Đèn LED đã là một yếu tố quyết định trong nhiều đổi mới công nghệ và xử lý nước cũng không ngoại lệ. Mặc dù tai nạn đèn thủy ngân hiếm khi xảy ra khi đèn được lắp đặt đúng cách, nhưng lợi ích của đèn LED UV-C đã bắt đầu vượt trội so với nhu cầu giữ nguyên hiện trạng.
Tia cực tím (UV) đã làm sạch nước một cách tự nhiên trong nhiều thế kỷ. Với bầu trời quang đãng, mặt trời của chúng ta có thể vô hiệu hóa các mầm bệnh có nguồn gốc từ nước trong thời gian tối thiểu là sáu giờ. Bầu trời nhiều mây hoặc nước không rõ ràng gây ra tình trạng không hoàn hảo. Những điều kiện này tạo điều kiện cho vi khuẩn phát triển và làm cho nguồn nước tự nhiên không an toàn để sử dụng. May mắn thay, chúng tôi đã phát triển một số loại khử trùng nước, từ hóa chất đến đèn UV. Mặc dù tất cả đều có lợi cho sức khỏe con người, nhưng một số có lợi cho môi trường hơn những loại khác.
Nhu cầu thay đổi
Những tiến bộ trong hóa học và công nghệ đã tạo ra nhiều phương pháp hiệu quả để làm sạch nước. Hóa chất, chẳng hạn như clo, là phương pháp khử trùng đầu tiên được sử dụng rộng rãi và trong nhiều trường hợp vẫn là phương tiện thanh lọc cơ bản. Phương pháp điều trị hóa học làm tan hoàn toàn các tế bào mầm bệnh và cho đến khi điều trị bằng tia cực tím (UV), là lựa chọn tốt nhất hiện có. Tuy nhiên, có những mặt trái của việc sử dụng hóa chất trong nước uống. Chúng có thể gây độc cho đời sống thủy sinh, tạo ra các sản phẩm phụ có hại và không có hiệu quả chống lại tất cả các mầm bệnh (chẳng hạn như Cryptosporidium). Các hóa chất được sử dụng để khử trùng cũng có tính ăn mòn cao và có thể gây ra các rủi ro về an toàn và môi trường trong quá trình vận chuyển và lưu trữ. (NSFC, National Small Flows Clearinghouse)
Mặc dù khử trùng bằng tia UV được coi là an toàn hơn so với sử dụng hóa chất, tất cả các đèn UV thông thường thường chứa 20-200 miligam thủy ngân và dễ bị vỡ trong quá trình vận chuyển, xử lý và vận hành. Đèn UV thông thường giữ thủy ngân của chúng ở dạng lỏng (phổ biến hơn ở đèn áp suất trung bình) hoặc ở dạng hỗn hợp (phổ biến hơn ở đèn áp suất thấp, công suất cao). Tai nạn và quy trình không đúng làm tăng nguy cơ phơi nhiễm.
Chương trình Môi trường của Liên hợp quốc (UNEP) đã khởi xướng Công ước Minamata về Thủy ngân để bảo vệ sức khỏe con người và môi trường khỏi sự phát thải và giải phóng thủy ngân do con người gây ra. UNEP đã đặt ra mục tiêu loại bỏ thủy ngân khỏi sản xuất vào năm 2020. Năm 2013, các tổ chức và chính phủ đã được yêu cầu ngăn chặn việc sử dụng thủy ngân ngay lập tức, và 127 quốc gia đã ký phê chuẩn loại bỏ tất cả thủy ngân vào năm 2020. Mặc dù vẫn chưa rõ liệu đèn UV để khử trùng nước có được miễn trừ khỏi quy định này hay không, nhưng rõ ràng là các giải pháp thay thế cần được cân nhắc tích cực.
