Desinfectie met Ultraviolet Licht

Inhoud:

- Effecten van Ultraviolet
- UV-C productie
- Ultraviolet Dosis
- Relatie Dosis/Destructie
- Toepasssing
- Midden en hoge druk ontladingsbuizen
- Lage druk lampen
- Bestralings-behuizingen
- Configuratie met Enkele ontladingsbuis
- UV Intensiteit Meten
- Formaat kiezen

In de afgelopen 100 jaar is in de wetenschap het besef doorgedrongen dat ultraviolet (UV) licht, een onderdeel van het electromagneisch spectrum, het vermogen heeft om bacteriën te doden.

De specifieke golflengte die verantwoordelijk is voor dit effect, bevindt zich tussen 240 - 280 nanometer (nm) met een piek bij 265 nm. Dit spectrum wordt ook wel UV-C genoemd.

Fig. 1 - UV-C in het spectrum van electromagnetische straling.

Fig. 2 - onderverdeling van de energie die per golflengte beschikbaar is voor het doden van bacteriën, voor lage en hoge druk UV lampen.

Boven

EFFECT VAN ULTRAVIOLET

Wordt een micro-organisme blootgesteld aan UV-C, dan worden via fotolytische processen de celkernen beïnvloed. Als gevolg daarvan kunnen celdeling, en daarmee vermenigvuldiging, niet meer plaatsvinden.

UV-C PRODUCTIE

Ultraviolet wordt geproduceerd d.m.v. een met silica kwarts gevulde buis, gewoonlijk met l5mm - 25mm diameter en 100mm-1200mm lengte. Deze buis is gevuld met een inert gas en een kleine hoeveelheid kwik.

De lage druk UV lamp kan uitsluitend pieken bij 185nm en 254 nm produceren. Een verhoging van de stroomsterkte zorgt ervoor dat de UV lamp snel opwarmt, waarbij de kwikdruk toeneemt en het medium pressure (MP) spectrum wordt verkregen zoals is weergegeven in Figuur 2.

Boven

ULTRAVIOLET DOSIS

De UV dosis is het product van de UV intensiteit (uitgedrukt in energie per oppervlakte) en verblijftijd.

Er geldt: DOSIS = I x T

Dit wordt gewoonlijk uitgedrukt als 1 mJ/cm2 = 1000 micro Watt second/cm2

De minimale dosis uitgedrukt door Willand garandeert de gebruiker de juiste werking. Gemiddelde en cumilatieve doses die door anderen zijn gegeven gaan uit van een turbulente stroom. Daarvan hoeft geen sprake te zijn, met name als er sprake is van een variablele stroom.

Willand geeft voor elke toepassing een aanbevolen dosis UV, waarbij rekening wordt gehouden met de waterkwaliteit, de leeftijd van de ontladingsbuis, de eisen voor de industrie en de microbiologische voorschriften.

Boven

RELATIE DOSIS / DESTRUCTIE

Het verband tussen de dosis en het effect ervan op miscro-organismen kan als volgt worden samengevat:

N/N_o = e^-KD

Waarbij:
N = Oorspronkelijke hoeveelheid van het te bestrijden organisme
No = Hoeveelheid organisme na de behandeling
K = Constante afhankelijk van het organisme
D = Dosis

Uit de bovenstaande relatie volgt dat bij een verdubbeling van de dosis, het effect wordt vertienvoudigd. Wordt dus de dosis die nodig is voor een 90% reductie van micro-organismen verbubbeld, dan volgt een reductie van 99%. Een verdrievoudiging leidt tot 99.9% reductie.

Fig. 3 toont enkele waarden voor 90% reductie. De relatie tussen UV dosis en destructie is in Fig. 4 weergegeven.

Fig. 3 - DOSIS BENODIGD VOOR ENKELE VEEL VOORKOMENDE MICRO-ORGANISMEN

Fig. 4 - E.coli (Waterborne indicator Pathogeen) DOSIS = 5.4 mJ/cm2

Boven

TOEPASSINGEN

DESINFECTIE

• VLOEISTOFFEN: water, stroop, emulsies, pekel.
• OPPERVLAKTEN: verpakking, transportbanden, voedsel, werkoppervlak.
• GASSEN/LUCHT: voedselbereiding, clean rooms, air conditioning.

