UV-sevanje ima tri valovna območja: UV-A, UV-B in UV-C in prav to zadnje območje, kratkovalovno UV-C, ima razkuževalne lastnosti za razkuževanje. Nizkotlačna živosrebrna obločna sijalka, podobna fluorescenčni sijalki, proizvaja UV-svetlobo v območju 254 manometrov (nm). Nm je milijarda metrov (10 ^ -9 metrov). Te žarnice vsebujejo osnovno živo srebro in inerten plin, kot je argon, v cevi, ki oddaja UV, običajno kremen. Tradicionalno je bila večina UV žarnic z živosrebrnim oblokom tako imenovanih" nizkotlačnih" tipa, ker delujejo pri sorazmerno nizkem delnem tlaku živega srebra, nizkem skupnem parnem tlaku (približno 2 mbar), nizki zunanji temperaturi (50-100 ° C) in majhni moči. Te žarnice oddajajo skoraj monokromatsko UV sevanje pri valovni dolžini 254 nm, kar je v optimalnem območju za absorpcijo UV energije z nukleinskimi kislinami (približno 240-280 nm).
V zadnjih letih so postale komercialno na voljo srednjetlačne UV žarnice, ki delujejo pri veliko višjih tlakih, temperaturah in moči ter oddajajo širok spekter višje UV energije med 200 in 320 nm. Vendar pa so za UV dezinfekcijo domače pitne vode na ravni gospodinjstva nizkotlačne sijalke in sistemi povsem ustrezne in celo boljše od srednjetlačnih žarnic in sistemov. To je zato, ker delujejo z nižjo močjo, nižjo temperaturo in nižjimi stroški, hkrati pa so zelo učinkoviti pri razkuževanju več kot dovolj vode za vsakodnevno uporabo v gospodinjstvu. Bistvena zahteva za UV razkuževanje s svetilnimi sistemi je razpoložljiv in zanesljiv vir električne energije. Medtem ko so zahteve za moč nizkotlačnih sistemov za razkuževanje z živosrebrno UV žarnico skromne, so ključnega pomena za dezinfekcijo vode pri delovanju žarnice. Ker na večino mikroorganizmov vpliva sevanje približno 260 nm, je UV sevanje v ustreznem obsegu za razkuževanje. Obstajajo UV žarnice, ki proizvajajo sevanje v območju 185 nm, ki so učinkovite na mikroorganizme in bodo prav tako zmanjšale vsebnost celotnega organskega ogljika (TOC) v vodi. Pri tipičnem UV sistemu približno 95 odstotkov sevanja prehaja skozi kremen iz kremenčevega stekla in v neobdelano vodo. Voda teče kot tanek film čez svetilko. Steklena manšeta je zasnovana tako, da svetilko ohranja na idealni temperaturi približno 104 ° F.
UV sevanje (kako deluje)
UV sevanje vpliva na mikroorganizme tako, da spremeni DNA v celicah in ovira razmnoževanje. Obdelava z UV ne odstrani organizmov iz vode, temveč jih le deaktivira. Učinkovitost tega postopka je odvisna od časa izpostavljenosti in jakosti žarnice ter splošnih parametrov kakovosti vode. Čas osvetlitve se navede kot" mikrovat-sekunde na kvadratni centimeter" (uwatt-sec / cm ^ 2), Ministrstvo za zdravje in socialne zadeve ZDA pa je določilo minimalno izpostavljenost 16.000 µwatt-sec / cm ^ 2 za sisteme za UV dezinfekcijo. Večina proizvajalcev zagotavlja jakost žarnice 30.000-50.000µwatt-sec / cm ^ 2. Na splošno koliformne bakterije se na primer uničijo s hitrostjo 7000 µwatt-sec / cm ^ 2. Ker se intenzivnost žarnice s časom zmanjša, sta zamenjava žarnice in ustrezna predhodna obdelava ključnega pomena za uspeh UV dezinfekcije. Poleg tega bi morali biti UV-sistemi opremljeni z opozorilno napravo, ki lastnika opozori, ko jakost žarnice pade pod območje mikroorganizmov. V nadaljevanju je naveden čas obsevanja, potreben za inaktivacijo popolnoma različnih mikroorganizmov pod 30.000 µwatt-sec / cm ^ 2 doze UV 254 nm
Z uporabo samega UV sevanja ne izboljša okusa, vonja ali bistrine vode. UV-svetloba je zelo učinkovito razkužilo, čeprav lahko razkuževanje poteka samo znotraj enote. V vodi ni preostale razkužbe, ki bi inaktivirala bakterije, ki bi lahko preživele ali bi se lahko pojavile po prehodu vode mimo vira svetlobe. Odstotek uničenih mikroorganizmov je odvisen od jakosti UV svetlobe, časa stika, kakovosti surove vode in pravilnega vzdrževanja opreme. Če se material nabere na steklenem tulcu ali je obremenitev z delci velika, se intenzivnost svetlobe in učinkovitost obdelave zmanjšata. Pri dovolj velikih odmerkih se vsi UV-sevalni patogeni inaktivirajo z vodo. Splošni red mikrobne odpornosti (od najmanj do večine) in ustrezni odmerki UV za obsežno (GG gt; 99,9%) inaktivacijo so: vegetativne bakterije in protozojski paraziti Cryptosporidium parvum in Giardia lamblia pri majhnih odmerkih (1-10 mJ / cm2) in enterični virusi in spore bakterij v velikih odmerkih (30-150 mJ / cm2). Večina sistemov UV-razkuževanja z živosrebrno žarnico z nizkim tlakom lahko zlahka doseže doze UV-sevanja od 50 do 150 mJ / cm2 v visokokakovostni vodi in tako učinkovito razkuži v bistvu vse patogene, ki se prenašajo z vodo. Vendar raztopljene organske snovi, kot so naravne organske snovi, nekatere anorganske raztopljene snovi, kot so železo, sulfiti in nitriti, in suspendirane snovi (delci ali motnost) absorbirajo UV sevanje ali ščitijo mikrobe pred UV sevanjem, kar ima za posledico nižje oddane UV doze in zmanjšana mikrobna dezinfekcija. Druga skrb pri razkuževanju mikrobov z manjšimi odmerki UV-sevanja je sposobnost bakterij in drugih celičnih mikrobov, da popravijo škodo, povzročeno z UV-žarkom, in obnovijo infektivnost, pojav, znan kot reaktivacija.
UV inaktivira mikrobe predvsem s kemičnimi spremembami nukleinskih kislin. Kemične lezije, ki jih povzročajo ultravijolične žarke, pa je mogoče popraviti s celičnimi encimskimi mehanizmi, od katerih so nekateri neodvisni od svetlobe (popravilo v temi), drugi pa zahtevajo vidno svetlobo (fotorepair ali fotoreaktiviranje). Zato je za doseganje optimalne UV dezinfekcije vode treba zagotoviti zadostno dozo UV, da se povzročijo večje ravni poškodb nukleinske kisline in s tem premagajo ali premagajo mehanizme za obnovo DNA.
