Hier is een vraag die vaak wordt besproken in de UV-wereld: wat is het betere UV-lamptype voor waterdesinfectie: middelhoge druk of lagedruklamp? Zoals alles in het leven, heeft elk voor- en nadelen waarmee rekening moet worden gehouden in het licht van operationele vereisten. In deze post zal ik drie van de belangrijkste factoren onderzoeken om te bepalen welke UV-lamp het meest geschikt is voor uw werking.
Zoals de titel van dit bericht al doet vermoeden, zijn er twee UV-lamptypen die het meest worden gebruikt in UV-systemen: lampen met gemiddelde druk en lage druk. (De druk heeft betrekking op de kwik-gasdruk in de lamp).
Lagedruklampen zijn langwerpige lampen - ongeveer een meter lang - met een laag vermogen per lamp (variërend tussen 30-600W). Voor desinfectiedoeleinden zenden lagedruklampen een monochromatische golflengte van 253,7nm (254nm) uit bij hoge intensiteit.
Middendruklampen zijn aanzienlijk korter dan lagedruklampen, met een hoog vermogen per lamp (normaal gesproken variërend tussen 1-12 kW). Middendruklampen zenden een brede kiemdodende golflengte uit tussen 200-320nm bij verschillende intensiteiten. Middendruklampen zenden ook 254nm golflengte uit, maar niet zo intensief als lagedruklampen.
1. Desinfectie-efficiëntie
254nm gebruikt door lage druk lampen is inderdaad effectieve golflengte tegen micro-organismen DNA. In tegenstelling tot wat conventioneel wordt aangenomen, is het brede kiemdodende bereik van 200-320nm dat door lampen met gemiddelde druk wordt gebruikt echter effectiever en bereikt het aanzienlijk betere desinfectieresultaten bij dezelfde UV-dosisniveaus. Hoe is dat mogelijk?
Lagedruklampen zenden UV-licht uit in de buurt van de piek van DNA- en RNA-absorptie om micro-organismen te inactiveren. De brede golflengten van medium pressure lampen beïnvloeden het DNA en RNA plus andere biologische moleculen zoals eiwitten en enzymen, waardoor een grotere inactivatie-impact mogelijk is. Een brede kiemdodende golflengte valt micro-organismen op verschillende fronten aan, brengt schade toe aan de essentiële componenten van het micro-organisme en remt het mutatieherstelmechanisme van micro-organismen. Bijvoorbeeld: de absorptiespectra van eiwitten vertonen een maximale piek bij 280 nm, terwijl de peptidebinding in eiwitten een significante absorptie onder 240 nm vertoont. Een ander voorbeeld zijn Cryptosporidium en Bacillus subtilis sporen die het meest efficiënt worden geactiveerd bij 270-271nm, buiten het bereik van lagedruklampen.
Een paar jaar geleden heeft de Amerikaanse Food &Drug Administration (FDA) de Pasteurised Milk Ordinance (PMO) uitgevaardigd die de vervanging van warmte pasteurisatie van water door UV-systemen mogelijk maakte, als ze voldoen aan bepaalde richtlijnen en voorwaarden. Een van de voorwaarden is dat het UV-systeem een UV-dosisniveau moet aantonen: middeldruksystemen moeten 120mJ/cm2 (RED) aantonen, terwijl lagedruksystemen 186mJ/cm2 (RED) moeten aantonen. Waarom zo'n verschil? de FDA baseerde zich op recente studies van verschillende onafhankelijke onderzoeksinstellingen die de hogere desinfectie-effectiviteit van gemiddelde druk aantoonden, die, om een bepaald desinfectieniveau te bereiken, lagere UV-doses kan gebruiken dan lampen met lage druk.
Dit is revolutionair, althans voor de UV-industrie: het betekent dat alle literatuur die bestaat over UV-desinfectie correct is over lagedruklampen, maar onjuist is met betrekking tot lampen met een gemiddelde druk. Het betekent ook dat het al lang bestaande paradigma van lagedruklampen die de meest effectieve UV-lamp voor desinfectie zijn, onbewezen is, met als gevolg dat nu alle grote UV-producenten op de markt naast hun lagedruksystemen middendruksystemen aanbieden.
Bacterieherstel is een ander fenomeen met lagedruklampen en is een bron van voortdurende besmetting in de vistanks. UV-licht op 254nm beschadigt het DNA, maar micro-organismen die worden behandeld door lagedruklampen kunnen zichzelf vaak "repareren" en blijven repliceren alsof ze niet door UV zijn aangetast. Aan de andere kant hebben bacteriën die worden behandeld met lampen met gemiddelde druk minder kans om zichzelf te repareren vanwege de ernstige schade aan verschillende essentiële onderdelen die worden toegebracht door het brede kiemdodende bereik.
Samenvattend hebben lampen met gemiddelde druk een duidelijk desinfectievoordeel ten opzichte van lagedruklampen, waardoor hogere en duurzamere desinfectieniveaus worden bereikt als lage druk voor hetzelfde UV-dosisniveau.
