UV-stråling har tre bølgelængdezoner: UV-A, UV-B og UV-C, og det er denne sidste region, den korte bølge UV-C, der har bakteriedræbende egenskaber til desinfektion. En lavtryks kviksølvbuelampe, der ligner en lysstofrør, producerer UV-lyset i området 254 manometer (nm). En nm er en milliarddel af en meter (10 ^ -9 meter). Disse lamper indeholder elementært kviksølv og en inaktiv gas, såsom argon, i et UV-transmitterende rør, normalt kvarts. Traditionelt har de fleste UV-lamper i kviksølvbuer været den såkaldte" lavtryks" type, fordi de fungerer ved relativt lavt dielektortryk af kviksølv, lavt samlet damptryk (ca. 2 mbar), lav ekstern temperatur (50-100oC) og lav effekt. Disse lamper udsender næsten monokromatisk UV-stråling ved en bølgelængde på 254 nm, hvilket er i det optimale område for UV-energiabsorption af nukleinsyrer (ca. 240-280 nm).
I de senere år er UV-lamper med medium tryk, der fungerer ved meget højere tryk, temperaturer og effektniveauer og udsender et bredt spektrum af højere UV-energi mellem 200 og 320 nm, blevet kommercielt tilgængelige. Til UV-desinfektion af hjemmevand på husholdningsniveau er lavtrykslamperne og -systemerne imidlertid helt passende og foretrækkes endda frem for mediumtrykslamper og -systemer. Dette skyldes, at de fungerer ved lavere effekt, lavere temperatur og lavere omkostninger, samtidig med at de er meget effektive til at desinficere mere end nok vand til daglig husholdningsbrug. Et væsentligt krav til UV-desinfektion med lampesystemer er en tilgængelig og pålidelig strømkilde. Mens strømkravene til UV-lampesinfektionssystemer med lavt tryk på kviksølv er beskedne, er de afgørende for lampedrift for at desinficere vand. Da de fleste mikroorganismer påvirkes af stråling omkring 260 nm, er UV-stråling i det passende område til bakteriedræbende aktivitet. Der er UV-lamper, der producerer stråling i intervallet 185 nm, der er effektive på mikroorganismer og reducerer også vandets samlede indhold af organisk kulstof (TOC). For typisk UV-system passerer ca. 95 procent af strålingen gennem en kvartsglasbøsning og ind i det ubehandlede vand. Vandet flyder som en tynd film over lampen. Glasbøsningen er designet til at holde lampen ved en ideel temperatur på ca. 104 ° F.
UV-stråling (hvordan det fungerer)
UV-stråling påvirker mikroorganismer ved at ændre DNA'et i cellerne og hindre reproduktion. UV-behandling fjerner ikke organismer fra vandet, det inaktiverer dem blot. Effektiviteten af denne proces er relateret til eksponeringstid og lampeintensitet samt generelle vandkvalitetsparametre. Eksponeringstiden rapporteres som" microwatt-sekunder pr. Kvadratcentimeter" (uwatt-sec / cm ^ 2), og US Department of Health and Human Services har etableret en minimumseksponering på 16.000 µwatt-sec / cm ^ 2 for UV-desinfektionsanlæg. De fleste producenter har en lampeintensitet på 30.000-50.000 µwatt-sek / cm ^ 2. Generelt destrueres f.eks. Coliforme bakterier ved 7.000 µwatt-sek / cm ^ 2. Da lampens intensitet falder med tiden, er lampeudskiftning og korrekt forbehandling nøglen til succes med UV-desinfektion. Derudover bør UV-systemer være udstyret med en advarselsanordning, der advarer ejeren, når lampens intensitet falder under det bakteriedræbende område. Det følgende giver den nødvendige bestrålingstid til inaktivering af forskellige mikroorganismer under 30.000 µwatt-sek / cm ^ 2 dosis UV 254 nm
Brugt alene forbedrer UV-stråling ikke vandets smag, lugt eller klarhed. UV-lys er et meget effektivt desinfektionsmiddel, selvom desinfektionen kun kan forekomme inde i enheden. Der er ingen resterende desinfektion i vandet for at inaktivere bakterier, der kan overleve eller kan indføres, efter at vandet passerer forbi lyskilden. Procentdelen af ødelagte mikroorganismer afhænger af UV-lysets intensitet, kontakttiden, råvandskvaliteten og korrekt vedligeholdelse af udstyret. Hvis der opbygges materiale på glasbøsningen, eller hvis partikelbelastningen er høj, reduceres lysintensiteten og effektiviteten af behandlingen. Ved tilstrækkeligt høje doser inaktiveres alle vandbårne enteriske patogener af UV-stråling. Den generelle rækkefølge af mikrobiel resistens (fra mindst til mest) og tilsvarende UV-doser for omfattende (GG gt; 99,9%) inaktivering er: vegetative bakterier og de protozoan parasitter Cryptosporidium parvum og Giardia lamblia ved lave doser (1-10 mJ / cm2) og enteriske vira og bakteriesporer ved høje doser (30-150 mJ / cm2). De fleste UV-desinfektionsanlæg med lavtrykskviksølvlampe kan let opnå UV-strålingsdoser på 50-150 mJ / cm2 i vand af høj kvalitet og desinficerer derfor i det væsentlige alle vandbårne patogener. Imidlertid vil opløst organisk materiale, såsom naturligt organisk stof, visse uorganiske opløste stoffer, såsom jern, sulfitter og nitrit, og suspenderet stof (partikler eller uklarhed) absorbere UV-stråling eller beskytte mikrober mod UV-stråling, hvilket resulterer i lavere leverede UV-doser og reduceret mikrobiel desinfektion. En anden bekymring for desinficering af mikrober med lavere doser af UV-stråling er bakteriens og andre cellulære mikrobes evne til at reparere UV-induceret skade og gendanne infektivitet, et fænomen kendt som reaktivering.
UV inaktiverer mikrober primært ved kemisk ændring af nukleinsyrer. Imidlertid kan de UV-inducerede kemiske læsioner repareres ved hjælp af cellulære enzymatiske mekanismer, hvoraf nogle er uafhængige af lys (mørk reparation) og andre kræver synligt lys (fotoreparation eller fotoreaktivering). Derfor kræver opnåelse af optimal UV-desinfektion af vand levering af en tilstrækkelig UV-dosis til at inducere større niveauer af nukleinsyreskader og derved overvinde eller overvælde DNA-reparationsmekanismer.
