Światło UV jest niedrogim i skutecznym sposobem oczyszczania wody. Zabija mikroorganizmy i jest wolne od środków chemicznych. W przeciwieństwie do tradycyjnych metod dezynfekcji, światło UV jest skuteczne w punkcie wejścia (POE). Ten artykuł omawia korzyści wynikające z zastosowania światła UV do dezynfekcji wody.
Światło UV jest wolne od środków chemicznych
Światło UV jest niedrogim sposobem dezynfekcji wody bez użycia środków chemicznych. Wiele systemów oczyszczania wody wykorzystuje światło UV do dezynfekcji wody. Ale zanim światło UV może zrobić cokolwiek dobrego, woda musi być najpierw przefiltrowana. W przeciwnym razie w systemie może rozwinąć się biofilm, który będzie wymagał zastosowania chloru. Jeśli biofilm zostanie znaleziony, przepłucz rury roztworem chloru o stężeniu 1mg/L. Po dezynfekcji należy otworzyć zawór i spuścić wodę. Ponadto systemy lamp UV wymagają regularnej wymiany lamp UV. Wymagają również okresowego czyszczenia szkła kwarcowego i rurek teflonowych.
Systemy dezynfekcji wody światłem UV posiadają certyfikat NSF i są przyjaznym dla środowiska sposobem dezynfekcji wody. Ponieważ światło UV dezynfekuje wodę bez użycia środków chemicznych, jest to doskonały wybór dla przemysłu farmaceutycznego, placówek medycznych i innych branż związanych z wodą. Te systemy uzdatniania wody mogą być również stosowane w połączeniu z innymi metodami uzdatniania wody, w tym odwróconą osmozą i elektrodejonizacją.
Światło UV niszczy mikroorganizmy poprzez zmianę ich DNA. Proces ten sprawia, że mikroorganizm staje się nieaktywny poprzez zniszczenie jego zdolności do reprodukcji. Ilość energii UV wytwarzanej przez lampę UV zależy od różnych parametrów, takich jak jakość wody. U.S. Department of Health and Human Services zaleca minimalne natężenie światła UV na poziomie 16,000 uWatt/cm2, choć większość producentów zapewnia natężenie lampy na poziomie 30,000-50,000 uWatt/cm2. Dawka o takim natężeniu wystarczy do zniszczenia bakterii coli.
Uzdatnianie wody za pomocą promieniowania UV wiąże się ze skomplikowaną nauką, która polega na wykorzystaniu światła ultrafioletowego. Promienie ultrafioletowe dezaktywują bakterie i inne patogeny wodne poprzez uszkodzenie ich DNA. Gdy DNA zostanie uszkodzone, mikroorganizm nie może się replikować. Jako metoda oczyszczania bez użycia środków chemicznych, światło UV jest skutecznym i ekonomicznym sposobem dezynfekcji wody. Może być stosowane w systemach uzdatniania wody w całym domu lub w punktach poboru wody. Może być również stosowane w połączeniu z innymi metodami filtracji, w tym filtracji wstępnej.
Światło UV jest skuteczne na mikroorganizmy
Wykazano, że światło UV jest skuteczne wobec patogenów przenoszonych przez wodę. Jest szczególnie skuteczne w walce z bakteriami i innymi mikroorganizmami w wodzie. To silne światło niszczy również biofilmy tworzone przez bakterie. Działa również przeciwko szkodliwym pasożytom, których chlor nie może zabić. Światło UV może być korzystne w leczeniu wycieków ścieków w wodzie pitnej, które mogą powodować zagrożenia dla zdrowia dzieci.
W badaniu laboratoryjnym stwierdzono, że światło UV było skuteczne wobec A. flavus i A. niger po 40 s ekspozycji. Żywotna biomasa tych organizmów zmniejszyła się odpowiednio o 2,23 log i 2,37 log. Ekspozycja na UV-C nie miała wpływu na tempo naprawy DNA. Światło UV-C było podawane przy użyciu niskociśnieniowej lampy rtęciowej. Transmitancja również mieściła się w zalecanych granicach.
