Desarrollos de tecnología de lámparas UV de alto rendimiento que se mantienen al día con la solución de tratamiento de aguas residuales

En la segunda parte de la serie XPES, que compara las ofertas tecnológicas de los fabricantes, abordamos la creciente tecnología del tratamiento ultravioleta. Nos preguntamos cómo los fabricantes se mantienen al día con los microcontaminantes y los contaminantes emergentes, que están en los titulares de todo el mundo.
 
La lámpara ultravioleta XPES 300w trata los contaminantes nocivos
Vivian Xin, Ventas municipales globales, XPES UV
 
Durante el último siglo, la luz ultravioleta ha desempeñado un papel cada vez más importante en la desinfección del agua. La desinfección sin la adición de productos químicos y sus subproductos, una huella pequeña y la capacidad de destruir microorganismos resistentes al cloro ha contribuido a su rápida adopción en los últimos años. También se sabe que los rayos UV, ya sea solos o junto con un oxidante, se pueden usar para tratar microcontaminantes químicos, incluidos, entre otros, pesticidas y productos farmacéuticos que se continúan detectando en el agua.
 
La oxidación UV es la acción combinada de la luz UV y un oxidante, como el peróxido de hidrógeno. La tecnología se ha convertido en una opción rentable para el tratamiento de contaminantes difíciles de eliminar, como los compuestos de sabor y olor en el agua potable o los contaminantes derivados de las aguas residuales en aplicaciones de reutilización de agua.
 
Así es como funciona: primero, la luz ultravioleta descompone directamente los contaminantes en un proceso llamado fotólisis UV. Este proceso es el resultado de la absorción por parte de un microcontaminante de los fotones de alta energía de la luz ultravioleta y la posterior descomposición del contaminante. Algunos microcontaminantes, como la N-nitrosodimetilamina (NDMA), se tratan preferentemente a través de este mecanismo. Otros compuestos que no absorben la luz ultravioleta tan fácilmente pueden degradarse mediante un proceso simultáneo llamado oxidación UV. Este último comienza con la división del peróxido de hidrógeno en dos radicales hidroxilo. Estos radicales reaccionan indiscriminadamente con los microcontaminantes del agua para destruir el compuesto objetivo.
 
Una gran variedad de microcontaminantes pueden ser eliminados a través de la combinación de estos dos procesos. XPES UV ha realizado una amplia investigación para evaluar específicamente cómo los sistemas de oxidación UV tratan los contaminantes dañinos. Por ejemplo, la escorrentía agrícola resultante de las lluvias permite que varios pesticidas y otros productos químicos utilizados para el mantenimiento de los cultivos ingresen a los ríos y arroyos que proporcionan agua de origen a las plantas comunitarias de tratamiento de agua.
 
Las regulaciones a nivel mundial imponen límites estrictos a las concentraciones de contaminantes, como los pesticidas, que pueden ingresar al sistema de distribución. La oxidación UV en los sistemas de tratamiento de agua está desempeñando un papel clave en la reducción de la concentración de estos contaminantes nocivos. El proceso de oxidación UV también se utiliza para la remediación de aguas subterráneas, donde se destruyen compuestos orgánicos nocivos como el tetracloroetileno, el 1,4-dioxano y el cloruro de vinilo.
 
El cambio climático actual está provocando una escasez de agua cada vez más generalizada. Las regiones con estrés hídrico a menudo utilizan fuentes no convencionales de agua potable para mantener un suministro sostenible. Por ejemplo, varias comunidades en todo el mundo tratan las aguas residuales con altos niveles de pureza mediante la eliminación de los microcontaminantes que quedan después del tratamiento secundario (aguas residuales biológicas). La oxidación UV, en combinación con otras tecnologías de tratamiento como la ósmosis inversa, trabaja para eliminar los microcontaminantes y generar agua de la más alta pureza.
 
Mantener bajos los costos de operación y mantenimiento
El uso de la luz ultravioleta para la desinfección del agua potable ha estado en uso en los Estados Unidos durante casi un siglo. El uso de la desinfección UV aumentó rápidamente en las décadas de 1980 y 1990 a medida que los municipios buscaban alternativas a los desinfectantes químicos, que se había demostrado que formaban subproductos cancerígenos que son perjudiciales para la salud humana. Miles de municipios pasaron de la desinfección basada en productos químicos, como el cloro gaseoso, a la UV debido a las importantes ventajas de seguridad.
 
Sin embargo, con el tiempo, los propietarios de muchos sistemas UV expresaron su preocupación por el costo general de operar la desinfección UV. De las preocupaciones específicas fueron el costo de reemplazo de la lámpara, el mantenimiento y los costos asociados con el mantenimiento constante del sistema. Los sistemas UV convencionales que utilizan lámparas electrodadas se desvanecen con el tiempo, lo que requiere un reemplazo cada 60,000 horas de funcionamiento. Además, a medida que las lámparas UV se encienden y apagan, se acelera el desgaste de las lámparas. A medida que las lámparas se degradan o fallan, los operadores deben dedicar mucho tiempo a asegurarse de que los sistemas UV funcionen al máximo rendimiento, accionando y reemplazando constantemente las lámparas.
Lámpara UV de 254 nm
Los sistemas convencionales también requieren sistemas de limpiaparabrisas, que a menudo incluyen productos químicos, para mantener limpio el manguito de las lámparas y permitir que la máxima luz ultravioleta penetre en el agua. Estos sistemas de limpiaparabrisas añaden coste y complejidad al mantenimiento de las propias unidades UV.
 
