УФ-випромінювання має три зони довжини хвиль: УФ-А, УФ-В і УФ-С, і саме цей останній регіон, короткохвильовий УФ-С, має герміцидні властивості для дезінфекції. Дугова лампа низького тиску, що нагадує люмінесцентну лампу, виробляє ультрафіолетове світло в діапазоні 254 манометрів (нм). Нм - це один мільярд метрів (10^-9 метрів). Ці лампи містять стихійну ртуть і інертний газ, такий як аргон, в УФ-передавальній трубі, як правило, кварц. Традиційно більшість дугових ультрафіолетових ламп ртуті були так званого типу «низького тиску», оскільки працюють при відносно низькому частковому тиску ртуті, низькому загальному тиску пари (близько 2 мбар), низькій зовнішній температурі (50-100oC) і низькій потужності. Ці лампи випромінюють майже однотонне УФ-випромінювання на довжині хвилі 254 нм, що знаходиться в оптимальному діапазоні для поглинання УФ-енергії нуклеїновими кислотами (близько 240-280 нм).
В останні роки ультрафіолетові лампи середнього тиску, які працюють при набагато більш високих тисках, температурах і рівнях потужності і випромінюють широкий спектр більш високої ультрафіолетової енергії між 200 і 320 нм стали комерційно доступними. Однак для УФ-дезінфекції домашньої питної води на побутовому рівні лампи і системи низького тиску цілком адекватні і навіть віддають перевагу лампам і системам середнього тиску. Це тому, що вони працюють при більш низькій потужності, більш низькій температурі і більш низькій вартості, будучи високоефективними в дезінфекції більш ніж достатньої кількості води для щоденного побутового використання. Необхідною вимогою для УФ-дезінфекції лампними системами є доступне і надійне джерело електроенергії. Хоча вимоги до потужності систем дезінфекції УФ-ламп низького тиску є скромними, вони необхідні для роботи ламп для дезінфекції води. Оскільки більшість мікроорганізмів страждають від випромінювання близько 260 нм, УФ-випромінювання знаходиться у відповідному діапазоні для герміцидної активності. Є ультрафіолетові лампи, які виробляють випромінювання в діапазоні 185 нм, які ефективні на мікроорганізмах, а також знизують загальний вміст органічного вуглецю (ТОС) води. Для типової УФ-системи приблизно 95 відсотків випромінювання проходить через кварцовий скляний рукав і в необроблену воду. Вода тече у міру тонкої плівки над лампою. Скляна муфта призначена для того, щоб лампа зберіг була при ідеальній температурі приблизно 104 °F.
Ультрафіолетове випромінювання (як це працює)
УФ-випромінювання впливає на мікроорганізми, змінюючи ДНК в клітинах і перешкоджаючи розмноженню. УФ-обробка не видаляє організми з води, вона їх просто інактивує. Ефективність цього процесу пов'язана з часом впливу і інтенсивністю лампи, а також загальними параметрами якості води. Час експозиції повідомляється як "мікроват-секунди на квадратний сантиметр" (uwatt-sec/ cm^2), а Міністерство охорони здоров'я та соціальних служб США встановила мінімальну експозицію 16 000 мкват-сек / см ^2 для систем дезінфекції ультрафіолетового випромінювання. Більшість виробників забезпечують інтенсивність лампи 30 000-50 000 мкват-сек/см^2. В цілому, бактерії коліформних, наприклад, знищуються при 7000 мкват-сек/см^2. Оскільки інтенсивність лампи зменшується з плином часу при використанні, заміна лампи і правильне попереднє лікування є ключем до успіху УФ-дезінфекції. Крім того, УФ-системи повинні бути оснащені попереджувальним пристроєм, щоб попередити власника, коли інтенсивність лампи опускається нижче діапазону герміцидів. Нижче наведено час опромінення, необхідний для інактивації абсолютно різних мікроорганізмів до 30 000 мкват-сек/см^2 доза УФ 254 нм
Використовується окремо, ультрафіолетове випромінювання не покращує смак, запах або чіткість води. Ультрафіолетове світло є дуже ефективним дезінфікуючим засобом, хоча дезінфекція може відбуватися тільки всередині пристрою. У воді немає залишків дезінфекції для інактивації бактерій, які можуть вижити або можуть бути введені після того, як вода пройде повз джерело світла. Відсоток зруйнованих мікроорганізмів залежить від інтенсивності ультрафіолетового випромінювання, часу контакту, якості сирої води, правильного обслуговування обладнання. Якщо матеріал накопичиться на скляному рукаві або навантаження на частинки високе, інтенсивність світла і ефективність обробки знижуються. При досить високих дозах всі водні ентеїчні збудники інактивовані ультрафіолетовим випромінюванням. Загальний порядок мікробного опору (від найменшого до більшості) і відповідні УФ-дози для великих (>99,9%) Інактивація: вегетативних бактерій і найпростіших паразитів Cryptosporidium parvum і Giardia lamblia в низьких дозах (1-10 мДж/см2) і ентоксичних вірусів і бактеріальних спор у високих дозах (30-150 мДж/см2). Більшість систем дезінфекції ультрафіолетового випромінювання ртуті низького тиску можуть легко досягти доз ультрафіолетового випромінювання 50-150 мДж/см2 у воді високої якості, а тому ефективно дезінфікують по суті всі водні патогени. Однак розчинені органічні речовини, такі як природні органічні речовини, певні неорганічні розчинення, такі як залізо, сульфіти і нітрити, і підвішені речовини (тверді частинки або помутніння) будуть поглинати ультрафіолетове випромінювання або щитові мікроби від УФ-випромінювання, що призводить до зниження ультрафіолетових доз і зниження мікробної дезінфекції. Ще одним занепокоєнням щодо дезінфекції мікробів нижчими дозами УФ-випромінювання є здатність бактерій та інших клітинних мікробів відновлювати індуковані ультрафіолетовим випромінюванням пошкодження та відновлювати заразність, явище, відоме як реактивація.
УФ інактивує мікроби в першу чергу шляхом хімічної зміни нуклеїнових кислот. Однак індуковані ультрафіолетовими хімічними ураженнями можуть бути відновлені клітинні зайферзматичні механізми, деякі з яких не залежить від світла (темний ремонт), а інші вимагають видимого світла (фоторепортер або фотореактивація). Таким чином, досягнення оптимальної УФ-дезінфекції води вимагає доставки достатньої УФ-дози, щоб викликати більший рівень пошкодження нуклеїнової кислоти і тим самим подолати або перевантажити механізми відновлення ДНК.