Wykorzystując sekwencjonowanie amplikonu genu 16S rRNA, zidentyfikowaliśmy zbiorowiska bakterii w wodzie napromieniowanej promieniami UV. Następnie przeprowadziliśmy analizę wariancji z wykorzystaniem odległości Bray-Curtisa i porównaliśmy próbki. Wyniki wykazały, że napromieniowanie UV znacząco zmniejszyło społeczność bakterii, co jest dobre dla zdrowia publicznego.
Napromieniowanie UV staje się popularną metodą dezynfekcji wody pitnej. Badania przechowywanej wody wykazały, że woda poddana działaniu promieniowania UV ma inną społeczność bakteryjną niż woda nieuzdatniona. Taksony bakteryjne Chromobacteriaceae, Chitinophagaceae i Flavobacteriaceae miały zmniejszoną względną liczebność w porównaniu do wody nie poddanej działaniu promieniowania UV, podczas gdy inne taksony, w tym Nitrosomonadaceae, zwiększyły swoją liczebność.
Światło UV może być stosowane w punktach wejścia (POE)
Systemy UV LED robią furorę na rynku POE. Urządzenia te dezynfekują wodę w punkcie wejścia (POE), np. w kranach i prysznicach. Są one realną alternatywą dla systemów lamp rtęciowych. Podczas gdy lampy rtęciowe wymagają stałej mocy lampy, wymagają one również czasu nagrzewania, co może zmniejszyć wydajność systemu. Co więcej, konwencjonalne systemy UV mogą prowadzić do wystrzału gorącej wody – problem ten można wyeliminować dzięki systemom LED.
Wartość rynku systemów POE UV szacuje się na 0,3 mld USD rocznie, głównie w zastosowaniach powietrznych i powierzchniowych. Szacuje się, że systemy POE UV są skutecznym sposobem zwalczania rozprzestrzeniania się mikroorganizmów chorobotwórczych.
Wydajność systemów dezynfekcji UV zależy od rodzaju zastosowanej lampy UV i konstrukcji reaktora. Konwencjonalne lampy UV mają tendencję do wytwarzania więcej UV niż ciepła, a reaktory z lampami rtęciowymi są mniej wydajne niż nowoczesne systemy LED. Elastyczność diod LED pozwala projektantom na tworzenie reaktorów na zamówienie. Ponieważ systemy LED stają się coraz bardziej przystępne cenowo i wydajne, są obecnie konkurencyjne w stosunku do uznanych produktów do dezynfekcji punktów wejścia.
Dawka UV jest iloczynem natężenia promieniowania UV na jednostkę objętości i czasu ekspozycji. Dawka jest wyrażana w milliJ/cm2, ale może być również wyrażona w mikroWsec/cm2. Dawka UV równa 1 mJ/cm2 jest równoważna 1000 mikroWsek/cm2.
Lampa UV stosowana w dezynfekcji POE jest skuteczna w zabijaniu różnych mikroorganizmów chorobotwórczych, w tym bakterii. Ponieważ UV nie daje dezynfekcji resztkowej, musi być okresowo wymieniana. W rezultacie system musi być czyszczony po każdym cyklu UV.
Światło UV nie zajmuje się zanieczyszczeniami chemicznymi
Chociaż światło UV nie zajmuje się bezpośrednio zanieczyszczeniami chemicznymi, jest jedną z najbardziej skutecznych metod dezynfekcji wody. Działa poprzez niszczenie mikroorganizmów, które mogą rozwijać się na powierzchni wody. Może również zmniejszyć aerozole grzybów. Obecnie dezynfekcja światłem UV może być stosowana w szpitalach, aby woda była bezpieczna. Urządzenia wykorzystujące światło UV mogą być niedrogie i mogą zapewnić wodę w różnych miejscach.
Podczas gdy światło UV jest skutecznym środkiem dezynfekcyjnym, dezynfekuje ono jedynie wodę w obrębie urządzenia UV. Oznacza to, że woda nie będzie zawierać żadnych pozostałości po dezynfekcji. Ponadto, ilość zabitych mikroorganizmów zależy od intensywności UV, czasu kontaktu, jakości wody surowej i właściwej konserwacji sprzętu UV. Mają na nią wpływ również cząsteczki i ładunek cząstek, które są krytyczne dla skutecznej dezynfekcji.
