Ecco una domanda spesso dibattuta nel mondo UV: qual è il miglior tipo di lampada UV per la disinfezione dell'acqua: lampada a media pressione o a bassa pressione? Come ogni altra cosa nella vita, ognuno ha vantaggi e svantaggi che devono essere considerati alla luce delle esigenze operative. In questo post esaminerò tre dei fattori principali per determinare quale lampada UV è più adatta per la tua operazione.
Come suggerisce il titolo di questo post, ci sono due tipi di lampade UV che sono più comunemente utilizzate nei sistemi UV: lampade a media pressione e lampade a bassa pressione. (La pressione si riferisce alla pressione del gas di mercurio all'interno della lampada).
Le lampade a bassa pressione sono lampade allungate, lunghe circa un metro, con una bassa potenza per lampada (compreso tra 30 e 600 W). Ai fini della disinfezione, le lampade a bassa pressione emettono una lunghezza d'onda monocromatica di 253,7 nm (254 nm) ad alta intensità.
Le lampade a media pressione sono notevolmente più corte di quelle a bassa pressione, con un'elevata potenza per lampada (normalmente compresa tra 1-12kW). Le lampade a media pressione emettono un'ampia lunghezza d'onda germicida tra 200-320 nm a varie intensità. Anche le lampade a media pressione emettono una lunghezza d'onda di 254 nm, ma non così intensamente come le lampade a bassa pressione.
1. Efficacia della disinfezione
I 254 nm impiegati dalle lampade a bassa pressione sono infatti una lunghezza d'onda efficace contro il DNA dei microrganismi. Tuttavia, contrariamente a quanto si crede convenzionalmente, l'ampia gamma germicida di 200-320 nm utilizzata dalle lampade a media pressione è più efficace e raggiunge risultati di disinfezione notevolmente migliori a parità di dose UV. Come è possibile?
Le lampade a bassa pressione emettono luce UV vicino al picco di assorbanza del DNA e dell'RNA per inattivare i microrganismi. Le ampie lunghezze d'onda delle lampade a media pressione influenzano il DNA e l'RNA oltre ad altre molecole biologiche come proteine ed enzimi, consentendo un maggiore impatto di inattivazione. Un'ampia lunghezza d'onda germicida attacca i microrganismi su più fronti, infligge danni ai componenti essenziali del microrganismo e inibisce il meccanismo di riparazione della mutazione del microrganismo. Ad esempio: gli spettri di assorbanza delle proteine mostrano un picco massimo a 280 nm, mentre il legame peptidico nelle proteine mostra un'assorbanza significativa al di sotto di 240 nm. Un altro esempio sono le spore di Cryptosporidium e Bacillus subtilis che vengono inattivate in modo più efficiente a 270-271 nm, oltre l'ambito delle lampade a bassa pressione.
Un paio di anni fa, l'amplificatore US Food &; La Drug Administration (FDA) ha emesso l'Ordinanza sul latte pastorizzato (PMO) che consente la sostituzione della pastorizzazione a caldo dell'acqua con i sistemi UV, se conformi a determinate linee guida e condizioni. Una delle condizioni è che il sistema UV deve dimostrare un livello di dose UV: i sistemi a media pressione devono dimostrare 120 mJ/cm2 (ROSSO) mentre i sistemi a bassa pressione devono dimostrare 186 mJ/cm2 (ROSSO). Perché una tale differenza? la FDA si è basata su recenti studi di vari istituti di ricerca indipendenti che hanno dimostrato la maggiore efficacia di disinfezione della media pressione che, per raggiungere un certo livello di disinfezione, può utilizzare dosi UV inferiori rispetto alle lampade a bassa pressione.
Questo è rivoluzionario, almeno per l'industria UV: significa che tutta la letteratura esistente sulla disinfezione UV è corretta per le lampade a bassa pressione, ma non è corretta in relazione alle lampade a media pressione. Significa anche che il paradigma di lunga data delle lampade a bassa pressione come lampada UV più efficace per la disinfezione non è stato dimostrato, con il risultato che ora tutti i principali produttori di UV sul mercato offrono sistemi a media pressione accanto ai loro sistemi a bassa pressione.
Il recupero dei batteri è un altro fenomeno con le lampade a bassa pressione, ed è fonte di continua contaminazione nelle vasche dei pesci. La luce UV a 254 nm danneggia il DNA, ma i microrganismi trattati con lampade a bassa pressione sono spesso in grado di "ripararsi" e continuano a replicarsi come se non fossero colpiti dai raggi UV. D'altra parte, i batteri trattati con lampade a media pressione hanno meno probabilità di ripararsi a causa dei gravi danni a varie parti essenziali inflitti dall'ampia gamma germicida.
Per riassumere, le lampade a media pressione hanno un chiaro vantaggio di disinfezione rispetto alle lampade a bassa pressione, raggiungendo livelli di disinfezione più elevati e più sostenibili come bassa pressione per lo stesso livello di dose UV.