2. Energie-efficiëntie
Lage druk conversieratio, dat is de verhouding tussen kW verbruikt door de lamp naar kiemdodende UV-licht, is normaal gesproken tussen 30-45%. De gemiddelde drukomzettingsratio is ongeveer een derde hiervan, variërend tussen 10-15%. Dit betekent dat voor elke verbruikte kW uv-systemen met lage druk meestal ongeveer 3 keer energiezuiniger zijn dan lampen met gemiddelde druk voor een bepaald te behandelen watervolume. Maar dat is niet altijd het geval:
Atlantium heeft een ingebouwd versterkingsmechanisme ontwikkeld dat het vermogensnadeel van middendruklampen compenseert: een optisch versterkingsontwerp dat UV-fotonen in de desinfectiekamer recyclet en hergebruikt, waardoor ze net zo energiezuinig zijn als hun tegenhangers van lagedruk UV-systemen.
Samenvattend zijn lagedruksystemen meestal energiezuiniger vanwege de betere conversiesnelheid van lagedruklampen. Mediumdruksystemen kunnen dit nadeel echter overwinnen door een versterkingsmechanisme te gebruiken dat de lagere conversiesnelheid van de middendruklamp compenseert. Kijk als klant altijd naar het totale stroomverbruik van het UV-systeem dat nodig is om de gewenste UV-dosis te bereiken.
3. Levensduur van de lamp
Van lagedruklampen is bekend dat ze een langere levensduur hebben dan lampen met gemiddelde druk, variërend van 8.000-16.000 uur, terwijl het gemiddelde drukbereik 4.000-6000 uur is. Op papier zien de lagedruklampen er fantastisch uit, maar zoals altijd moeten we naar deze gegevens kijken in het licht van de daadwerkelijke werking in het veld. Er zijn twee aspecten aan deze vraag:
1. Economisch: de bovengenoemde cijfers vertalen zich gemiddeld in één jaarlijkse lampvervanging voor lagedruklampen en twee jaarlijkse vervanging voor lampen met gemiddelde druk. Aangezien UV-systemen met gemiddelde druk normaal gesproken minder lampen gebruiken dan lage druk, komen de totale jaarlijkse operationele kosten ongeveer gelijk uit. Afhankelijk van het aantal lampen is de weegschaal soms in het voordeel van LP-lampen en soms voor MP. Daarom moet voor elk project op ad-hocbasis een economische analyse worden uitgevoerd.
2. Operationeel: het doel van het UV-systeem is om de juiste UV-dosis te leveren die te allen tijde de bioveiligheid garandeert. Om deze reden moeten lampen worden vervangen op basis van hun werkelijke prestaties. Er zijn veel variabelen die de werkelijke levensduur van een UV-lamp kunnen verkorten of verlengen, waaronder de hoeveelheid ontstekingen, watertemperatuur en zelfs de specifieke productiebatch van de UV-lamp. U hoeft op dit punt niet op mijn woord te geloven: lees gewoon de kleine letters in het blad van elke UV-producent met betrekking tot de levensduur van de lampgarantie. Het is er allemaal. U wilt hier geen risico's aan nemen en als een lamp onder de uitvoering is, moet deze worden vervangen, zelfs als deze de vermelde garantie-uren niet heeft bereikt. Het belangrijkste punt hier is dat de enige manier om er zeker van te zijn dat de UV-lampen op een bepaald moment goed werken, is door een speciale UV-sensor per lamp te hebben die een duidelijke indicatie geeft van de prestaties van elke afzonderlijke lamp. De door de fabrikant opgegeven bedrijfsuren mogen alleen als referentie worden gebruikt. In dit opzicht hebben MP UV-systemen een duidelijk voordeel, omdat ze aanzienlijk minder lampen gebruiken, waardoor het veel gemakkelijker is om elke lamp afzonderlijk te bedienen, in tegenstelling tot LP UV-systemen die tientallen lampen per systeem kunnen hebben, waardoor effectieve controle en bewaking bijna onmogelijk zijn. Dit specifieke punt zal het onderwerp zijn van mijn volgende post, omdat het een van de meest cruciale kenmerken van een UV-systeem is om duurzame waterbioveiligheid te garanderen.
Samenvattend is het TYPE UV-lamp geen op zichzelf staand onderdeel in het UV-systeem. Het kiezen van een of ander lamptype garandeert niet dat het UV-systeem de vereiste bioveiligheid biedt. Het type lamp moet worden onderzocht in het licht van het algemene ontwerp en de constructie van het UV-systeem, zodat het optimale omstandigheden biedt voor de werking van de lamp. Bij Atlantium zetten we ons in voor het gebruik van MP lampen. We hebben ons systeem ontworpen om de desinfectie superioriteit van MP-lampen volledig te optimaliseren, hebben een geavanceerd controle- en bewakingssysteem geïmplementeerd voor elke lamp in het systeem en een uniek versterkingsmechanisme ontworpen om het duidelijke nadeel in de conversieratio te compenseren, waardoor Atlantium-systemen net zo energiezuinig zijn als LP UV-systemen.
