Oto pytanie często dyskutowane w świecie UV: który typ lampy UV jest lepszy do dezynfekcji wody: średniociśnieniowa czy niskociśnieniowa? Jak wszystko inne w życiu, każdy ma zalety i wady, które należy rozważyć w świetle wymagań operacyjnych. W tym poście zbadam trzy główne czynniki, aby określić, która lampa UV jest najbardziej odpowiednia dla Twojej operacji.
Jak sugeruje tytuł tego postu, istnieją dwa rodzaje lamp UV, które są najczęściej stosowane w systemach UV: lampy średniociśnieniowe i niskociśnieniowe. (Ciśnienie odnosi się do ciśnienia gazu rtęciowego w lampie).
Lampy niskociśnieniowe to wydłużone lampy – o długości około metra – o niskiej mocy wyjściowej na lampę (w zakresie od 30 do 600 W). Do celów dezynfekcji lampy niskociśnieniowe emitują monochromatyczną długość fali 253,7 nm (254 nm) o dużym natężeniu.
Lampy średniociśnieniowe są znacznie krótsze niż niskoprężne, z wysoką mocą na lampę (zwykle w zakresie 1-12 kW). Lampy średniociśnieniowe emitują szeroką falę bakteriobójczą o długości od 200 do 320 nm o różnym natężeniu. Lampy średniociśnieniowe również emitują fale o długości 254 nm, ale nie tak intensywnie jak lampy niskociśnieniowe.
1. Skuteczność dezynfekcji
254 nm stosowane przez lampy niskociśnieniowe to rzeczywiście efektywna długość fali przeciwko DNA mikroorganizmów. Jednak w przeciwieństwie do tego, co się powszechnie uważa, szeroki zakres bakteriobójczy 200-320 nm stosowany przez lampy średniociśnieniowe jest bardziej skuteczny i pozwala uzyskać znacznie lepsze wyniki dezynfekcji przy tych samych poziomach dawki UV. Jak to możliwe?
Lampy niskociśnieniowe emitują światło UV w pobliżu szczytu absorbancji DNA i RNA w celu inaktywacji mikroorganizmów. Szerokie długości fal lamp średniociśnieniowych wpływają na DNA i RNA oraz inne cząsteczki biologiczne, takie jak białka i enzymy, zapewniając większy wpływ inaktywacji. Szeroka długość fali bakteriobójczej atakuje mikroorganizmy na kilku frontach, uszkadza podstawowe składniki mikroorganizmu i hamuje mechanizm naprawy mutacji mikroorganizmu. Na przykład: widma absorbancji białek wykazują maksymalny pik przy 280 nm, podczas gdy wiązanie peptydowe w białkach wykazuje znaczną absorbancję poniżej 240 nm. Innym przykładem są zarodniki Cryptosporidium i Bacillus subtilis, które są inaktywowane najskuteczniej przy 270-271 nm, poza zakresem lamp niskociśnieniowych.
Kilka lat temu amerykański Food& Drug Administration (FDA) wydała rozporządzenie w sprawie mleka pasteryzowanego (PMO) zezwalające na zastąpienie pasteryzacji termicznej wody systemami UV, jeśli są one zgodne z określonymi wytycznymi i warunkami. Jednym z warunków jest to, że system UV musi wykazywać poziom dawki promieniowania UV: systemy średniociśnieniowe muszą wykazywać 120mJ/cm2 (CZERWONY), podczas gdy systemy niskociśnieniowe muszą wykazywać 186mJ/cm2 (CZERWONY). Skąd taka różnica? FDA oparła się na ostatnich badaniach różnych niezależnych instytucji badawczych, które wykazały wyższą skuteczność dezynfekcji średniego ciśnienia, które w celu osiągnięcia określonego poziomu dezynfekcji może stosować niższe dawki UV niż lampy niskociśnieniowe.
Jest to rewolucyjne, przynajmniej dla branży UV: oznacza to, że cała istniejąca literatura na temat dezynfekcji UV jest poprawna na temat lamp niskociśnieniowych, ale niepoprawna w odniesieniu do lamp średniociśnieniowych. Oznacza to również, że wieloletni paradygmat lamp niskociśnieniowych jako najskuteczniejszych lamp UV do dezynfekcji nie został udowodniony, w wyniku czego obecnie wszyscy główni producenci UV na rynku oferują systemy średniociśnieniowe obok swoich systemów niskociśnieniowych.
Odzyskiwanie bakterii jest kolejnym zjawiskiem związanym z lampami niskociśnieniowymi i jest źródłem ciągłego skażenia akwariów. Promieniowanie UV o długości 254 nm uszkadza DNA, ale mikroorganizmy poddane działaniu lamp niskociśnieniowych są często w stanie „naprawić się” i kontynuować replikację, tak jakby promieniowanie UV nie miało na nie wpływu. Z drugiej strony, bakterie traktowane lampami średniociśnieniowymi mają mniejsze szanse na samonaprawę ze względu na poważne uszkodzenia różnych istotnych części wywołane przez szeroki zakres środków bakteriobójczych.
Podsumowując, lampy średniociśnieniowe mają wyraźną przewagę dezynfekującą nad lampami niskociśnieniowymi, osiągając wyższe i bardziej zrównoważone poziomy dezynfekcji jako niskie ciśnienie przy tym samym poziomie dawki UV.
