Ve světě UV se často diskutuje otázka: jaký je lepší typ UV lampy pro dezinfekci vody: středotlaká nebo nízkotlaká lampa? Stejně jako cokoli jiného v životě má každý výhody a nevýhody, které je třeba vzít v úvahu s ohledem na provozní požadavky. V tomto příspěvku prozkoumám tři hlavní faktory, které určí, která UV lampa je pro váš provoz nejvhodnější.
Jak naznačuje název tohoto příspěvku, v UV systémech se nejčastěji používají dva typy UV lamp: středotlaké a nízkotlaké lampy. (Tlak se vztahuje k tlaku rtuťového plynu v lampě).
Nízkotlaké výbojky jsou podlouhlé výbojky-asi metr dlouhé-s nízkým výkonem na jednu výbojku (v rozmezí 30–600 W). Pro účely dezinfekce vyzařují nízkotlaké lampy při vysoké intenzitě monochromatickou vlnovou délku 253,7 nm (254 nm).
Středotlaké výbojky jsou podstatně kratší než zářivky nízkotlaké, s vysokým výkonem na jednu výbojku (běžně v rozmezí 1–12 kW). Středně tlakové výbojky vyzařují v různých intenzitách širokou germicídní vlnovou délku mezi 200-320 nm. Středotlaké výbojky také vyzařují vlnovou délku 254 nm, ale ne tak intenzivně jako nízkotlaké výbojky.
1. Účinnost dezinfekce
254 nm využívaných nízkotlakými lampami je skutečně účinná vlnová délka proti DNA mikroorganismů. Na rozdíl od toho, co se běžně předpokládá, je široký germiccidní rozsah 200-320 nm používaný středotlakými lampami účinnější a dosahuje podstatně lepších výsledků dezinfekce při stejných úrovních dávky UV. Jak je to možné?
Nízkotlaké lampy vyzařují ultrafialové světlo blízko vrcholu absorbance DNA a RNA k deaktivaci mikroorganismů. Široké vlnové délky středotlakých lamp ovlivňují DNA a RNA plus další biologické molekuly, jako jsou proteiny a enzymy, což umožňuje větší účinek inaktivace. Široká baktericidní vlnová délka útočí na mikroorganismy na několika frontách, způsobuje poškození základních složek mikroorganismu a inhibuje mechanismus opravy mutací mikroorganismu. Například: absorpční spektra proteinů vykazují maximální pík při 280 nm, zatímco peptidová vazba v proteinech vykazuje významnou absorbanci pod 240 nm. Dalším příkladem jsou spory Cryptosporidium a Bacillus subtilis, které jsou nejúčinněji inaktivovány při 270 až 271 nm, mimo rámec nízkotlakých lamp.
Před pár lety americký Food& Drug Administration (FDA) vydal nařízení o pasterizovaném mléce (PMO), které umožňuje náhradu tepelné pasterizace vody UV systémy, pokud splňují určité směrnice a podmínky. Jednou z podmínek je, že UV systém musí vykazovat úroveň dávky UV: středotlaké systémy musí prokázat 120 mJ/cm2 (RED), zatímco nízkotlaké systémy musí prokázat 186 mJ/cm2 (RED). Proč takový rozdíl? FDA se spoléhal na nedávné studie různých nezávislých výzkumných institucí, které prokázaly vyšší účinnost dezinfekce středního tlaku, který za účelem dosažení určité úrovně dezinfekce může používat nižší dávky UV záření než nízkotlaké lampy.
To je revoluční, přinejmenším pro UV průmysl: znamená to, že veškerá literatura, která existuje o UV dezinfekci, je správná o nízkotlakých lampách, ale je nesprávná ve vztahu ke středotlakým lampám. To také znamená, že dlouholeté paradigma nízkotlakých lamp, které jsou nejúčinnější UV lampou pro dezinfekci, nebylo prokázáno, což má za následek, že nyní všichni hlavní výrobci UV na trhu nabízejí vedle svých nízkotlakých systémů také středotlaké systémy.
Obnova bakterií je dalším jevem u nízkotlakých lamp a je zdrojem pokračující kontaminace v akváriích. UV světlo při 254 nm poškodí DNA, ale mikroorganismy ošetřené nízkotlakými lampami se často dokážou „opravit“ a pokračovat v replikaci, jako by nebyly ovlivněny UV. Na druhé straně je u bakterií ošetřených středotlakými lampami menší pravděpodobnost, že se samy opraví, a to kvůli vážnému poškození různých základních částí způsobených širokým germicidním rozsahem.
Abychom to shrnuli, středotlaké výbojky mají oproti nízkotlakým výbojkám jasnou dezinfekční výhodu, dosahují vyšších a udržitelnějších úrovní dezinfekce jako nízký tlak pro stejnou úroveň dávky UV.
