La radiación UV tiene tres zonas de longitud de onda: UV-A, UV-B y UV-C, y es esta última región, la UV-C de onda corta, la que tiene propiedades germicidas para la desinfección. Una lámpara de arco de mercurio de baja presión que se asemeja a una lámpara fluorescente produce luz ultravioleta en el rango de 254 manómetros (nm). Un nm es una mil millonésima parte de un metro (10 ^ -9 metro). Estas lámparas contienen mercurio elemental y un gas inerte, como el argón, en un tubo transmisor de rayos ultravioleta, generalmente cuarzo. Tradicionalmente, la mayoría de las lámparas UV de arco de mercurio han sido las denominadas&"GG" de baja presión; tipo, porque operan a una presión parcial de mercurio relativamente baja, baja presión de vapor general (alrededor de 2 mbar), baja temperatura externa (50-100oC) y baja potencia. Estas lámparas emiten radiación ultravioleta casi monocromática a una longitud de onda de 254 nm, que se encuentra en el rango óptimo para la absorción de energía ultravioleta por los ácidos nucleicos (aproximadamente 240-280 nm).
En los últimos años, las lámparas UV de presión media que funcionan a presiones, temperaturas y niveles de potencia mucho más altos y emiten un amplio espectro de energía UV superior entre 200 y 320 nm se han vuelto disponibles comercialmente. Sin embargo, para la desinfección UV del agua potable en el hogar a nivel doméstico, las lámparas y sistemas de baja presión son totalmente adecuados e incluso preferidos a las lámparas y sistemas de presión media. Esto se debe a que operan a menor potencia, menor temperatura y menor costo, mientras que son altamente efectivos para desinfectar agua más que suficiente para el uso doméstico diario. Un requisito esencial para la desinfección UV con sistemas de lámparas es una fuente de electricidad disponible y confiable. Si bien los requisitos de energía de los sistemas de desinfección de lámparas UV de mercurio de baja presión son modestos, son esenciales para que la lámpara funcione para desinfectar el agua. Dado que la mayoría de los microorganismos se ven afectados por la radiación alrededor de 260 nm, la radiación ultravioleta se encuentra en el rango apropiado para la actividad germicida. Hay lámparas UV que producen radiación en el rango de 185 nm que son efectivas sobre los microorganismos y también reducirán el contenido de carbono orgánico total (COT) del agua. Para un sistema UV típico, aproximadamente el 95 por ciento de la radiación pasa a través de una manga de vidrio de cuarzo y llega al agua sin tratar. El agua fluye como una fina película sobre la lámpara. La funda de vidrio está diseñada para mantener la lámpara a una temperatura ideal de aproximadamente 104 ° F.
Radiación ultravioleta (cómo funciona)
La radiación ultravioleta afecta a los microorganismos alterando el ADN de las células e impidiendo la reproducción. El tratamiento UV no elimina los organismos del agua, simplemente los inactiva. La efectividad de este proceso está relacionada con el tiempo de exposición y la intensidad de la lámpara, así como con los parámetros generales de calidad del agua. El tiempo de exposición se informa como" microvatios-segundos por centímetro cuadrado" (uwatt-seg / cm ^ 2), y el Departamento de Salud y Servicios Humanos de EE. UU. ha establecido una exposición mínima de 16 000 µwatt-seg / cm ^ 2 para los sistemas de desinfección UV. La mayoría de los fabricantes proporcionan una intensidad de lámpara de 30.000-50.000 µwatt-seg / cm ^ 2. En general, las bacterias coliformes, por ejemplo, se destruyen a 7.000 µwatt-seg / cm ^ 2. Dado que la intensidad de la lámpara disminuye con el tiempo con el uso, el reemplazo de la lámpara y el tratamiento previo adecuado son claves para el éxito de la desinfección UV. Además, los sistemas UV deben estar equipados con un dispositivo de advertencia para alertar al propietario cuando la intensidad de la lámpara cae por debajo del rango germicida. A continuación se indica el tiempo de irradiación necesario para inactivar completamente varios microorganismos por debajo de 30.000 µwatt-seg / cm ^ 2 dosis de UV 254 nm
Utilizada sola, la radiación ultravioleta no mejora el sabor, el olor ni la claridad del agua. La luz ultravioleta es un desinfectante muy eficaz, aunque la desinfección solo puede ocurrir dentro de la unidad. No hay desinfección residual en el agua para inactivar las bacterias que pueden sobrevivir o introducirse después de que el agua pasa por la fuente de luz. El porcentaje de microorganismos destruidos depende de la intensidad de la luz ultravioleta, el tiempo de contacto, la calidad del agua cruda y el mantenimiento adecuado del equipo. Si se acumula material en la funda de vidrio o la carga de partículas es alta, la intensidad de la luz y la eficacia del tratamiento se reducen. En dosis suficientemente altas, todos los patógenos entéricos transmitidos por el agua son inactivados por la radiación ultravioleta. El orden general de resistencia microbiana (de menor a mayor) y las correspondientes dosis de UV para la inactivación extensa (GG gt; 99,9%) son: bacterias vegetativas y los parásitos protozoarios Cryptosporidium parvum y Giardia lamblia en dosis bajas (1-10 mJ / cm2) y virus entéricos y esporas bacterianas a dosis elevadas (30-150 mJ / cm2). La mayoría de los sistemas de desinfección UV con lámparas de mercurio de baja presión pueden alcanzar fácilmente dosis de radiación UV de 50-150 mJ / cm2 en agua de alta calidad y, por lo tanto, desinfectar de manera eficiente prácticamente todos los patógenos transmitidos por el agua. Sin embargo, la materia orgánica disuelta, como la materia orgánica natural, ciertos solutos inorgánicos, como el hierro, los sulfitos y los nitritos, y la materia en suspensión (partículas o turbidez) absorberán la radiación ultravioleta o protegerán a los microbios de la radiación ultravioleta, lo que dará como resultado dosis de radiación ultravioleta más bajas Desinfección microbiana reducida. Otra preocupación acerca de la desinfección de microbios con dosis más bajas de radiación ultravioleta es la capacidad de las bacterias y otros microbios celulares para reparar el daño inducido por los rayos ultravioleta y restaurar la infectividad, un fenómeno conocido como reactivación.
Los rayos UV inactivan los microbios principalmente al alterar químicamente los ácidos nucleicos. Sin embargo, las lesiones químicas inducidas por los rayos UV pueden repararse mediante mecanismos enzimáticos celulares, algunos de los cuales son independientes de la luz (reparación oscura) y otros requieren luz visible (fotorreparación o fotorreactivación). Por lo tanto, lograr una desinfección óptima del agua por UV requiere administrar una dosis de UV suficiente para inducir mayores niveles de daño de ácido nucleico y, por lo tanto, superar o abrumar los mecanismos de reparación del ADN.
