Η υπεριώδης ακτινοβολία έχει τρεις ζώνες μήκους κύματος: UV-A, UV-B και UV-C, και αυτή είναι η τελευταία περιοχή, το βραχυκύκλωμα UV-C, που έχει μικροβιοκτόνες ιδιότητες για την απολύμανση. Μια λυχνία τόξου υδραργύρου χαμηλής πίεσης που μοιάζει με λαμπτήρα φθορισμού παράγει το υπεριώδες φως στην περιοχή των 254 μανόμετρων (nm). Το nm είναι το ένα δισεκατομμυριοστό του μέτρου (10 ^ -9 μέτρα). Αυτοί οι λαμπτήρες περιέχουν στοιχειακό υδράργυρο και ένα αδρανές αέριο, όπως το αργό, σε ένα σωλήνα μετάδοσης UV, συνήθως χαλαζία. Παραδοσιακά, οι περισσότεροι λαμπτήρες UV τόξου υδραργύρου ήταν οι λεγόμενοι&«χαμηλής πίεσης GG». τύπου, επειδή λειτουργούν σε σχετικά χαμηλή μερική πίεση υδραργύρου, χαμηλή συνολική τάση ατμών (περίπου 2 mbar), χαμηλή εξωτερική θερμοκρασία (50-100oC) και χαμηλή ισχύ. Αυτοί οι λαμπτήρες εκπέμπουν σχεδόν μονοχρωματική υπεριώδη ακτινοβολία σε μήκος κύματος 254 nm, το οποίο βρίσκεται στο βέλτιστο εύρος για την απορρόφηση ενέργειας από τα νουκλεϊκά οξέα (περίπου 240-280 nm).
Τα τελευταία χρόνια οι λαμπτήρες UV μέσης πίεσης που λειτουργούν σε πολύ υψηλότερες πιέσεις, θερμοκρασίες και επίπεδα ισχύος και εκπέμπουν ένα ευρύ φάσμα υψηλότερης ενέργειας UV μεταξύ 200 και 320 nm έχουν διατεθεί στο εμπόριο. Ωστόσο, για την απολύμανση με υπεριώδες πόσιμο νερό στο σπίτι σε επίπεδο νοικοκυριού, οι λαμπτήρες και τα συστήματα χαμηλής πίεσης είναι απολύτως επαρκή και προτιμούνται ακόμη και από τους λαμπτήρες και συστήματα μέσης πίεσης. Αυτό συμβαίνει επειδή λειτουργούν με χαμηλότερη ισχύ, χαμηλότερη θερμοκρασία και χαμηλότερο κόστος, ενώ είναι πολύ αποτελεσματικά στην απολύμανση περισσότερο από αρκετό νερό για καθημερινή οικιακή χρήση. Απαραίτητη προϋπόθεση για την απολύμανση UV με συστήματα λαμπτήρων είναι η διαθέσιμη και αξιόπιστη πηγή ηλεκτρικής ενέργειας. Ενώ οι απαιτήσεις ισχύος των συστημάτων απολύμανσης λαμπτήρων υδραργύρου χαμηλής πίεσης είναι μέτριες, είναι απαραίτητες για τη λειτουργία της λάμπας για την απολύμανση του νερού. Δεδομένου ότι οι περισσότεροι μικροοργανισμοί επηρεάζονται από ακτινοβολία περίπου 260 nm, η υπεριώδης ακτινοβολία βρίσκεται στο κατάλληλο εύρος για μικροβιοκτόνο δράση. Υπάρχουν λάμπες υπεριώδους ακτινοβολίας που παράγουν ακτινοβολία στην περιοχή των 185 nm που είναι αποτελεσματικές στους μικροοργανισμούς και επίσης μειώνουν τη συνολική περιεκτικότητα σε οργανικό άνθρακα (TOC) του νερού. Για το τυπικό σύστημα υπεριώδους ακτινοβολίας, περίπου το 95 τοις εκατό της ακτινοβολίας διέρχεται από ένα γυάλινο περίβλημα χαλαζία και στο μη επεξεργασμένο νερό. Το νερό ρέει ως λεπτή μεμβράνη πάνω από τη λάμπα. Το γυάλινο περίβλημα έχει σχεδιαστεί για να διατηρεί τη λάμπα σε ιδανική θερμοκρασία περίπου 104 ° F.