2. Energetická účinnost
Poměr přeměny za nízkého tlaku, tj. Poměr mezi kW spotřebovaným lampou a germicídním UV světlem, se normálně pohybuje mezi 30-45%. Konverzní poměr středního tlaku je asi jedna třetina z toho, v rozmezí 10-15%. To znamená, že na každý spotřebovaný kW jsou nízkotlaké UV systémy obvykle asi 3krát energeticky účinnější než středotlaké lampy pro daný objem vody, který má být upraven. Ale to není vždy případ:
Atlantium vytvořilo-vestavěný zesilovací mechanismus kompenzující energetickou nevýhodu středotlakých lamp: optický zesilovací design, který recykluje a znovu používá UV fotony v dezinfekční komoře, což je činí energeticky účinnými jako jejich protějšky nízkotlakých UV systémů .
Abychom to shrnuli, nízkotlaké systémy bývají energeticky účinnější díky lepšímu konverznímu poměru nízkotlakých lamp. Středotlaké systémy však mohou tuto nevýhodu překonat použitím zesilovacího mechanismu, který kompenzuje nižší rychlost přeměny středotlaké lampy. Jako klient se vždy podívejte na celkovou spotřebu energie UV systému, která je nutná k dosažení požadované dávky UV.
3. Životnost lampy
Je známo, že nízkotlaké výbojky mají delší životnost než středotlaké výbojky v rozmezí 8 000–16 000 hodin, zatímco rozsah středního tlaku je 4 000–6 000 hodin. Na papíře vypadají nízkotlaké lampy fantasticky, ale jako vždy se musíme na tato data podívat ve světle skutečného provozu v terénu. Tato otázka má dva aspekty:
1. Ekonomické: v průměru se výše uvedené údaje promítají do jedné roční výměny žárovek za nízkotlaké výbojky a dvouleté výměny za středotlaké výbojky. Vzhledem k tomu, že středotlaké UV systémy obvykle používají méně lamp než nízkotlaké, celkové roční provozní náklady jsou zhruba stejné. V závislosti na počtu lamp je někdy stupnice ve prospěch LP lamp a někdy pro MP. Ekonomickou analýzu je tedy třeba pro každý projekt provést ad hoc.
2. Provozní: účelem UV systému je dodávat správnou UV dávku, která zajistí biologické zabezpečení za všech okolností. Z tohoto důvodu by měly být žárovky vyměňovány podle jejich skutečného výkonu. Existuje mnoho proměnných, které mohou zkrátit nebo prodloužit skutečnou životnost UV lampy, včetně množství zapálení, teploty vody a dokonce i konkrétní výrobní dávky UV lampy. V tomto bodě nemusíte mít slovo: jednoduše si přečtěte malá písmena v listu každého výrobce UV týkající se záruky životnosti lampy. Je tam všechno. V této záležitosti nechcete riskovat a pokud lampa nefunguje, musí být vyměněna, i když nedosáhla uvedených záručních hodin. Důležitým bodem zde je, že jediný způsob, jak si být jistý, že UV lampy v daném okamžiku fungují správně, je mít k každé lampě vyhrazený UV senzor, který dává jasnou indikaci o výkonu každé jednotlivé lampy. Provozní doba uvedená výrobcem by měla být použita pouze jako reference. V tomto ohledu mají systémy MP UV jasnou výhodu, protože používají podstatně méně lamp, což značně usnadňuje ovládání každé lampy jednotlivě, na rozdíl od systémů LP UV, které mohou mít desítky lamp v systému, takže efektivní ovládání a monitorování je téměř nemožné . Tento konkrétní bod bude tématem mého dalšího příspěvku, protože je jednou z nejdůležitějších vlastností systému UV za účelem zajištění udržitelného biologického zabezpečení vody.
Abychom to shrnuli, typ UV lampy není v UV systému samostatnou součástí. Pouhý výběr jednoho nebo druhého typu lampy nezaručí, že UV systém poskytne požadované biologické zabezpečení. Typ lampy by měl být přezkoumán s ohledem na celkový design a konstrukci UV systému, aby bylo zajištěno, že poskytuje optimální podmínky pro provoz lampy. V Atlantiu se věnujeme používání MP lamp. Náš systém jsme navrhli tak, aby plně optimalizoval nadřazenost desinfekčních lamp MP, implementovali jsme důmyslný řídicí a monitorovací systém pro každou lampu v systému a zkonstruovali jsme jedinečný zesilovací mechanismus, který kompenzuje evidentní nevýhodu v míře konverze, což Atlantium činí. energeticky účinné systémy jako LP UV systémy.