2. Wydajność energetyczna
Współczynnik konwersji niskiego ciśnienia, czyli stosunek kW zużytych przez lampę do bakteriobójczego światła UV, wynosi zwykle od 30 do 45%. Współczynnik konwersji średniego ciśnienia wynosi około jednej trzeciej tego, wahając się między 10-15%. Oznacza to, że na każdy zużyty kW niskociśnieniowe systemy UV są zwykle około 3 razy bardziej energooszczędne niż lampy średniociśnieniowe dla danej objętości wody do uzdatniania. Ale nie zawsze tak jest:
Atlantium opracowało wbudowany mechanizm wzmacniający kompensujący wadę mocy lamp średniociśnieniowych: projekt wzmocnienia optycznego, który przetwarza i ponownie wykorzystuje fotony UV w komorze dezynfekcyjnej, dzięki czemu są tak wydajne energetycznie, jak ich odpowiedniki w systemach niskociśnieniowych UV .
Podsumowując, systemy niskociśnieniowe są zwykle bardziej energooszczędne ze względu na lepszy współczynnik konwersji lamp niskociśnieniowych. Jednak systemy średniociśnieniowe mogą przezwyciężyć tę wadę, stosując mechanizm wzmacniający, który kompensuje niższy współczynnik konwersji lampy średniociśnieniowej. Jako klient zawsze patrz na całkowity pobór mocy systemu UV, który jest wymagany do osiągnięcia pożądanej dawki promieniowania UV.
3. Żywotność lampy
Wiadomo, że lampy niskociśnieniowe mają dłuższą żywotność niż lampy średniociśnieniowe, wynoszące od 8000-16 000 godzin, podczas gdy zakres średniego ciśnienia wynosi 4000-6000 godzin. Na papierze lampy niskociśnieniowe wyglądają fantastycznie, ale jak zawsze musimy spojrzeć na te dane w świetle rzeczywistej pracy w terenie. To pytanie ma dwa aspekty:
1. Oszczędność: powyższe liczby przekładają się średnio na jedną wymianę lampy w roku na lampy niskociśnieniowe i wymianę na dwa lata na lampy średniociśnieniowe. Ponieważ średniociśnieniowe systemy UV zwykle wykorzystują mniej lamp niż niskociśnieniowe, ogólne roczne koszty operacyjne są z grubsza równe. W zależności od liczby lamp, czasami skala jest na korzyść lamp LP, a czasami na MP. Dlatego analiza ekonomiczna musi być wykonywana dla każdego projektu na zasadzie ad hoc.
2. Operacyjny: celem systemu UV jest dostarczenie odpowiedniej dawki promieniowania UV, która zapewni bezpieczeństwo biologiczne przez cały czas. Z tego powodu lampy należy wymieniać zgodnie z ich rzeczywistą wydajnością. Istnieje wiele czynników, które mogą skrócić lub przedłużyć rzeczywisty czas życia lampy UV, w tym liczbę zapłonów, temperaturę wody, a nawet konkretną partię produkcyjną lampy UV. Nie musisz mi wierzyć na słowo: po prostu przeczytaj małe litery na karcie każdego producenta UV dotyczące gwarancji na żywotność lampy. To wszystko tam jest. Nie chcesz podejmować żadnego ryzyka w tej sprawie, a jeśli lampa nie działa, musi zostać wymieniona, nawet jeśli nie osiągnęła określonych godzin gwarancyjnych. Ważną kwestią jest tutaj to, że jedynym sposobem, aby mieć pewność, że lampy UV działają prawidłowo w danym momencie, jest posiadanie dedykowanego czujnika UV dla każdej lampy, który daje jasne informacje o wydajności każdej pojedynczej lampy. Godziny pracy podane przez producenta należy traktować wyłącznie jako odniesienie. Pod tym względem systemy MP UV mają wyraźną przewagę, ponieważ wykorzystują znacznie mniej lamp, co znacznie ułatwia sterowanie każdą lampą z osobna, w przeciwieństwie do systemów LP UV, które mogą mieć dziesiątki lamp na system, co sprawia, że skuteczna kontrola i monitorowanie są prawie niemożliwe. . Ten konkretny punkt będzie tematem mojego następnego postu, ponieważ jest to jedna z najważniejszych cech systemu UV w celu zapewnienia zrównoważonego bezpieczeństwa biologicznego wody.
Podsumowując, typ lampy UV nie jest samodzielnym elementem systemu UV. Samo wybranie jednego lub drugiego typu lampy nie gwarantuje, że system UV zapewni wymagane biobezpieczeństwo. Rodzaj lampy należy zbadać pod kątem całościowego projektu i budowy systemu UV zapewniając, że zapewnia on optymalne warunki pracy lampy. W Atlantium jesteśmy oddani używaniu lamp MP. Zaprojektowaliśmy nasz system, aby w pełni zoptymalizować wyższość dezynfekcji lamp MP, wdrożyliśmy zaawansowany system sterowania i monitorowania dla każdej lampy w systemie oraz opracowaliśmy unikalny mechanizm wzmocnienia, aby zrekompensować ewidentną wadę współczynnika konwersji, dzięki czemu Atlantium systemy tak energooszczędne jak systemy LP UV.
