Обзор достижений в области ультрафиолетового излучения и будущего технологии

В 2020 году резко возрос интерес к технологии ультрафиолетового (УФ) света для дезинфекции. Доказательства того, что УФ можно широко использовать для обработки воздуха и поверхностей для инактивации SARS-CoV-2 (вируса, вызывающего COVID-19), очевидны. новым для многих и совершенно неудивительным для тех, кто уже работает с этой технологией.

Концепция проста. УФ-фотоны проникают через клеточную стенку, разрушая ДНК и делая патоген неактивным или неспособным к репликации. Эти фотоны производятся специальными лампами и распределяются по разным системам доставки в зависимости от применения: воздух, поверхность или вода.

Развитие УФ-технологий

Примеры всех трех из этих приложений можно увидеть еще в начале 1900-х годов; однако широкое коммерческое использование УФ-излучения в качестве технологии дезинфекции действительно началось в 1970-х годах, а в 1990-х и 2000-х годах произошел огромный рост применения в области водоснабжения и очистки сточных вод.

Первоначальными ключевыми областями роста были питьевая вода в Германии и Австрии и сточные воды в США. Факторы роста включали снижение потребности в химических добавках с соответствующим риском образования побочных продуктов, отсутствие устойчивости к патогенам (например,криптоспоридийтрудно инактивируется химической обработкой) и простота в эксплуатации.

Ультрафиолетовая технология в настоящее время зарекомендовала себя как ключевой инструмент дезинфекции во всем мире для широкого круга применений воды и сточных вод, и вместе с ней существует налаженная цепочка поставок производителей компонентов и систем, а также (в основном) четкие правила проектирования и эксплуатации. технологии. В последние годы появились новые области роста в здравоохранении, пищевой промышленности и повторном использовании воды, хотя в целом УФ-технологии с течением времени демонстрируют приятную траекторию роста.

Влияние COVID-19

Появление COVID-19 в 2020 году несколько расстроило тележку с УФ-излучением. Технический и деловой интерес со стороны крупных корпораций и предпринимателей заполонил пространство приложений. Некоторые из них уже работают с УФ-технологиями и расширили диапазон их применения, чтобы специально решать проблемы, связанные с COVID-19. Другие вышли на рынок из смежных областей применения, например поставщики общего освещения, стремящиеся внедрить источники УФ-излучения в продукты. Третьи, часто в результате того, что стали безработными или занятыми неполный рабочий день, стали заинтересованы в предоставлении решений совершенно извне.

Нагрузка на цепочку поставок УФ-излучения

Это быстрое изменение привело к перегрузке цепочек поставок в ущерб существующим интересам водоочистки. В частности, резко возрос спрос на специальные ртутные УФ-лампы, что привело к увеличению сроков поставки и повышению цен.

Эти лампы обычно требуют ежегодной замены, поэтому, если продукты, связанные с COVID-19, будут эксплуатироваться в обозримом будущем, эта ситуация сохранится до тех пор, пока производственные мощности не увеличатся. И наоборот, если спрос упадет в 2021 году и далее, станет ли избыточная мощность обратной проблемой? Время покажет.

Альтернативные источники УФ-излучения

Альтернативные источники света, такие как УФ-С-светодиоды и эксимерные УФ-лампы, появлялись в качестве альтернативы задолго до 2020 года. Однако отчасти из-за ограничений поставок, а отчасти из-за более широкого спектра применений они ускорили рост.

Эти альтернативные источники света, особенно светодиоды УФ-C, начали извлекать выгоду из значительного увеличения масштабов производства, и вместе с тенденцией к увеличению производительности они, наконец, внедряются в крупномасштабные коммерческие продукты.

УФ-С светодиоды известность и обещание

Компания AquiSense Technologies из Кентукки недавно объявила о заключении крупного контракта на поставку с японской корпорацией Mitsubishi Electric на поставку изготовленного на заказ светодиода УФ-C для дезинфекции сточных вод в жилых помещениях, который, как ожидается, превысит 100 000 единиц в год.

