UV žiarenie má tri pásma vlnových dĺžok: UV-A, UV-B a UV-C a práve táto posledná oblasť, krátkovlnné UV-C, má germicídne vlastnosti na dezinfekciu. Nízkotlaková ortuťová oblúková lampa, ktorá pripomína žiarivku, produkuje UV svetlo v rozmedzí 254 manometrov (nm). Nm je jedna miliardtina metra (10 ^ -9 metrov). Tieto žiarovky obsahujú elementárnu ortuť a inertný plyn, ako je napríklad argón, v UV-vysielacej trubici, obvykle kremeňu. Väčšina ortuťových ultrafialových žiaroviek bola tradične takzvaná&„nízkotlaková GG“; typu, pretože pracujú pri relatívne nízkom parciálnom tlaku ortuti, nízkom celkovom tlaku pár (asi 2 mbar), nízkej vonkajšej teplote (50 - 100 ° C) a malom výkone. Tieto žiarovky vyžarujú takmer monochromatické UV žiarenie pri vlnovej dĺžke 254 nm, čo je v optimálnom rozmedzí pre absorpciu UV žiarenia nukleovými kyselinami (asi 240 - 280 nm).
V posledných rokoch sú komerčne dostupné strednotlakové UV lampy, ktoré pracujú pri oveľa vyšších tlakoch, teplotách a úrovniach výkonu a emitujú široké spektrum vyššej UV energie medzi 200 a 320 nm. Na UV dezinfekciu domácej pitnej vody na úrovni domácnosti sú však nízkotlakové žiarovky a systémy úplne adekvátne a dokonca uprednostňované pred stredotlakými žiarovkami a systémami. Je to tak preto, lebo pracujú pri nižšom výkone, nižšej teplote a nižších nákladoch, pričom sú vysoko účinné pri dezinfekcii viac ako dostatočného množstva vody na každodenné použitie v domácnosti. Základnou požiadavkou na UV dezinfekciu pomocou žiarovkových systémov je dostupný a spoľahlivý zdroj elektrickej energie. Aj keď sú energetické požiadavky nízkotlakových ortuťových dezinfekčných systémov na UV žiarovky skromné, na dezinfekciu vody sú nevyhnutné. Pretože väčšina mikroorganizmov je ovplyvnená žiarením okolo 260 nm, UV žiarenie je v rozmedzí vhodnom pre germicídnu aktivitu. Existujú UV žiarovky, ktoré produkujú žiarenie v rozmedzí 185 nm, ktoré je účinné na mikroorganizmy a tiež zníži obsah celkového organického uhlíka (TOC) vo vode. Pre typický UV systém približne 95 percent žiarenia prechádza cez objímku z kremenného skla a do neupravenej vody. Voda preteká ako tenký film cez lampu. Sklenená objímka je navrhnutá tak, aby udržiavala lampu pri ideálnej teplote približne 104 ° F.
UV žiarenie (ako to funguje)
UV žiarenie ovplyvňuje mikroorganizmy tak, že mení DNA v bunkách a bráni reprodukcii. UV ošetrenie neodstráni organizmy z vody, iba ich deaktivuje. Účinnosť tohto procesu súvisí s časom expozície a intenzitou žiarovky, ako aj so všeobecnými parametrami kvality vody. Expozičný čas sa uvádza ako&"; mikrowatt-sekundy na štvorcový centimeter GG"; (uwatt-s / cm ^ 2) a americké ministerstvo zdravotníctva a humanitných služieb stanovilo minimálnu expozíciu pre UV dezinfekčné systémy na 16 000 µwatt / s / cm ^ 2. Väčšina výrobcov poskytuje intenzitu žiarovky 30 000 - 50 000 µwatt / s / cm ^ 2. Všeobecne sú napríklad koliformné baktérie zničené pri 7 000 µwatt / s / cm2. Pretože intenzita žiarovky v priebehu používania klesá, jej výmena a správna predúprava sú kľúčom k úspechu UV dezinfekcie. UV systémy by navyše mali byť vybavené výstražným zariadením, ktoré majiteľa upozorní, keď intenzita žiarovky klesne pod germicídny rozsah. Nasledujúci text uvádza čas ožiarenia potrebný na úplnú inaktiváciu rôznych mikroorganizmov pri dávke UV 254 nm 30 000 µwatt / s / cm2.
Pri samostatnom použití UV žiarenie nezlepšuje chuť, vôňu ani čírosť vody. UV svetlo je veľmi účinný dezinfekčný prostriedok, aj keď k dezinfekcii môže dôjsť iba vo vnútri jednotky. Vo vode nie je žiadna zvyšková dezinfekcia na inaktiváciu baktérií, ktoré môžu prežiť alebo ktoré sa môžu zaviesť po prechode vody svetelným zdrojom. Percento zničených mikroorganizmov závisí od intenzity UV svetla, doby kontaktu, kvality surovej vody a správnej údržby zariadenia. Ak sa na sklenenom puzdre nahromadí materiál alebo je vysoké množstvo častíc, intenzita svetla a účinnosť liečby sa znížia. V dostatočne vysokých dávkach sú všetky enterické patogény prenášané vodou inaktivované UV žiarením. Všeobecné poradie mikrobiálnej rezistencie (od najmenšej po najväčšiu) a zodpovedajúcich UV dávok pre rozsiahlu (GG> 99,9%) inaktiváciu sú: vegetatívne baktérie a prvoky parazitov Cryptosporidium parvum a Giardia lamblia v nízkych dávkach (1 - 10 mJ / cm2) a enterické vírusy a bakteriálne spóry pri vysokých dávkach (30 - 150 mJ / cm2). Väčšina nízkotlakových ortuťových žiaroviek na UV dezinfekciu dokáže ľahko dosiahnuť dávky UV žiarenia 50 - 150 mJ / cm2 vo vysoko kvalitnej vode, a preto účinne dezinfikuje v podstate všetky patogény pochádzajúce z vody. Avšak rozpustená organická hmota, ako je prírodná organická hmota, určité anorganické rozpustené látky, ako je železo, siričitany a dusitany, a suspendované látky (častice alebo zákal) absorbujú UV žiarenie alebo chránia mikróby pred UV žiarením, čo má za následok nižšie dodané dávky UV a znížená mikrobiálna dezinfekcia. Ďalším problémom dezinfekcie mikróbov nižšími dávkami UV žiarenia je schopnosť baktérií a iných bunkových mikróbov opraviť poškodenie spôsobené UV žiarením a obnoviť infekčnosť, čo je jav známy ako reaktivácia.
UV inaktivuje mikróby predovšetkým chemickou zmenou nukleových kyselín. Chemické lézie indukované UV žiarením je však možné opraviť bunkovými enzymatickými mechanizmami, z ktorých niektoré sú nezávislé od svetla (tmavá oprava) a iné vyžadujú viditeľné svetlo (fotopoprava alebo fotoreaktivácia). Preto dosiahnutie optimálnej UV dezinfekcie vody vyžaduje dodanie dostatočnej dávky UV žiarenia na vyvolanie vyšších úrovní poškodenia nukleovou kyselinou, a tým prekonanie alebo preťaženie opravných mechanizmov DNA.
