Tu je otázka, o ktorej sa často diskutuje vo svete UV: ktorý typ UV lampy na dezinfekciu vody je lepší: stredný tlak alebo nízkotlaková lampa? Rovnako ako čokoľvek iné v živote, každý má výhody a nevýhody, ktoré sa musia zohľadniť vo svetle prevádzkových požiadaviek. V tomto príspevku preskúmam tri hlavné faktory, aby som určil, ktorá UV lampa je najvhodnejšia pre vašu prevádzku.
Ako už názov tohto príspevku napovedá, existujú dva typy UV svietidiel, ktoré sa najčastejšie používajú v UV systémoch: stredné tlakové a nízkotlakové lampy. (Tlak sa týka tlaku ortuti a plynu vo vnútri svietidla).
Nízkotlakové svietidlá sú predĺžené svietidlá - asi meter dlhé - s nízkym výkonom na svietidlo (v rozmedzí od 30 do 600 W). Na dezinfekčné účely nízkotlakové svietidlá vyžarujú monochromatickú vlnovú dĺžku 253,7 nm (254 nm) pri vysokej intenzite.
Stredne tlakové svietidlá sú podstatne kratšie ako nízkotlakové, s vysokým výkonom na svietidlo (zvyčajne v rozmedzí od 1 do 12 kW). Stredne tlakové lampy vyžarujú širokú germicídnu vlnovú dĺžku medzi 200-320 nm pri rôznych intenzitách. Stredne tlakové lampy tiež vyžarujú vlnovú dĺžku 254 nm, ale nie tak intenzívne ako nízkotlakové lampy.
1. Účinnosť dezinfekcie
254 nm používané nízkotlakovými lampami je skutočne účinná vlnová dĺžka proti DNA mikroorganizmov. Avšak, na rozdiel od toho, čo sa bežne verí, široký germicídny rozsah 200-320nm používaný strednými tlakovými lampami je účinnejší a dosahuje podstatne lepšie výsledky dezinfekcie pri rovnakých úrovniach UV dávok. Ako je to možné?
Nízkotlakové lampy vyžarujú UV svetlo v blízkosti vrcholu absorbancie DNA a RNA, aby inaktivujú mikroorganizmy. Široké vlnové dĺžky stredných tlakových lámp ovplyvňujú DNA a RNA plus ďalšie biologické molekuly, ako sú proteíny a enzýmy, čo umožňuje väčší vplyv inaktivácie. Široká germicídna vlnová dĺžka napáda mikroorganizmy na niekoľkých frontoch, poškodzuje základné zložky mikroorganizmu a inhibuje mechanizmus opravy mutácií mikroorganizmu. Napríklad: absorpčné spektrá proteínov vykazujú maximálny vrchol pri 280 nm, zatiaľ čo peptidová väzba v proteínoch vykazuje významnú absorbanciu pod 240 nm. Ďalším príkladom sú spóry Cryptosporidium a Bacillus subtilis, ktoré sú najefektívnejšie inaktivované pri 270-271nm, nad rámec nízkotlakových svietidiel.
Pred niekoľkými rokmi vydal Americký Úrad pre potraviny a liečivá (FDA) nariadenie o pasterizácii mlieka (PMO), ktoré umožňuje nahradenie tepelnej pasterizácie vody UV systémami, ak spĺňajú určité usmernenia a podmienky. Jednou z podmienok je, že UV systém musí preukázať úroveň UV dávky: systémy stredného tlaku musia preukázať 120mJ/cm2 (RED), zatiaľ čo nízkotlakové systémy musia preukázať 186mJ/cm2 (RED). Prečo taký rozdiel? FDA sa opierala o nedávne štúdie rôznych nezávislých výskumných inštitúcií, ktoré preukázali vyššiu účinnosť dezinfekcie stredného tlaku, ktorý na dosiahnutie určitej úrovne dezinfekcie môže používať nižšie UV dávky ako nízkotlakové lampy.
Je to revolučné, aspoň pre UV priemysel: znamená to, že všetka literatúra, ktorá existuje o UV dezinfekcii, je správna o nízkotlakových lampách, ale je nesprávna vo vzťahu k stredným tlakovým lampám. Znamená to tiež, že dlhodobá paradigma nízkotlakových svietidiel, ktoré sú najúčinnejším UV lampom na dezinfekciu, nebola dokázaná , čo viedlo k tomu, že teraz všetci hlavní výrobcovia UV žiarenia na trhu ponúkajú systémy stredného tlaku spolu so svojimi nízkotlakovými systémami.
Obnova baktérií je ďalším javom s nízkotlakovými lampami a je zdrojom pokračujúcej kontaminácie v nádržiach na ryby. UV svetlo vo veku 254nm poškodzuje DNA, ale mikroorganizmy ošetrené nízkotlakovými lampami sú často schopné "opraviť" sa a naďalej sa replikovať, akoby neboli ovplyvnené UV žiarením. Na druhej strane baktérie ošetrené stredne tlakovými lampami sú menej pravdepodobné, že sa opravia kvôli vážnemu poškodeniu rôznych základných častí spôsobeným širokým germicídnym rozsahom.
