A radiação UV tem três zonas de comprimento de onda: UV-A, UV-B e UV-C, e é esta última região, a UV-C de onda curta, que possui propriedades germicidas para desinfecção. Uma lâmpada de arco de mercúrio de baixa pressão semelhante a uma lâmpada fluorescente produz a luz ultravioleta na faixa de 254 manômetros (nm). Um nm é um bilionésimo de um metro (10 ^ -9 metros). Essas lâmpadas contêm mercúrio elementar e um gás inerte, como argônio, em um tubo de transmissão de UV, geralmente quartzo. Tradicionalmente, a maioria das lâmpadas UV de arco de mercúrio têm sido as chamadas&de baixa pressão" tipo, porque eles operam em pressão parcial de mercúrio relativamente baixa, baixa pressão geral de vapor (cerca de 2 mbar), baixa temperatura externa (50-100oC) e baixa potência. Essas lâmpadas emitem radiação UV quase monocromática em um comprimento de onda de 254 nm, que está na faixa ideal para absorção de energia UV pelos ácidos nucléicos (cerca de 240-280 nm).
Nos últimos anos, as lâmpadas UV de média pressão que operam em pressões, temperaturas e níveis de potência muito mais altos e emitem um amplo espectro de energia UV mais alta entre 200 e 320 nm tornaram-se disponíveis comercialmente. No entanto, para a desinfecção por UV de água potável em casa, as lâmpadas e sistemas de baixa pressão são totalmente adequados e até preferidos para lâmpadas e sistemas de média pressão. Isso ocorre porque eles operam com menor potência, menor temperatura e menor custo, ao mesmo tempo em que são altamente eficazes na desinfecção de água mais do que suficiente para o uso doméstico diário. Um requisito essencial para a desinfecção UV com sistemas de lâmpadas é uma fonte de eletricidade confiável e disponível. Embora os requisitos de energia dos sistemas de desinfecção de lâmpadas UV de mercúrio de baixa pressão sejam modestos, eles são essenciais para a operação da lâmpada para desinfetar a água. Como a maioria dos microrganismos é afetada por radiação em torno de 260 nm, a radiação UV está na faixa apropriada para atividade germicida. Existem lâmpadas ultravioleta que produzem radiação na faixa de 185 nm, que são eficazes sobre os microrganismos e também reduzem o teor de carbono orgânico total (COT) da água. Para um sistema UV típico, aproximadamente 95 por cento da radiação passa através de uma luva de vidro de quartzo e para a água não tratada. A água está fluindo como uma película fina sobre a lâmpada. A luva de vidro é projetada para manter a lâmpada a uma temperatura ideal de aproximadamente 40 ° C.
Radiação UV (como funciona)
A radiação ultravioleta afeta os microrganismos, alterando o DNA nas células e impedindo a reprodução. O tratamento UV não remove os organismos da água, apenas os inativa. A eficácia deste processo está relacionada ao tempo de exposição e intensidade da lâmpada, bem como aos parâmetros gerais de qualidade da água. O tempo de exposição é relatado comoµwatt-segundos por centímetro quadrado" (uwatt-s / cm ^ 2), e o Departamento de Saúde e Serviços Humanos dos EUA estabeleceu uma exposição mínima de 16.000 µwatt-s / cm ^ 2 para sistemas de desinfecção por UV. A maioria dos fabricantes fornece uma intensidade de lâmpada de 30.000-50.000 µwatt-seg / cm ^ 2. Em geral, bactérias coliformes, por exemplo, são destruídas a 7.000 µwatt-seg / cm ^ 2. Uma vez que a intensidade da lâmpada diminui com o tempo, a substituição da lâmpada e o pré-tratamento adequado são essenciais para o sucesso da desinfecção por UV. Além disso, os sistemas UV devem ser equipados com um dispositivo de advertência para alertar o proprietário quando a intensidade da lâmpada cair abaixo da faixa germicida. O seguinte fornece o tempo de irradiação necessário para inativar completamente vários microrganismos sob uma dose de 30.000 µwatt-seg / cm ^ 2 de UV 254 nm
Usada sozinha, a radiação ultravioleta não melhora o sabor, o odor ou a clareza da água. A luz ultravioleta é um desinfetante muito eficaz, embora a desinfecção só possa ocorrer dentro da unidade. Não há desinfecção residual na água para inativar bactérias que podem sobreviver ou podem ser introduzidas depois que a água passa pela fonte de luz. A porcentagem de microorganismos destruídos depende da intensidade da luz ultravioleta, do tempo de contato, da qualidade da água bruta e da manutenção adequada do equipamento. Se o material se acumula na luva de vidro ou a carga de partículas é alta, a intensidade da luz e a eficácia do tratamento são reduzidas. Em doses suficientemente altas, todos os patógenos entéricos transmitidos pela água são inativados pela radiação UV. A ordem geral de resistência microbiana (do menos para a maioria) e as doses de UV correspondentes para inativação extensiva (GG gt; 99,9%) são: bactérias vegetativas e os parasitas protozoários Cryptosporidium parvum e Giardia lamblia em doses baixas (1-10 mJ / cm2) e vírus entéricos e esporos bacterianos em altas doses (30-150 mJ / cm2). A maioria dos sistemas de desinfecção por UV com lâmpada de mercúrio de baixa pressão pode atingir prontamente doses de radiação UV de 50-150 mJ / cm2 em água de alta qualidade e, portanto, desinfetar com eficiência essencialmente todos os patógenos transmitidos pela água. No entanto, a matéria orgânica dissolvida, como a matéria orgânica natural, certos solutos inorgânicos, como ferro, sulfitos e nitritos, e a matéria em suspensão (partículas ou turbidez) irão absorver a radiação UV ou proteger os micróbios da radiação UV, resultando em doses de UV mais baixas e desinfecção microbiana reduzida. Outra preocupação com a desinfecção de micróbios com doses mais baixas de radiação UV é a capacidade das bactérias e outros micróbios celulares de reparar danos induzidos por UV e restaurar a infectividade, um fenômeno conhecido como reativação.
A radiação ultravioleta inativa os micróbios principalmente por meio da alteração química dos ácidos nucléicos. No entanto, as lesões químicas induzidas por UV podem ser reparadas por mecanismos enzimáticos celulares, alguns dos quais são independentes da luz (reparo escuro) e outros dos quais requerem luz visível (fotoreparecimento ou fotoreativação). Portanto, alcançar a desinfecção UV ideal da água requer o fornecimento de uma dose UV suficiente para induzir maiores níveis de dano ao ácido nucleico e, assim, superar ou dominar os mecanismos de reparo do DNA.
