Fig. 1 : Gli UV-C all'interno dello spettro d'onda elettromagnetico.
Fig . 2 : La curva di distribuzione di energia spettrale per l'azione germicida e la distribuzione di potenza spettrale per lampade UV a bassa e media pressione
EFFETTO DELL'ULTRAVIOLETTO
Quando un microrganismo è esposto a LTV-C i nuclei delle cellule, a causa del processo fotovoltaico, sono modificate a tal punto che la divisione cellulare e quindi la riproduzione sono inibiti.
PRODUZIONE UV-C
La sorgente UV è praticamente un tubo di quarzo fuso, tipicamente di diametro compreso tra 5 e 20 mm e lunghezza tra i 100 ed i 1200 mm. Il gas inerte con cui il tubo viene riempito, fornisce la scarica primaria e la necessaria azione per eccitare e vaporizzare i minuscoli depositi di mercurio all'interno.
La lampada UV a bassa pressione è soltanto capace di produrre linee tra 185 e 254 nm. Un aumento della corrente fornita causa un rapido riscaldamento della lampada che consente alla pressione del mercurio di aumentare per produrre il tipico spettro a media pressione riportato nel diagramma 2.
DOSE ULTRAVIOLETTA
La dose ultravioletta è il prodotto dell'intensità UV (espressa come energia per unità di superficie) con il tempo di residenza.
Quindi:- DOSE = I x T
E' comunemente espressa come 1mJ/cm2=1000 micro Watt secondo/cm2
La minima dose di parete espressa da Willand garantisce successo all'utente. Le dosi medie e cumulative offerte da altri si basano sulle caratteristiche del flusso turbolento che possono anche sparire qualora la portata sia variabile.
Willand raccomanda la giusta dose UV per ogni applicazione tenendo in considerazione la qualità dell'acqua, l'età del tubo ad arco, gli standard industriali e la sfida microbiologica.
RELAZIONE DOSE / DISTRUZIONE
La relazione esistente tra la dose ed il livello di distruzione raggiunto da un microrganismo obiettivo può essere riassunta come segue:
Dove:
N = Numero iniziale di organismi obiettivo
No = Numero di organismi obiettivo dono trattamento
K = Costante associata agli organismi obiettivo
D = Dose
Dalle relazione sovrastante un raddoppio della dose applicata aumenta la distruzione di un fattore 10. Quindi raddoppiando la dose richiesta per una distruzione del 90% si avrà una distruzione del 99% dell'organismo obiettivo. Triplicando la dose di avrà una distruzione del 99.9% dell'organismo obiettivo e così via.
Alcuni valori per una distruzione pari al 99% sono mostrati in figura 3 e la relazione tra dose UV e distruzione è mostrata in figura 4.
FIG. 3. : Dosi richieste - comuni microrganismi
Specie
Dose (mJ/cm2)
Bacillus subtilis (spore) 12.0
Clostridium tetani 4.9
Legionella Pneumophilla 2.04
Pseudonomas aeruginosa 5.5
Streptococcus feacalis 4.5
Hepatitis A virus 11.0
Hepatitis Poliovirus 12.0
Saccharomyces cervisiae 6.0
Infectious pancreatic necrosis 60.0
FIG. 4. : E.coli (indicatore patogeno trasportato dall'acqua) DOSE = 5.4 mJ/cm2
Dose mJ/cm2 Riduzione nel numero di organismi viventi
5.4 90.0%
10.8 99.0%
16.2 99.9%
21.6 99.99%
27.0 99.999%
APPLICAZIONI
DISINFEZIONE
•LIQUIDI :- Acqua, sciroppo, emulsioni, brine.
•SUPERFICI :- Pacchi, catene di montaggio, cibo, superfici di lavorazione.
•GAS/ARIA :- Preparazione del cibo, stanze pulite, condizionamento dell'aria.
REAZIONI FOTOCHIMICHE
•OSSIDAZIONE:- Riduzione del TOC, distruzione dell'ozono, rimozione del cloro.
•CATALISI :- Abbattimento dei pesticidi, trattamento effluenti, recupero del terreno.
•DEODORIZZAZIONE:- Fognature ed emissioni industriali.
TUBI AD ARCO A MEDIA ED ALTA PRESSIONE
Le potenze vanno da 0.4 kW a 7.0 kW con una capacità di trattamento massina di 600 m3/ora con una singola lampada.
L'uscita ad elevata energia è ugualmente efficace sia con fluidi caldi che freddi.
L'ampio spettro di uscita agisce più efficacemente rispetto alle lampade a bassa pressione su portate > 13 m3/ora. La conversione da potenza in ingresso ad uscita biocida è > 15%.
La durata delle lampade varia tra 4000 e 800 ore a seconda delle condizioni operative.
Uno spettro pieno in uscita 185 -180 nm è disponibile per reazioni fotochimiche.
LAMPADE A BASSA PRESSIONE
Ideali per situazioni con basse portate con alimentazioni comprese tra 15 e 200 W.
Uscita singola a lungezza d'onda 254 nm.
Conversione a UV-C tipicamente compresa tra 30 e 35%.
Lampade 120-200 W non sono alterate dalla temperatura dell'acqua.
CAMERE DI IRRADIAZIONE
Il processo di disinfezione implica l'esposizione di fluidi con contaminazione microbiologica ad una sorgente UV che è montata centralmente in una camera di irradiazione.
Lenntech ritiene che un corretto design della camera gioca un ruolo significativo per una disinfezione efficace e a tal fine la modellazione al computer è usata per stabilire il flusso turbolento, che assicura buona miscelazione ed esposizione bilanciata a flusso alto e basso e corretto tempo di residenza.
I sistemi UV di Lenntech garantiscono una dose UV alla parete, per tutta la durata della lampada. Ciò protegge il processo da un possibile trattamento inadeguato che può portare ad un corto circuito quando sono usate dosi medie e cumulative.
Una rifinitura interna di elevata qualità consente di evitare zone d'ombra e altre trappole battericide.
Le camere standard sono dotate di porte di campionamento, dreni e prese d'aria.
L'orientazione all'ingresso ed all'uscita, le dimensioni e le estremità rientrano tra le specifiche del cliente per facilitare l'installazione.
CONFIGURAZIONE CON TUBO AD ARCO SINGOLO
La configurazione ad arco singolo aumenta notevolmente le prestazioni. Una lampada ad elevata intensità è in grado di disinfettare fino a 600 m3/ora. Il monitoraggio dell'intensità UV è positivo, semplice, efficace e collaudato.
Design di tubi multipli che sfruttano più lampade UV a bassa pressione alloggiate in una camera presentano sia problemi idraulici e meccanici. La manutenzione richiede tempo e soldi. Sono necessari diaframmi per introdurre turbolenza e attraverso il loro effetto ombreggiante è possibile che l'acqua non trattata attraversi la camera protetta dal monitor
MONITORAGGIO DELL'INTENSITA' UV
I monitor per l'intensità Willand rispondono alla lice UV-C. Il monitor costituisce una garanzia di corretto funzionamento con un efficace uscita. Quando viene raggiunto il limite soglia di uscita UV-C viene avvaito un allarme. L'uscita del monitor può essere collegata ad unità BEM o PLC per assicurare funzionamento ottimale dell'impianto.
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