FOTOCHEMISCHE REACTIES

• OXIDATIE: TOC reductie, ozone destructie, verwijdering chlorine.
• CATALYSATOREN: verwijdering pesticide, behandeling van afvoerwater, grond herstel.
• ONTGEURING: afvalwater en industriële uitstoot.

Boven

MIDDEN EN HOGE DRUK ONTLADINGSBUIZEN

Vermogen tussen 0.4kW en 7.0kW met een maximum behandelingscapaciteit van 600 m3/uur per lamp.

De hoge energieproductie is bij warme als koude vloeistoffen even effectief.

Het brede spectrum is efficiënter bij dan dat van lampen met een lage druk bij een debiet groter dan 13 m3/uur. De opbrengst van bruikbare straling ten opzichte van het totale energieverbruik ligt boven de 15%.

De levensduur van de ontladingsbuizen ligt tussen 4000 - 8000 uur afhankelijk van de condities.

Het volledige spectrum tussen 185 - 480 nm is beschikbaar voor fotochemische reacties.

Boven

LAMPEN BIJ LAGE DRUK

Ideaal in het geval van kleine debieten met energiebehoefte tussen van 15w tot 200w.

Specifieke golflengte van 254 nm.

Conversie richting UV-C gewoonlijk 30% - 35%.

120 - 200 watt lampen worden niet beïnvloed door de watertemperatuur.

Boven

BESTRALINGS-BEHUIZINGEN

In het proces van desinfectie worden vloeistoffen met een bepaalde hoeveelheid microbiologische vervuiling, blootgesteld aan een UV lamp die centraal in een behuizing geplaatst is.

Lenntech meent dat een juist ontwerp van de behuizing een belangrijke eis is voor effectieve desinfectie. Daarom worden computermodellen ingezet voor het garanderen van een turbulente stroming. Hierdoor ontstaat optimale menging en gebalanceerde contacttijd.

Lenntech ontwerpt UV systemen zo dat de minimale dosis wordt bereikt, ook aan de wand en ook aan het einde van de levensduur van de lamp. Dit voorkomt problemen die zouden kunnen ontstaan als er met gemiddelde waarden zou worden gewerkt.

Een zorgvuldige afwerking voorkomt er schaduwen ontstaan of andere plaatsen waar bacteriën buiten bereik zijn.

De behuizingen zijn standaard voorzien van openingen voor het nemen van monsters, afvoer- en  luchtventiel.

De plaats van de in- en uitgangen, grootte en eindafwerkingen zijn door de klant te bepalen om de installatie zo gemakkelijk mogelijk te maken.

Boven

CONFIGURATIE MET ENKELE STRALINGSBUIS

Het gebruik van een enkele buis vergroot de prestaties aanzienlijk. Een lamp met hoge intensiteit kan tot 600 m3/uur desinfecteren. Het regelen van de UV intensitieit is eenvoudig, effectief en heeft zich al uitgebreid bewezen.

Systemen met meerdere buizen die gebruik maken van meerdere lage druk lampen in een enkele behuizing leveren zowel hydraulische als mechanische problemen op. Onderhoud kost veel tijd en is duur. Er zijn interne schotten nodig om tot een turbulente stroming te komen, en door de schaduw die deze veroorzaken is het mogelijk dat onbehandeld water het systeem verlaadt.

Boven

UV INTENSITEIT METEN

De Willand controle-apparatuur voor het meten van de intensitiet reageert op UV-C. De apparatuur zorgt ervoor dat kan worden gecontroleerd of de apparatuur efficiënt draait. Op het moment dat de UV-C een ondergrens bereikt wordt er een alarm geactiveerd. De meter kan worden gekoppeld aan BEM of PLC systemen om te garanderen dat het proces optimaal wordt uitgevoerd.

Boven

FORMAAT KIEZEN

Om er zeker van te zijn dat klanten worden voorzien van de apparatuur die het beste aansluit bij hun wensen, adviseren wij contact op te nemen met Lenntech om een afspraak te maken met een Lenntech consulent.

Om de juiste grootte te bepalen is onder andere nodig:

1. Grootste flow rate (liter per seconde of gallons per minuut).

2. Een monster van de vloeistof om de transmissie te bepalen.

3. Microbiologische test.

4. Benodigde eisen aan de vloeistof na UV behandeling.

Alle informatie die wordt aangeleverd wordt vertrouwelijk behandeld.