UV záření má tři zóny vlnové délky: UV-A, UV-B a UV-C, a je to tato poslední oblast, krátkovlnné UV-C, která má germicidní vlastnosti pro dezinfekci. Nízkotlaká rtuťová oblouková lampa připomínající zářivku vytváří UV světlo v rozsahu 254 manometrů (nm). Nm je jedna miliarda metru (10^-9 metrů). Tyto lampy obsahují elementární rtuť a inertní plyn, jako je argon, v trubici přenášející UV záření, obvykle křemenné. Tradičně je většina rtuťových obloukových UV lamp tzv. "nízkotlaký" typ, protože pracují při relativně nízkém částečném tlaku rtuti, nízkém celkovém tlaku par (asi 2 mbar), nízké vnější teplotě (50-100oC) a nízkém výkonu. Tyto lampy vyzařují téměř monochromatické UV záření při vlnové délce 254 nm, což je v optimálním rozsahu pro absorpci UV energie nukleové kyseliny (asi 240-280 nm).
V posledních letech se komerčně zpřístupní střední tlakové UV lampy, které pracují při mnohem vyšších tlacích, teplotách a úrovních výkonu a vyzařují široké spektrum vyšší UV energie mezi 200 a 320 nm. Pro UV dezinfekci domácí pitné vody na úrovni domácnosti jsou však nízkotlaké lampy a systémy zcela přiměřené a dokonce upřednostňovány před středními tlakové lampy a systémy. Je to proto, že pracují při nižším výkonu, nižší teplotě a nižších nákladech a zároveň jsou vysoce účinné při dezinfekci více než dostatečného vodního toku pro každodenní použití v domácnosti. Základním požadavkem na UV dezinfekci pomocí lampových systémů je dostupný a spolehlivý zdroj elektřiny. Zatímco požadavky na výkon nízkotlaké rtuťové UV lampy dezinfekční systémy jsou skromné, jsou nezbytné pro provoz lampy k dezinfekci vody. Vzhledem k tomu, že většina mikroorganismů je ovlivněna zářením kolem 260 nm, UV záření je ve vhodném rozmezí pro germicidní aktivitu. Existují UV lampy, které produkují záření v rozsahu 185 nm, které jsou účinné na mikroorganismy a také sníží celkový obsah organického uhlíku (TOC) ve vodě. U typického UV systému prochází přibližně 95 procent záření křemenným skleněným pouzdrem do neošetřené vody. Voda teče jako tenká fólie přes lampu. Skleněná objímka je navržena tak, aby držela lampu při ideální teplotě přibližně 104 °F.
UV záření (jak to funguje)
UV záření ovlivňuje mikroorganismy změnou DNA v buňkách a brání reprodukci. UV ošetření neodstraňuje organismy z vody, pouze je inaktivuje. Účinnost tohoto procesu souvisí s časem expozice a intenzitou lampy, jakož i obecnými parametry kvality vody. Doba expozice se uvádí jako "mikrowattho sekundy na čtvereční centimetr" (uwatt-sec/cm^2) a americké ministerstvo zdravotnictví a lidských služeb stanovilo minimální expozici 16 000 μwatt-s/cm^2 pro UV dezinfekční systémy. Většina výrobců poskytuje svítivost lampy 30 000-50 000μwatt-s/cm^2. Obecně platí, že koliformní bakterie jsou například zničeny při 7 000 μwatt-s/cm^2. Vzhledem k tomu, že intenzita lampy se časem při používání snižuje, je výměna lampy a správné předúpravky klíčem k úspěchu UV dezinfekce. Kromě toho by UV systémy měly být vybaveny výstražným zařízením, které upozorní majitele, když intenzita lampy klesne pod germicidní rozsah. Následující informace dávají dobu ozařování potřebnou k inaktivaci zcela různých mikroorganismů pod 30 000 μwatt-s/cm^2 dávky UV záření 254 nm
Při samotném použití UV záření nezlepšuje chuť, zápach ani čistotu vody. UV světlo je velmi účinný dezinfekční prostředek, i když dezinfekce může nastat pouze uvnitř jednotky. Ve vodě není žádná zbytková dezinfekce, která by inaktivovala bakterie, které mohou přežít nebo mohou být zavedeny poté, co voda projde světelným zdrojem. Procento zničených mikroorganismů závisí na intenzitě UV světla, době kontaktu, kvalitě surové vody a správné údržbě zařízení. Pokud se materiál hromadí na skleněném obalu nebo je zatížení částicemi vysoké, intenzita světla a účinnost ošetření se sníží. Při dostatečně vysokých dávkách jsou všechny vodní enterické patogeny inaktivovány UV zářením. Obecné pořadí mikrobiální rezistence (od nejmenšího po většinu) a odpovídajících UV dávek pro extále (>99,9 %) inaktivace jsou: vegetativní bakterie a prvokové parazity Cryptosporidium parvum a Giardia lamblia při nízkých dávkách (1-10 mJ/cm2) a enterické viry a bakteriální spóry ve vysokých dávkách (30-150 mJ/cm2). Většina nízkotlaké rtuťové lampy UV dezinfekční systémy mohou snadno dosáhnout UV záření dávky 50-150 mJ /cm2 ve vysoce kvalitní vodě, a proto efektivně dezinfikovat v podstatě všechny vodní patogeny. Rozpuštěná organická hmota, jako je přírodní organická hmota, některé anorganické soluty, jako je železo, sírany a dusitany, a suspendované látky (částice nebo zákal) však absorbují UV záření nebo chrání mikroby před UV zářením, což vede k nižším dávkám UV záření a snížené mikrobiální dezinfekci. Další obavou z dezinfekce mikrobů s nižšími dávkami UV záření je schopnost bakterií a dalších buněčných mikrobů opravit poškození vyvolané UV zářením a obnovit infekčnost, což je jev známý jako reaktivace.
UV inaktivuje mikroby především chemickou změnou nukleových kyselin. Chemické léze vyvolané UV zářením však mohou být opraveny buněčnými enzymatickými mechanismy, z nichž některé jsou nezávislé na světle (tmavá oprava) a jiné vyžadují viditelné světlo (fotorepair nebo fotoreaktivace). Dosažení optimální UV dezinfekce vody proto vyžaduje dostatečné množství UV dávky, aby se navodily větší úrovně poškození nukleové kyseliny a tím překonaly nebo zahltily mechanismy opravy DNA.