2. Efficienza energetica
Il tasso di conversione a bassa pressione, ovvero il rapporto tra kW consumati dalla lampada e luce UV germicida, è normalmente compreso tra il 30-45%. Il tasso di conversione a media pressione è circa un terzo di questo, compreso tra il 10-15%. Ciò significa che per ogni kW consumato, i sistemi UV a bassa pressione sono generalmente circa 3 volte più efficienti rispetto alle lampade a media pressione per un dato volume di acqua da trattare. Ma questo non è sempre il caso:
Atlantium ha progettato un meccanismo di amplificazione integrato che compensa lo svantaggio energetico delle lampade a media pressione: un design di amplificazione ottica che ricicla e riutilizza i fotoni UV nella camera di disinfezione, rendendoli efficienti dal punto di vista energetico quanto le controparti dei sistemi UV a bassa pressione .
Per riassumere, i sistemi a bassa pressione tendono ad essere più efficienti dal punto di vista energetico grazie al miglior tasso di conversione delle lampade a bassa pressione. Tuttavia, i sistemi a media pressione possono superare questo inconveniente utilizzando un meccanismo di amplificazione che compensa il tasso di conversione inferiore della lampada a media pressione. Come cliente, osserva sempre il consumo energetico complessivo del sistema UV necessario per ottenere la dose UV desiderata.
3. Durata della lampada
È noto che le lampade a bassa pressione hanno una durata maggiore rispetto alle lampade a media pressione, compresa tra 8.000 e 16.000 ore, mentre l'intervallo di media pressione è di 4.000-6000 ore. Sulla carta le lampade a bassa pressione sembrano fantastiche, ma come sempre dobbiamo guardare a questi dati alla luce dell'effettivo funzionamento sul campo. Ci sono due aspetti di questa domanda:
1. Economico: in media, le cifre sopra indicate si traducono in un cambio lampada annuale per lampade a bassa pressione e due sostituzioni annuali per lampade a media pressione. Poiché i sistemi UV a media pressione normalmente impiegano meno lampade rispetto a quelli a bassa pressione, i costi operativi annui complessivi risultano all'incirca uguali. A seconda del numero di lampade, a volte la scala è a favore delle lampade LP e altre volte per MP. Quindi l'analisi economica deve essere fatta per ogni progetto su una base ad hoc.
2. Operativo: lo scopo del sistema UV è fornire la dose UV corretta che garantisca sempre la biosicurezza. Per questo motivo le lampade devono essere sostituite in base alle loro effettive prestazioni. Ci sono molte variabili che possono accorciare o prolungare la durata effettiva di una lampada UV tra cui la quantità di accensioni, la temperatura dell'acqua e persino il lotto di produzione specifico della lampada UV. Non devi credermi sulla parola su questo punto: leggi semplicemente le lettere minuscole in ogni foglio del produttore UV per quanto riguarda la garanzia di vita della lampada. È tutto lì. Non si vuole correre alcun rischio in merito e se una lampada è poco performante deve essere sostituita anche se non ha raggiunto le ore di garanzia dichiarate. Il punto importante qui è che l'unico modo per essere certi che le lampade UV funzionino correttamente in un dato momento è avere un sensore UV dedicato per lampada che dia una chiara indicazione sulle prestazioni di ogni singola lampada. Le ore di funzionamento dichiarate dal produttore devono essere utilizzate solo come riferimento. A questo proposito, i sistemi MP UV hanno un chiaro vantaggio poiché utilizzano un numero significativamente inferiore di lampade, il che rende molto più facile controllare ciascuna lampada individualmente, rispetto ai sistemi LP UV che possono avere dozzine di lampade per sistema, rendendo quasi impossibile un controllo e un monitoraggio efficaci . Questo punto specifico sarà l'argomento del mio prossimo post, poiché è una delle caratteristiche più cruciali di un sistema UV al fine di garantire una biosicurezza sostenibile dell'acqua.
Per riassumere, il tipo di lampada UV non è un componente a sé stante nel sistema UV. La semplice scelta di un tipo di lampada o di un altro non garantisce che il sistema UV fornisca la biosicurezza richiesta. Il tipo di lampada dovrebbe essere esaminato alla luce del progetto generale e della costruzione del sistema UV assicurandosi che fornisca le condizioni ottimali per il funzionamento della lampada. In Atlantium ci dedichiamo all'uso delle lampade MP. Abbiamo progettato il nostro sistema per ottimizzare completamente la superiorità della disinfezione delle lampade MP, implementato un sofisticato sistema di controllo e monitoraggio per ogni singola lampada del sistema e progettato un meccanismo di amplificazione unico per compensare l'evidente svantaggio nel tasso di conversione, rendendo Atlantium sistemi efficienti dal punto di vista energetico come i sistemi UV LP.
