, ki gen ladan enstalasyon POU ak POE. Rezilta sondaj la revele ke apeprè 76% nan rezidan yo nan santral Hanoi te fè tretman POU nan kay la (Do et al. 2014); sepandan, kèk aparèy POU nan itilize pa t 'fonksyone kòm yon baryè efikas kont mikwo-òganis. UV dirije ka yon entelijan ajoute-nan opsyon pou sistèm sa yo.
Pri enèji UV pou UV poul aktyèlman pi wo pase sa lanp UV yo. Yon fwa UV poul atenn yon efikasite ki pi wo ak pwodiksyon pouvwa yo epi yo vin yon opsyon ki pi abòdab, pral gen anpil aplikasyon posib pou UV ki ap dirije teknoloji raktor pou trete dlo sou yon echèl ki pi gwo, ki gen ladan dlo pou bwè ak plant tretman dlo ize.