Ακτινοβολία UV (Πώς λειτουργεί)
Η υπεριώδης ακτινοβολία επηρεάζει τους μικροοργανισμούς αλλάζοντας το DNA στα κύτταρα και εμποδίζει την αναπαραγωγή. Η υπεριώδης επεξεργασία δεν απομακρύνει τους οργανισμούς από το νερό, απλώς απενεργοποιεί τους. Η αποτελεσματικότητα αυτής της διαδικασίας σχετίζεται με τον χρόνο έκθεσης και την ένταση του λαμπτήρα, καθώς και γενικές παραμέτρους ποιότητας νερού. Ο χρόνος έκθεσης αναφέρεται ως&"microwatt-seconds ανά τετραγωνικό εκατοστό GG". (uwatt-sec / cm ^ 2) και το Υπουργείο Υγείας και Ανθρωπίνων Υπηρεσιών των ΗΠΑ έχει καθορίσει ελάχιστη έκθεση 16.000 µwatt-sec / cm ^ 2 για συστήματα απολύμανσης με υπεριώδη ακτινοβολία. Οι περισσότεροι κατασκευαστές παρέχουν ένταση λαμπτήρα 30.000-50.000µwatt-sec / cm ^ 2. Γενικά, τα κολοβακτηρίδια, για παράδειγμα, καταστρέφονται στα 7.000 µwatt-sec / cm ^ 2. Δεδομένου ότι η ένταση της λυχνίας μειώνεται με την πάροδο του χρόνου με τη χρήση, η αντικατάσταση της λάμπας και η σωστή προεπεξεργασία είναι κλειδιά για την επιτυχία της απολύμανσης με υπεριώδη ακτινοβολία. Επιπλέον, τα συστήματα υπεριώδους ακτινοβολίας πρέπει να είναι εξοπλισμένα με μια συσκευή προειδοποίησης για να ειδοποιούν τον ιδιοκτήτη όταν η ένταση της λυχνίας πέσει κάτω από το φάσμα των μικροβιοκτόνων. Το παρακάτω δίνει το χρόνο ακτινοβόλησης που απαιτείται για την απενεργοποίηση εντελώς διαφόρων μικροοργανισμών κάτω από 30.000 μwatt-sec / cm ^ 2 δόση UV 254 nm
Όταν χρησιμοποιείται μόνο του, η υπεριώδης ακτινοβολία δεν βελτιώνει τη γεύση, την οσμή και τη διαύγεια του νερού. Το υπεριώδες φως είναι ένα πολύ αποτελεσματικό απολυμαντικό, αν και η απολύμανση μπορεί να συμβεί μόνο μέσα στη μονάδα. Δεν υπάρχει υπολειμματική απολύμανση στο νερό για την απενεργοποίηση βακτηρίων που μπορεί να επιβιώσουν ή μπορεί να εισαχθούν αφού το νερό περάσει από την πηγή φωτός. Το ποσοστό των μικροοργανισμών που καταστρέφονται εξαρτάται από την ένταση του υπεριώδους φωτός, τον χρόνο επαφής, την ποιότητα του ακατέργαστου νερού και τη σωστή συντήρηση του εξοπλισμού. Εάν το υλικό συσσωρευτεί στο γυάλινο χιτώνιο ή το φορτίο σωματιδίων είναι υψηλό, η ένταση του φωτός και η αποτελεσματικότητα της επεξεργασίας μειώνονται. Σε αρκετά υψηλές δόσεις, όλα τα εντερικά παθογόνα που μεταφέρονται στο νερό απενεργοποιούνται από την υπεριώδη ακτινοβολία. Η γενική σειρά μικροβιακής αντοχής (από τις ελάχιστες έως τις περισσότερες) και οι αντίστοιχες δόσεις UV για εκτεταμένη απενεργοποίηση (GG gt; 99,9%) είναι: φυτικά βακτήρια και τα πρωτόζωα παράσιτα Cryptosporidium parvum και Giardia lamblia σε χαμηλές δόσεις (1-10 mJ / cm2) και εντερικοί ιοί και βακτηριακά σπόρια σε υψηλές δόσεις (30-150 mJ / cm2). Τα περισσότερα συστήματα απολύμανσης υπεριώδους λυχνίας υδραργύρου χαμηλής πίεσης μπορούν να επιτύχουν εύκολα δόσεις ακτινοβολίας UV 50-150 mJ / cm2 σε νερό υψηλής ποιότητας, και επομένως απολυμάνουν αποτελεσματικά ουσιαστικά όλα τα υδατογενή παθογόνα. Ωστόσο, η διαλυμένη οργανική ύλη, όπως η φυσική οργανική ύλη, ορισμένες ανόργανες διαλυτές ουσίες, όπως σίδηρος, θειώδη άλατα και νιτρώδη άλατα, και η αιωρούμενη ύλη (σωματίδια ή θολότητα) θα απορροφήσει την υπεριώδη ακτινοβολία ή θα προστατεύσει τα μικρόβια από την υπεριώδη ακτινοβολία, με αποτέλεσμα χαμηλότερες δόσεις UV και μειωμένη μικροβιακή απολύμανση. Μια άλλη ανησυχία σχετικά με την απολύμανση μικροβίων με χαμηλότερες δόσεις υπεριώδους ακτινοβολίας είναι η ικανότητα των βακτηρίων και άλλων κυτταρικών μικροβίων να επιδιορθώνουν τις βλάβες που προκαλούνται από την υπεριώδη ακτινοβολία και να αποκαθιστούν τη μολυσματικότητα, ένα φαινόμενο γνωστό ως επανενεργοποίηση.
Το UV απενεργοποιεί τα μικρόβια κυρίως με χημική μεταβολή νουκλεϊκών οξέων. Ωστόσο, οι χημικές βλάβες που προκαλούνται από την υπεριώδη ακτινοβολία μπορούν να επιδιορθωθούν με κυτταρικούς ενζυματικούς μηχανισμούς, μερικοί από τους οποίους είναι ανεξάρτητοι από το φως (σκοτεινή επιδιόρθωση) και άλλοι από τους οποίους απαιτούν ορατό φως (φωτοεξαγωγή ή φωτοανενεργοποίηση). Επομένως, η επίτευξη της βέλτιστης απολύμανσης με υπεριώδη ακτινοβολία νερού απαιτεί την παροχή επαρκούς δόσης υπεριώδους ακτινοβολίας για την πρόκληση μεγαλύτερων επιπέδων βλάβης νουκλεϊνικού οξέος και, ως εκ τούτου, να ξεπεράσει ή να κατακλύσει τους μηχανισμούς επιδιόρθωσης του DNA.
