La radiació UV té tres zones de longitud d’ona: UV-A, UV-B i UV-C, i és aquesta última regió, la UV-C d’ona curta, que té propietats germicides per a la desinfecció. Una làmpada d'arc de mercuri de baixa pressió que s'assembla a una làmpada fluorescent produeix la llum UV en el rang de 254 manòmetres (nm). Un nm és la milmillonèsima de metre (10 ^ -9 metre). Aquestes làmpades contenen mercuri elemental i un gas inert, com l’argó, en un tub transmissor d’UV, generalment de quars. Tradicionalment, la majoria de làmpades UV d’arc de mercuri han estat els anomenats"&de baixa pressió; tipus, perquè funcionen a una pressió parcial de mercuri relativament baixa, a una pressió global de vapor baixa (uns 2 mbar), a una temperatura externa baixa (50-100oC) i a una potència baixa. Aquestes làmpades emeten radiació UV gairebé monocromàtica a una longitud d'ona de 254 nm, que es troba en el rang òptim per a l'absorció d'energia UV per part dels àcids nucleics (aproximadament 240-280 nm).
En els darrers anys, les llums UV de mitjana pressió que funcionen a pressions, temperatures i nivells de potència molt més elevats i emeten un ampli espectre d’energia UV més alta entre 200 i 320 nm han estat disponibles comercialment. No obstant això, per a la desinfecció UV de l’aigua potable de la llar a nivell domèstic, les làmpades i sistemes de baixa pressió són totalment adequats i fins i tot són preferibles a les làmpades i sistemes de mitjana pressió. Això es deu al fet que funcionen a una potència inferior, a una temperatura més baixa i a un cost més baix, alhora que són molt eficaços en la desinfecció d’aigua més que suficient per a l’ús domèstic diari. Un requisit essencial per a la desinfecció UV amb sistemes de làmpades és una font d’electricitat disponible i fiable. Tot i que els requisits d’alimentació dels sistemes de desinfecció de làmpades UV de mercuri a baixa pressió són modestos, són essencials per al funcionament de la làmpada per desinfectar l’aigua. Com que la majoria de microorganismes es veuen afectats per radiacions d’uns 260 nm, la radiació UV es troba en el rang adequat per a l’activitat germicida. Hi ha làmpades UV que produeixen radiacions de 185 nm que són efectives en els microorganismes i que també reduiran el contingut total de carboni orgànic (TOC) de l’aigua. Per als sistemes UV típics, aproximadament el 95 per cent de la radiació passa a través d’una mànega de vidre de quars i cap a l’aigua no tractada. L’aigua flueix com una fina pel·lícula sobre el llum. La funda de vidre està dissenyada per mantenir la llum a una temperatura ideal d’aproximadament 104 ° F.
Radiació UV (Com funciona)
La radiació UV afecta els microorganismes alterant l’ADN de les cèl·lules i impedint la reproducció. El tractament UV no elimina els organismes de l’aigua, sinó que simplement els inactiva. L'eficàcia d'aquest procés està relacionada amb el temps d'exposició i la intensitat de la làmpada, així com amb els paràmetres generals de qualitat de l'aigua. El temps d’exposició s’informa com" microwatt-segons per centímetre quadrat" (uwatt-seg / cm ^ 2), i el Departament de Salut i Serveis Humans dels Estats Units ha establert una exposició mínima de 16.000 µwatt-seg / cm ^ 2 per als sistemes de desinfecció UV. La majoria dels fabricants proporcionen una intensitat de làmpada de 30.000-50.000µwatt-seg / cm ^ 2. En general, els bacteris coliformes, per exemple, es destrueixen a 7.000 µwatt-seg / cm ^ 2. Com que la intensitat de la làmpada disminueix amb el pas del temps amb l’ús, la substitució de la làmpada i el tractament adequat són claus per a l’èxit de la desinfecció UV. A més, els sistemes UV haurien d’estar equipats amb un dispositiu d’avís per alertar el propietari quan la intensitat de la làmpada caigui per sota del rang germicida. A continuació es dóna el temps d’irradiació necessari per inactivar completament diversos microorganismes a menys de 30.000 µwatt-seg / cm ^ 2 dosi d’UV 254 nm
S’utilitza sola, la radiació UV no millora el gust, l’olor ni la claredat de l’aigua. La llum UV és un desinfectant molt eficaç, tot i que la desinfecció només es pot produir a l’interior de la unitat. No hi ha cap desinfecció residual a l’aigua per inactivar els bacteris que poden sobreviure o introduir-se després que l’aigua passi per la font de llum. El percentatge de microorganismes destruïts depèn de la intensitat de la llum ultraviolada, el temps de contacte, la qualitat de l’aigua bruta i el manteniment adequat de l’equip. Si el material s’acumula a la màniga de vidre o la càrrega de partícules és elevada, la intensitat de la llum i l’eficàcia del tractament es redueixen. A dosis prou altes, tots els patògens enterics transmesos per l’aigua són inactivats per la radiació UV. L’ordre general de la resistència microbiana (de menor a major) i les dosis UV corresponents per a una inactivació extensa (GG gt; 99,9%) són: bacteris vegetatius i els paràsits protozous Cryptosporidium parvum i Giardia lamblia a dosis baixes (1-10 mJ / cm2) i virus enterics i espores bacterianes a dosis elevades (30-150 mJ / cm2). La majoria dels sistemes de desinfecció UV amb làmpades de mercuri a baixa pressió poden aconseguir fàcilment dosis de radiació UV de 50-150 mJ / cm2 en aigua d’alta qualitat i, per tant, desinfectar de manera eficient, essencialment, tots els patògens transmesos per l’aigua. Tanmateix, la matèria orgànica dissolta, com ara la matèria orgànica natural, certs dissoluts inorgànics, com ferro, sulfits i nitrits, i la matèria en suspensió (partícules o terbolesa) absorbiran la radiació UV o protegiran els microbis de la radiació UV, donant com a resultat dosis UV reducció de la desinfecció microbiana. Una altra preocupació sobre la desinfecció dels microbis amb dosis més baixes de radiació UV és la capacitat dels bacteris i altres microbis cel·lulars per reparar els danys causats pels raigs UV i restaurar la infectivitat, un fenomen conegut com a reactivació.
Els raigs UV inactiven els microbis principalment alterant químicament els àcids nucleics. No obstant això, les lesions químiques induïdes pels raigs ultraviolats es poden reparar mitjançant mecanismes enzimàtics cel·lulars, alguns dels quals són independents de la llum (reparació fosca) i d’altres que requereixen llum visible (fotopareig o fotorreactivació). Per tant, aconseguir una desinfecció òptima dels raigs UV requereix administrar una dosi suficient d’UV per induir nivells més grans de dany per àcid nucleic i superar o aclaparar els mecanismes de reparació de l’ADN.
