Promieniowanie UV ma trzy strefy długości fali: UV-A, UV-B i UV-C, i to jest ten ostatni region, krótkofalówka UV-C, który ma właściwości bakteriobójcze do dezynfekcji. Niskociśnieniowa lampa łukowa przypominająca lampę fluorescencyjną wytwarza światło UV w zakresie 254 manometrów (nm). Nm to jedna miliardowa metra (10^-9 metrów). Lampy te zawierają rtęć elementarną i gaz obojętny, taki jak argon, w rurze przepuszczającej promieniowanie UV, zwykle kwarcu. Tradycyjnie większość lamp UV łuku rtęciowego były tak zwane "niskie ciśnienie" typu, ponieważ działają one przy stosunkowo niskim ciśnieniu parowym rtęci, niskie ogólne ciśnienie pary (około 2 mbar), niska temperatura zewnętrzna (50-100oC) i niska moc. Lampy te emitują prawie monochromatyczne promieniowanie UV o długości fali 254 nm, która jest w optymalnym zakresie absorpcji energii UV przez kwasy nukleinowe (około 240-280 nm).
W ostatnich latach średniociśnieniowe lampy UV, które pracują przy znacznie wyższych ciśnieniach, temperaturach i poziomach mocy i emitują szerokie spektrum wyższej energii UV między 200 a 320 nm, stały się dostępne na rynku. Jednakże do dezynfekcji uv domowej wody pitnej na poziomie gospodarstwa domowego, niskociśnieniowe lampy i systemy są całkowicie odpowiednie, a nawet preferowane w przypadku lamp i systemów średniego ciśnienia. Dzieje się tak dlatego, że pracują przy niższej mocy, niższej temperaturze i niższych kosztach, a jednocześnie są bardzo skuteczne w dezynfekcji więcej niż wystarczającej ilości wody do codziennego użytku domowego. Podstawowym wymogiem dezynfekcji UV za pomocą systemów lamp jest dostępne i niezawodne źródło energii elektrycznej. Podczas gdy wymagania dotyczące zasilania niskociśnieniowych systemów dezynfekcji lamp RTG rtęci są niewielkie, są one niezbędne do działania lampy do dezynfekcji wody. Ponieważ większość mikroorganizmów jest pod wpływem promieniowania około 260 nm, promieniowanie UV znajduje się w odpowiednim zakresie dla aktywności bakteriobójczej. Istnieją lampy UV, które wytwarzają promieniowanie w zakresie 185 nm, które są skuteczne w mikroorganizmach, a także zmniejszają całkowitą zawartość węgla organicznego (TOC) w wodzie. W przypadku typowego systemu UV około 95 procent promieniowania przechodzi przez szklaną tuleję kwarcową i do nieoczyszczonej wody. Woda przepływa jak cienka warstwa nad lampą. Szklana tuleja jest zaprojektowana tak, aby utrzymać lampę w idealnej temperaturze około 104 °F.
Promieniowanie UV (jak to działa)
Promieniowanie UV wpływa na mikroorganizmy, zmieniając DNA w komórkach i utrudniając reprodukcję. Obróbka UV nie usuwa organizmów z wody, tylko je inaktywuje. Skuteczność tego procesu jest związana z czasem ekspozycji i intensywnością lampy, a także ogólnymi parametrami jakości wody. Czas ekspozycji jest zgłaszany jako "mikrowatogodziny na centymetr kwadratowy" (uwatt-sec/cm^2), a Amerykański Departament Zdrowia i Usług Ludzkich ustalił minimalną ekspozycję 16 000 μwatów/cm^2 dla systemów dezynfekcji UV. Większość producentów zapewnia intensywność lampy 30,000-50,000μwatt-sec/cm^2. Na ogół bakterie z grupy coli, na przykład, są niszczone w temperaturze 7000 μwatów/cm^2. Ponieważ intensywność lampy zmniejsza się wraz z użyciem, wymiana lampy i właściwa obróbka wstępna są kluczem do sukcesu dezynfekcji UV. Ponadto systemy UV powinny być wyposażone w urządzenie ostrzegawcze ostrzegające właściciela, gdy intensywność lampy spadnie poniżej zakresu bakteriobójczego. Poniżej podano czas napromieniania wymagany do dezaktywacji całkowicie różnych mikroorganizmów poniżej 30 000 μwatów/cm^2 dawki UV 254 nm
Stosowane samodzielnie, promieniowanie UV nie poprawia smaku, zapachu lub jasności wody. Światło UV jest bardzo skutecznym środkiem dezynfekującym, chociaż dezynfekcja może wystąpić tylko wewnątrz urządzenia. W wodzie nie ma resztkowej dezynfekcji, która może przetrwać lub może zostać wprowadzona po przejściu wody przez źródło światła. Procent zniszczonych mikroorganizmów zależy od natężenia światła UV, czasu kontaktu, jakości surowej wody i właściwej konserwacji sprzętu. Jeśli materiał gromadzi się na szklanej tulei lub obciążenie cząsteczkowe jest wysokie, intensywność światła i skuteczność leczenia są zmniejszone. W wystarczająco dużych dawkach wszystkie patogeny jelitowe przenoszone drogą wodną są inaktywowane przez promieniowanie UV. Ogólna kolejność oporności na drobnoustroje (od najmniejszej do większości) i odpowiadające im dawki UV dla rozległych (>99,9%) inaktywacja to: bakterie wegetatywne i pasożyty pierwotniaki Cryptosporidium parvum i Giardia lamblia w małych dawkach (1-10 mJ/cm2) oraz wirusy jelitowe i zarodniki bakteryjne w dużych dawkach (30-150 mJ/cm2). Większość niskociśnieniowych systemów dezynfekcji rtęci może łatwo osiągnąć dawki promieniowania UV 50-150 mJ/ cm2 w wysokiej jakości wodzie, a tym samym skutecznie dezynfekować zasadniczo wszystkie patogeny przenoszone przez wodę. Jednak rozpuszczona materia organiczna, taka jak naturalna materia organiczna, niektóre nieorganiczne substancje rozpuszczone, takie jak żelazo, siarczyny i azotyny, oraz substancje zawieszone (cząstki stałe lub zmętnienie) pochłaniają promieniowanie UV lub chronią drobnoustroje przed promieniowaniem UV, powodując niższe dawki promieniowania UV i zmniejszoną dezynfekcję drobnoustrojów. Innym problemem związanym z dezynfekujnością drobnoustrojów przy niższych dawkach promieniowania UV jest zdolność bakterii i innych drobnoustrojów komórkowych do naprawy uszkodzeń wywołanych promieniowaniem UV i przywrócenia infekcyjności, zjawiska znanego jako reaktywacja.
PROMIENIOWANIE UV inaktywuje drobnoustroje głównie poprzez chemiczną zmianę kwasów nukleinowych. Jednak zmiany chemiczne wywołane promieniowaniem UV mogą być naprawione za pomocą komórkowych mechanizmów enzymatycznych, z których niektóre są niezależne od światła (ciemna naprawa), a inne wymagają światła widzialnego (fotoreaktywacja lub fotoreaktywacja). Dlatego osiągnięcie optymalnej dezynfekcji wody uv wymaga dostarczenia wystarczającej dawki UV, aby wywołać większy poziom uszkodzenia kwasu nukleinowego, a tym samym przezwyciężyć lub przytłoczyć mechanizmy naprawy DNA.