Systemy wodne UV są zazwyczaj częścią Kompleksowego Systemu Uzdatniania Wody. Woda jest najpierw filtrowana i zmiękczana, a następnie przepuszczana przez jednostkę UV. Jednak promieniowanie UV jest skuteczne tylko w zabijaniu bakterii i wirusów, a nie innych zanieczyszczeń. Dlatego systemy UV są często łączone z systemami odwróconej osmozy w celu uzyskania pełniejszego procesu oczyszczania. Światło UV może być bardzo skuteczne w usuwaniu mikroorganizmów, ale nie może usunąć zanieczyszczeń chemicznych.
Skuteczność światła UV jest ograniczona przez rozpuszczoną materię organiczną i niektóre nieorganiczne zanieczyszczenia, które mogą absorbować światło UV. Ponadto, zawiesiny mogą osłaniać światło UV. Dlatego też, stężenia światła UV, które są niezbędne do zniszczenia organizmów patogennych są bardzo niskie. Co więcej, bakterie mają zdolność do naprawy uszkodzeń spowodowanych przez promieniowanie UV i przywrócenia infekcyjności wody.
Najczęściej spotykane urządzenie do oczyszczania wody z promieniowania UV składa się z tulei kwarcowej i żarówki UV. W systemie tym woda przepływa równolegle do żarówki, która jest zasilana energią elektryczną. Woda przechodzi również przez urządzenie kontrolujące przepływ, które zapobiega zbyt szybkiemu przepływowi wody obok żarówki. Dzięki temu promieniowanie UV ma odpowiednią ilość czasu na oddziaływanie z przepływającą wodą.
Światło UV jest bezpieczniejsze dla organizmu
Niektóre badania pokazują, że światło UV może nie być szkodliwe dla organizmu. Jednak inni twierdzą, że istnieją zagrożenia związane z promieniowaniem UV. Naukowcy z Columbia University twierdzą, że promieniowanie far-UVC może być bezpieczniejsze dla organizmu. Ma ono długość fali 222 nm, która jest uważana za bezpieczną dla ludzkiej skóry i oczu.
Placówki medyczne wykorzystują technologię światła UV do dezynfekcji sprzętu i powierzchni, nawet gdy nie ma w nich ludzi. Stosują one również światło UV w pokojach pacjentów i salach operacyjnych. Na rynku dostępne są nawet gadżety czyszczące UV. Jednak wciąż trwa debata nad bezpieczeństwem światła UV, a Linden radzi pracownikom, aby byli ostrożni. Oprócz stosowania odzieży ochronnej, powinni oni nosić poliwęglanowe osłony twarzy podczas ekspozycji na światło UV.
Długotrwała ekspozycja na światło UV ma negatywne skutki, ale niższe dawki są bezpieczniejsze dla organizmu. Ważne jest, aby przed użyciem światła UV skonsultować się z pracownikiem służby zdrowia. Światło o dużej mocy jest używane w medycynie do cięcia tkanek, ale światło o niskiej mocy może promować gojenie i łagodzenie bólu. Wykorzystanie światła do celów terapeutycznych istnieje od dziesięcioleci, a postęp technologiczny sprawił, że jest ono bardziej przystępne w leczeniu różnych schorzeń.
Jednak nadmierna ekspozycja na promieniowanie UV może powodować uszkodzenia oczu. Objawy obejmują ziarniste oczy, ból i wrażliwość na światło. Może również powodować większe ryzyko rozwoju zaćmy, jeśli ekspozycja jest długotrwała. Ponadto, nadmierna ekspozycja na światło ultrafioletowe może zwiększyć ryzyko zachorowania na raka skóry.
Promieniowanie UV ma dwa główne rodzaje: UVB i UVC. W przeciwieństwie do ich odpowiedników, UVB jest podstawowym narzędziem do tworzenia witaminy D. Oba rodzaje światła są znanymi czynnikami rakotwórczymi, ale UVB jest bardziej szkodliwe niż UVC. Światło UVB jest powszechnie stosowane w solariach i klinikach dermatologicznych. Niektóre UVC są wykorzystywane w sterylizacji.
Podobne tematy