Đèn LED UV-C để khử trùng nước
Đèn LED đã đi đầu trong các cải tiến về ánh sáng kể từ khi chúng ra đời - điện thoại thông minh sẽ không tồn tại nếu không có chúng. Chúng cho phép tuổi thọ cao hơn, thời gian bật / tắt nhanh và tiêu thụ điện năng thấp. Đèn LED đã được phát triển trong vài thập kỷ qua, với đèn LED UV là cải tiến mới nhất. Mỗi tiến bộ trong quang phổ ánh sáng đều mang đến những khả năng mới cho đèn LED.
Không giống như đèn UV thông thường, đèn LED không sử dụng thủy ngân, có nghĩa là không có nguy cơ làm ô nhiễm nước nếu đèn được lắp đặt không đúng cách hoặc bị hỏng. Đèn thông thường cũng cần 5-10 phút để làm ấm lên đến nhiệt độ khử trùng cao nhất, trong khi đèn LED UV-C có thời gian bắt đầu vài nano giây và không có giới hạn bật / tắt, cho phép khử trùng ngay lập tức và thời gian chạy linh hoạt. Đèn thủy ngân có vòng đời giới hạn khoảng một năm và yêu cầu loại bỏ đặc biệt, trong khi đèn LED có thể có khoảng thời gian thay thế hơn 10 năm.
Tất cả các đèn LED được biết đến với mức tiêu thụ năng lượng thấp và điều này cũng đúng đối với đèn LED UV-C khi được sử dụng trong hệ thống khử trùng chất lượng. Đèn thủy ngân thông thường yêu cầu từ 110 đến 240 volt để hoạt động, trong khi đèn LED yêu cầu điện áp DC thấp, có nghĩa là khả năng khử trùng được cấp nguồn bằng tấm pin mặt trời hoặc pin nhỏ.
Bước sóng lý tưởng để vô hiệu hóa hầu hết vi khuẩn là từ 260-270 nm, tuy nhiên, nó phụ thuộc vào loại vi khuẩn cụ thể được nhắm mục tiêu. Đèn thủy ngân có hai lựa chọn: áp suất thấp, phát ra 254 nm; và áp suất trung bình, phát ra bước sóng từ 200-300 nm. Đèn LED UV-C có các bước sóng có thể lựa chọn cho phép nguồn điện được nhắm mục tiêu đến bước sóng khử trùng hiệu quả nhất, không bị lệch như với đèn áp suất thấp hoặc lãng phí như với đèn trung áp.
Tương lai của lọc nước
Công nghệ LED cho phép xử lý nước bằng tia UV được sử dụng trong các ứng dụng mà trước đây đèn thủy ngân thông thường không có. Ví dụ, các cộng đồng ở xa có thể dễ dàng làm sạch nước với các tùy chọn năng lượng mặt trời và các mục đích sử dụng di động hiện đã có sẵn do độ chắc chắn và kích thước nhỏ của các thiết bị LED UV-C. Được áp dụng tại điểm sử dụng, có thể cung cấp thêm độ an toàn cho nước trong bệnh viện và cơ sở nghiên cứu mà không cần đến bể chứa. Công nghệ LED UV-C không chỉ là lý thuyết hoặc trong giai đoạn khái niệm; theBIOWYSE Projectis hiện đang nghiên cứu một thiết bị sử dụng đèn LED UV-C để khử trùng nước trên Trạm Vũ trụ Quốc tế. Các thiết bị LED UV-C hiện đang có sẵn và sẵn sàng thay đổi thị trường khử trùng.
Đèn LED đã là một yếu tố quyết định trong nhiều đổi mới công nghệ và xử lý nước cũng không ngoại lệ. Mặc dù tai nạn đèn thủy ngân hiếm khi xảy ra khi đèn được lắp đặt đúng cách, nhưng lợi ích của đèn LED UV-C đã bắt đầu vượt trội so với nhu cầu giữ nguyên hiện trạng. Công nghệ xử lý bằng tia cực tím thông thường đã cung cấp cho thế giới một giải pháp thay thế cho việc xử lý nước bằng hóa chất. Bây giờ, với những tiến bộ trong đèn LED, chúng ta đã đến giai đoạn lọc nước tiếp theo.
