Temperaturile enorme de pe soare creaza raze ultraviolete (UV) in cantitati mari, aceasta radiatie este atat de puternica incat toata viata de pe Pamant ar fi distrusa daca aceste raze UV nu ar fi imprastiate de atmosfera si filtrate prin straturile de ozon gazos care plutesc la aproximativ 30 km deasupra Pamantului.
Aceasta radiatie poate fi produsa artificial prin trimiterea unor curenti electrici puternici in profunzimea unor diferite substante. Soarele, de exemplu, trimite raze UV, controlate in mod corespunzator acestea genereaza un efect de bronzare. Desigur, o expunere prea mare va provoca arsuri.
Lampile UV care pot fi utilizate pentru dezinfectarea apei depind in mare masura de presiunea joasa de vapori de mercur pentru a produce raze ultraviolete. O lampa cu vapori de mercur este una in care un arc electric este trecut printr-un gaz inert. Aceasta va vaporiza mercurul continut in interiorul lampii; rezultat al acestei vaporizari este producerea de raze UV.
Lampa cu ultraviolete UV nu vine in contact direct cu apa, aceasta este plasata in interiorul unui tub de cuart, iar apa este in contact direct cu partea exterioara a tubului de cuart. Cuartul este utilizat in acest caz, deoarece, practic, razele UV nu sunt absorbite de cuart, permitand astfel ca toate razele sa ajunga la apa. Sticla obisnuita nu poate fi utilizata, deoarece acesta va absorbi razele UV, lasand mai putine raze pentru dezinfectare.
Exista un interes in crestere in utilizarea lampilor cu ultraviolete UV pentru a dezinfecta apa potabila, rezultat al demonstratiei capacitatii de a inactiva o gama larga de micro-organisme inclusiv Cryptosporidium (foto ).
Reducerile de bacterii, virusuri si protozoare realizate de dezinfectare | |||||
Ct pentru 2 log reducere, mg min/ l (pH ~7 )Ct pentru 2 log inactivare,mL/cm2 | |||||
Clor | Cloramina | Dioxid de clor | Ozon | UV | |
Bacteria | 0.08 la 1-2°C; | 94 la 1-2°C; | 0.13 la 1-2°C; | 0.02 la 5°C | 7 |
3.3 la 1-2°C | 278 la 1-2°C, | 0.19 la 1-2°C | |||
pH 8.5 | pH 8.5 | pH 8.5 | |||
Virusi | 12 la 0-5°C | 1240 la 1° C; | 8.4 la 1 °C | 0.9 la 1 °C | 59 |
8 la 10°C | 430 la 15°C | 2.8 la 15° C | 0.3 la 15° C | ||
Protozoa | Giardia 230la 0.5°C | Giardia 2550 la 1° C | Giardia 42 la 1°C | Giardia 1.9 la1 °C | Giardia 5 |
Cryptosporidium | Cryptosporidium | Cryptosporidium | Cryptosporidium | Cryptosporidium | |
prezent | activ | 40 la 22°C, pH 8 | 40 la1°C;4.4 la22°C | 10 |
Radiatia ultravioleta este o radiatie electromagnetica de frecventa usor mai mare decat lumina vizibila, dar mai scazuta decat a razelor X. Aceasta este responsabila pentru efectul de bronzare indus de lumina Soarelui si un pericol major in dezvoltarea de melanom malign sau cancer de piele. Spectrul UV este arbitrar impartit in trei benzi in functie de lungimea de unda a radiatiei. Banda UVC are cea mai mica lungime de unda(si, prin urmare, cea mai mare frecventa) a radiatiei cu cele mai puternice proprietati biocide.
UVA 400-315 nm
UVB 315-280 nm
UVC 280-200 nm
Vizibil 400-700 nm
Radiatia UV este produsa comercial prin utilizarea vaporilor de mercur, antimoniu si a lampilor cu xenon. In mod normal, lampa este inchisa intr-un tub de cuart protectiv iar emisia este exprimata ca puterea radiatiei UV masurata la suprafata exterioara a mansonului in W per m 2 de suprafata. Lampile comerciale se impart in doua categorii principale: de joasa presiune si medie presiune. Caracteristicile lor sunt cuprinse in tabel.
Caracteristicile lampilor UV | |||
Parametru | Presiune joasa | Presiune medie | Presiune inalta |
UV lung unda (nm) | 185 and 254 | 240-300 | 240-300 |
Iesire max (W m-2) | 60 | 500-2000 | >2500 |
Ore functionare (h) | 8000 | 4000 | 4000 |
Temp. optima (°C) | 50* | 0-100 | 0-100 |
Distributia spectrala joasa presiune + medie presiune
Aceasta inseamna ca bacteria este incapabila de a se reproduce si este astfel inactivata sau nu este viabila. Este, totusi, gresit sa credem ca bacteria a fost ucisa de UV, deoarece s-a demonstrat ca expunerea unei celule bacteriene tratata cu UV, la lumina vizibila (300-500 nm) determina foto-reactivare care inverseaza efectele dozei de UV. Doza de UV este adesea masurata in milijouli pe centimetru patrat sau mW pe centimetru patrat (10 J/m2 = 1 mJ/cm2 =1 mW/cm2) si relatia dintre doza UV si rata de inactivare este logaritmica ca in tabelul de E. coli.
Reducerea | in E. coli la cresterea dozei UV |
UV doza, mJ cm-2 | Reducerea in procente (%) |
5.4 | 90 |
10.8 | 99 |
16.2 | 99.9 |
21.6 | 99.99 |
UV va dezinfecta eficient agentii patogeni din apa, cu o doza UV de 40 mJ/cm2 pentru a obtine o reducere de 4 log, o exceptie este adenovirus care cu o doza UV de 40 mJ/cm2 ofera o inactivare de 1,5 log, dar adenovirus este extrem de sensibil la o doza mica de clor. Un clor rezidual ar trebui sa fie utilizat in continuare pentru protectie in sistemul de distributie.
Exista interes in crestere, intr-o abordare multi-bariera la dezinfectarea apei potabile municipale, cu UV ca dezinfectantul primar si un clor rezidual pentru asigurarea protectiei in sistemul de distributie.
Factorii majori care afecteaza performanta procesului UV includ transmisia UV, turbiditatea, hidraulica ,componenti cum ar fi: fierul, materia organica si carbonat de calciu. Transmisivitatea apei este de o importanta cruciala in determinarea calculului de putere UV ce trebuie aplicat pentru a se asigura ca toata apa din celula este expusa la doza dorita; si debitul, pe care o lampa UV il va trata, este direct proportional cu capacitate de transmisie a apei. Transmisia luminii este afectata de o serie de caracteristici ale apei. Culoarea in apa absoarbe radiatia UV si lumina vizibila, sarurile de fier oxideaza consumand astfel radiatiile UV, in timp ce turbiditatea imprastie lumina. Solidele in suspensie din apa pot proteja microorganismele de radiatie si pot, de asemenea sa se depuna in straturi pe tubul de cuart, reducand astfel intensitatea radiatiei UV care ajunge in apa. Depunerea sarurilor de calciu si magneziu au acelasi efect. Solidele sunt deosebit de importante atunci cand se impune indepartarea virusilor, deoarece virusii sunt asociati mai ales cu solidele in suspensie.