Aby som to zhrnul, stredne tlakové svietidlá majú jasnú dezinfekčnú výhodu oproti nízkotlakovým lampám, čím dosahujú vyššiu a udržateľnejšiu úroveň dezinfekcie ako nízky tlak pre rovnakú úroveň UV dávky.
2. Energetická účinnosť
Miera konverzie nízkeho tlaku, to znamená pomer medzi kW spotrebovaným lampou k germicídnemu UV svetlu, je zvyčajne medzi 30-45%. Miera konverzie stredného tlaku je asi jedna tretina z toho, v rozmedzí od 10 do 15%. To znamená, že pre každý spotrebovaný kW sú nízkotlakové UV systémy zvyčajne asi 3-krát účinnejšie ako stredne tlakové lampy pre daný objem vody, ktorý sa má ošetriť. Nie vždy je to však tak:
Atlantium vytvorilo - vstavaný zosilňovací mechanizmus kompenzujúci nevýhodu výkonu stredne tlakových svietidiel: optický zosilňovací dizajn, ktorý recykluje a opätovne používa UV fotóny v dezinfekčnej komore, čo ich robí rovnako účinnými ako ich nízkotlakové UV systémy.
Aby som to zhrnul, nízkotlakové systémy majú tendenciu byť energeticky efektívnejšie vďaka lepšej miere konverzie nízkotlakových svietidiel. Systémy stredného tlaku však môžu prekonať túto nevýhodu pomocou zosilňovacieho mechanizmu, ktorý kompenzuje nižší konverzný pomer stredného tlakového svietidla. Ako klient sa vždy pozrite na celkovú spotrebu energie UV systému, ktorá je potrebná na dosiahnutie požadovanej UV dávky.
3. Životnosť lampy
Je známe, že nízkotlakové svietidlá majú dlhšiu životnosť ako stredne tlakové lampy v rozmedzí od 8 000 do 16 000 hodín, zatiaľ čo stredný tlakový rozsah je 4 000-6 000 hodín. Na papieri nízkotlakové lampy vyzerajú fantasticky, ale ako vždy sa musíme pozrieť na tieto údaje vzhľadom na skutočnú prevádzku v teréne. Na túto otázku sú dva aspekty:
1. Hospodárne: uvedené údaje sa v priemere premietajú do jednej ročnej výmeny svietidla nízkotlakových svietidiel a dvojročnej výmeny stredne tlakových svietidiel. Keďže UV systémy stredného tlaku zvyčajne používajú menej svietidiel ako nízky tlak, celkové ročné prevádzkové náklady sú zhruba rovnaké. V závislosti od počtu svietidiel je niekedy stupnica v prospech LP svietidiel a niekedy pre MP. Preto je potrebné vykonať ekonomickú analýzu pre každý projekt ad hoc.
2. Funkčné: účelom UV systému je dodať správnu UV dávku, ktorá vždy zabezpečí biologickú bezpečnosť. Z tohto dôvodu by sa svietidlá mali vymeniť podľa ich skutočného výkonu. Existuje mnoho premenných, ktoré môžu skrátiť alebo predĺžiť skutočnú životnosť UV lampy vrátane množstva vznietenia, teploty vody a dokonca aj špecifickej výrobnej šarže UV lampy. Nemusíte brať moje slovo v tomto bode: jednoducho si prečítajte malé písmená v liste každého výrobcu UV žiarenia týkajúce sa záruky na životnosť lampy. Je tam všetko. V tejto veci nechcete riskovať a ak svietidlo je v úcte, musí byť vymenené, aj keď nedosiahlo uvedené záručné hodiny. Dôležité je, že jediný spôsob, ako si byť istý, že UV lampy fungujú správne v danom čase, je mať vyhradený UV senzor na svietidlo, ktorý jasne naznačuje výkon každej jednotlivej lampy. Uvedené prevádzkové hodiny výrobcu by sa mali používať len ako referencia. V tomto ohľade majú MP UV systémy jasnú výhodu, pretože používajú výrazne menej svietidiel, čo uľahčuje ovládanie každého svietidla jednotlivo, na rozdiel od UV systémov LP, ktoré môžu mať desiatky svietidiel na systém, čo takmer znemožňuje efektívnu kontrolu a monitorovanie. Tento konkrétny bod bude témou môjho ďalšieho príspevku, pretože je jednou z najdôležitejších vlastností UV systému s cieľom zabezpečiť udržateľnú biologickú bezpečnosť vody.
Aby som to zhrnul, typ UV lampy nie je samostatnou súčasťou UV systému. Jednoduché výber jedného alebo druhého typu svietidla nezaručí, že UV systém poskytne požadovanú biologickú bezpečnosť. Typ svietidla by sa mal preskúmať vzhľadom na celkovú konštrukciu a konštrukciu UV systému, aby sa zabezpečilo, že poskytuje optimálne podmienky pre prevádzku svietidla. V Atlantium sa venujeme používaniu MP lámp. Navrhli sme náš systém tak, aby plne optimalizoval dezinfekčnú prevahu MP svietidiel, zaviedli sme sofistikovaný riadiaci a monitorovací systém pre každú lampu v systéme a vytvorili jedinečný zosilňovací mechanizmus na kompenzáciu zjavnej nevýhody v konverznej rýchlosti, čím sa systémy Atlantium stali energeticky účinnými ako LP UV systémy.