Способность светодиодной технологии УФ-С технически и коммерчески превосходить обычную технологию УФ-излучения паров ртути в таком применении, вероятно, станет фаворитом на 2021 год и далее. Прогнозируется, что будет создано не только множество аналогичных приложений со скоростью менее 20 галлонов в минуту, но теперь также есть коммерчески доступные светодиодные системы с точками входа (POE) UV-C и ряд небольших муниципальных пилотных систем. . Техническая и эксплуатационная гибкость светодиодов UV-C делает их привлекательными.

Эксимерные газоразрядные УФ-лампы

Другой альтернативный источник УФ-излучения, привлекший большое внимание, — это газоразрядная лампа на основе эксимера, излучающая длину волны в диапазоне 200 нм, или так называемое «дальнее УФ». Хотя это и не новая технология, она привлекла внимание благодаря исследованиям, указывающим на безопасное воздействие на кожу человека, которое всегда было ограничением традиционной технологии УФ-С в диапазоне от 250 до 280 нм.

Хотя эти лампы могут иметь ограниченное применение в системах водоснабжения, которые, как правило, закрыты, будет интересно посмотреть, смогут ли они повысить эффективность и снизить стоимость, выступая в качестве безртутной альтернативы технологии газоразрядных УФ-ламп.

Правила и образование

Как упоминалось ранее, одним из ключевых факторов внедрения УФ-технологии в отрасли водоснабжения и водоотведения является наличие стандартов, правил и руководств. Это в значительной степени не существует для воздушных и наземных решений, использующих использование УФ-технологии, которая в некоторой степени стала диким западом, поскольку поставщики искали быстрые решения для обеспечения безопасности офисов, общественных мест и личной среды. От проектирования аппаратных средств до стандартов проверки измерений и валидации, индустрия очистки воды решила множество проблем, над которыми в настоящее время размышляют в других кругах.

Интересно, что признанные поставщики услуг по очистке воды, похоже, не воспользовались этим преимуществом. Похоже, что производители УФ-водных систем в основном остались в рамках своей полосы и не расширились до применения в воздухе и на поверхности. Почему это? У них уже достаточно на тарелке? Рассматривают ли они это приложение как потенциальную краткосрочную возможность? Привыкли ли они к более строгим требованиям и недовольны ли они «шагом назад» в плане проверки процессов?

В любом случае, индустрия очистки воды может многое предложить. Международная ультрафиолетовая ассоциация (IUVA) была ключевым ресурсом в течение этого времени, с рабочими группами, подготовившими ряд ключевых образовательных и позиционных документов.

Светлое будущее УФ-дезинфекции

За последнее десятилетие технология обеззараживания ультрафиолетом стала основной. Воздействие COVID-19 привело к некоторым краткосрочным сбоям в отрасли, хотя это можно рассматривать как положительный результат. Итак, можем ли мы извлечь уроки из уникальных условий 2020 года и как мы можем использовать это для ускорения инноваций?

У нас есть решения. У нас есть действительно хорошие решения. Они лучше, чем мы можем себе представить. Конечно, мы должны продолжать двигаться вперед, чтобы стать лучше. Повышение эффективности управления процессами, более разумное развертывание датчиков, более широкое использование таких технологий, как светодиоды УФ-С, будут продолжать поднимать планку. Однако мы можем предвидеть более широкое развертывание.

Очевидно, что население мира лучше осведомлено о инфекционном контроле, и есть свидетельства того, что правительства, корпорации и отдельные лица будут инвестировать в инженерные решения, повышающие безопасность. Нормативно-правовые акты могут оказать положительное влияние на внедрение УФ-технологии. Увеличение производственных мощностей и альтернативные источники УФ-излучения снизят цены, сделав их более доступными. Корпорации, которые уже шли по пути внедрения УФ-технологии в крупносерийные продукты, также ускоряют свои инновационные конвейеры.

Это приводит к общению. Каким бы распространенным и трагичным ни был COVID-19 для человечества во всем мире, факт остается фактом: вода и санитария намного перевешивают их с точки зрения смертности, болезней и негативных экономических последствий. Итак, нам нужно постоянно совершенствовать наше послание миру об истинной ценности воды. Потому что мы спасаем жизни.