Un factor clave del tratamiento de agua UV es el caudal y el control preciso del nivel de agua. Si el flujo es demasiado alto, el agua pasará sin suficiente exposición a los rayos UV. Si el flujo es demasiado bajo, el calor puede acumularse y dañar la lámpara UV. Con los muchos beneficios de la desinfección UV, se ha llevado a cabo una considerable investigación y desarrollo para desarrollar nuevas tecnologías que optimicen el proceso de desinfección y eliminen las preocupaciones sobre el costo, el mantenimiento del sistema y la confiabilidad.
 
Los desarrollos de la tecnología UV se mantienen al día tanto con las necesidades de desinfección como con la eliminación de microcontaminantes
 
 
 
Ingeniero Mao, experto en UV para el tratamiento de aguas
 
 
A medida que los métodos analíticos nos hacen conscientes de los microorganismos y microcontaminantes recién descubiertos, debemos asegurarnos de que nuestras tecnologías de tratamiento UV puedan hacer que estos patógenos sean inofensivos con éxito, utilizando una cantidad mínima de energía y requiriendo el menor gasto de capital posible. Los productos químicos, farmacéuticos y de cuidado personal que alteran el sistema endocrino, así como los patógenos transmitidos por el agua, como el Cryptosporidium y el adenovirus, son buenos ejemplos de amenazas a nuestro suministro de agua que se descubrieron hace relativamente poco.
Como sabrán los lectores, el Cryptosporidium es extremadamente resistente al cloro y exhibe una fuerte resistencia a otros desinfectantes químicos (ozono, dióxido de cloro), pero se inactiva muy fácilmente mediante la desinfección UV. De esta manera, el desafío actual para la industria es hacer que esta tecnología poderosa y versátil sea más accesible mediante la reducción de los costos operativos y de configuración.
 
El reto para la industria del agua y, en particular, para las empresas de tecnología del agua es cómo hacer que estas soluciones UV eficaces y potentes sean lo más eficientes posible en términos de costes y energía. Dentro del área de las tecnologías de oxidación UV, hay un paso de los sistemas UV de media presión a los de baja presión, que tienen una menor huella de carbono como resultado de la incorporación de lámparas UV más eficientes energéticamente. Más de esto es exactamente lo que necesitamos. Al hacer que las tecnologías UV sean más eficientes en términos de costos y energía, podemos aprovechar esta poderosa herramienta ambientalmente sostenible para abordar los microorganismos o microcontaminantes recién descubiertos dentro de nuestro suministro de agua.
Las tecnologías UV eficientes en términos de costo y energía nos permitirán desarrollar aún más las capacidades de reutilización del agua a nivel mundial y abordar el desafío de la escasez de agua.
 
Prevenir el uso de antibióticos en el agua
 
Un gran número de aplicaciones, como la purificación de agua potable, el agua de proceso en la producción de bebidas y alimentos, la piscicultura y los sistemas de riego agrícola, tienen el requisito adicional de que los residuos de medicamentos, hormonas, pesticidas y herbicidas deben descomponerse.
 
Por ejemplo, en la piscicultura, se añaden antibióticos al agua para reducir el crecimiento y la propagación de gérmenes patógenos. Los antibióticos son una amenaza para las personas cuando comen pescado. La purificación del agua con luz ultravioleta a menudo hace innecesario el uso de antibióticos. Por lo tanto, se evita la resistencia a los antibióticos en el cuerpo humano, que tiene un efecto negativo en la salud.
 
La oxidación avanzada utiliza adicionalmente la radiación UV en el rango inferior a 254 nanómetros. La luz, con una energía aún mayor, destruye las sustancias en el agua que son difíciles o imposibles de descomponer, y rompe e inactiva los compuestos químicos. El proceso se utiliza, por ejemplo, contra el "olor a cloro", las llamadas cloraminas, en las piscinas públicas. La formación de cloramina ocurre en el agua cuando el cloro reacciona con la urea, la creatinina y los aminoácidos. La luz ultravioleta de onda corta puede descomponer estos compuestos.
Lámparas uv germicidas
Herramientas de modelado avanzadas
La desinfección UV germicida XPES 300W para eliminar patógenos transmitidos por el agua está aumentando en popularidad debido a la creciente eficiencia de los sistemas de tratamiento UV y la creciente capacidad de hacer coincidir los niveles de tratamiento con los requisitos del proceso.
 
La investigación sobre la sensibilidad a los rayos UV de nuevos organismos se puede llevar a cabo en el laboratorio utilizando experimentos de haz colimado y se puede relacionar fácilmente con pruebas de rendimiento validadas por terceros. Las herramientas de modelización permiten desarrollar diseños de sistemas para tratar reducciones de logaritmos cada vez más altas y también para tratar organismos más difíciles de matar, lo que proporciona un rango y una flexibilidad de tratamiento mucho mayores. En muchos mercados, sectores e industrias se está desarrollando un nuevo lenguaje regulatorio que permitirá a los usuarios y diseñadores especificar equipos UV con más confianza al especificar requisitos de rendimiento validados. Se han desarrollado nuevos productos que permiten la desinfección de organismos en fluidos de muy baja transmisión, como el azúcar líquido, las salmueras y la leche, lo que abre más procesos nuevos a la tecnología UV. Las lámparas más potentes alojadas en sistemas de tratamiento mucho más grandes también están mejorando la eficiencia del tratamiento y reduciendo el tamaño de las estructuras civiles requeridas. Estos nuevos avances han creado productos que ahora se pueden utilizar, ayudando a conservar el agua en áreas estresadas en todo el mundo.