Az UV-sugárzásnak három hullámhosszú zónája van: UV-A, UV-B és UV-C, és ez az utolsó régió, a rövidhullámú UV-C, amely csíraölő tulajdonságokkal rendelkezik a fertőtlenítéshez. A fénycsőre emlékeztető alacsony nyomású higany ívlámpa 254 manométer (nm) tartományban állítja elő az UV-fényt. A nm egymilliárd méter (10^-9 méter). Ezek a lámpák elemi higanyt és inert gázt, például argont tartalmaznak egy UV-adó csőben, általában kvarcban. Hagyományosan a legtöbb higany ívES UV lámpa az úgynevezett "alacsony nyomású" típus, mert viszonylag alacsony higany részleges nyomáson, alacsony általános gőznyomással (kb. 2 mbar), alacsony külső hőmérsékleten (50-100oC) és alacsony teljesítményen működnek. Ezek a lámpák közel monokromatikus UV-sugárzást bocsátanak ki 254 nm hullámhosszon, ami a nukleinsavak UV-energia abszorpciójának optimális tartományában van (kb. 240-280 nm).
Az elmúlt években kereskedelmi forgalomba kerültek a közepes nyomású UV lámpák, amelyek sokkal nagyobb nyomáson, hőmérsékleten és teljesítményszinten működnek, és 200 és 320 nm közötti magasabb UV-energiát bocsátanak ki. Az otthoni ivóvíz háztartási szintű UV-fertőtlenítéséhez azonban az alacsony nyomású lámpák és rendszerek teljesen megfelelőek, sőt előnyben részesítik a közepes nyomású lámpákat és rendszereket. Ez azért van, mert működnek alacsonyabb teljesítmény, alacsonyabb hőmérséklet, és alacsonyabb költséggel, miközben rendkívül hatékony fertőtlenítő több mint elég vizet a napi háztartási használatra. A lámparendszerekkel való UV-fertőtlenítés alapvető követelménye a rendelkezésre álló és megbízható villamosenergia-forrás. Bár az alacsony nyomású higanyos UV lámpafertőtlenítő rendszerek teljesítményigénye szerény, a víz fertőtlenítéséhez elengedhetetlenek a lámpa működéséhez. Mivel a legtöbb mikroorganizmust 260 nm körüli sugárzás befolyásolja, az UV-sugárzás a csíraölő aktivitás megfelelő tartományában van. Vannak UV lámpák, amelyek 185 nm-es tartományban sugárzást termelnek, amelyek hatékonyak a mikroorganizmusokra, és csökkentik a víz teljes szerves szén (TOC) tartalmát is. A tipikus UV-rendszer, mintegy 95 százaléka a sugárzás áthalad egy kvarc üveg hüvely és a kezeletlen vízbe. A víz vékony filmként folyik a lámpa felett. Az üveghüvelyt úgy tervezték, hogy a lámpát körülbelül 104 °F ideális hőmérsékleten tartsa.
UV-sugárzás (Hogyan működik)
Az UV-sugárzás befolyásolja a mikroorganizmusokat azáltal, hogy megváltoztatja a sejtek DNS-ét és akadályozza a szaporodást. Az UV-kezelés nem távolítja el az organizmusokat a vízből, csak inaktiválja őket. Ennek a folyamatnak a hatékonysága összefügg az expozíciós idővel és a lámpa intenzitásával, valamint az általános vízminőségi paraméterekkel. Az expozíciós idő "mikrowatt-másodperc négyzetcentiméterenként" (uwatt-sec/cm^2), és az Egyesült Államok Egészségügyi és Humán Szolgáltatások Minisztériuma legalább 16 000 μwatt-sec/cm^2 expozíciót állapított meg az UV-fertőtlenítő rendszerek esetében. A legtöbb gyártó 30 000-50 000μwatt-sec/cm^2 intenzitású lámpát biztosít. Általában a kólibaktériumok például 7000 μwatt-sec/cm^2 sebességgel pusztulnak el. Mivel a lámpa intenzitása idővel csökken a használat során, a lámpa cseréje és a megfelelő előmosás kulcsfontosságú az UV-fertőtlenítés sikeréhez. Ezenkívül az UV-rendszereket fel kell szerelni egy figyelmeztető eszközzel, amely figyelmezteti a tulajdonost, ha a lámpa intenzitása a csíraölő tartomány alá esik. A következők biztosítják a 30 000 μwatt-sec/cm^2 uv 254 nm alatti mikroorganizmusok inaktiválására szükséges besugárzási időt
Önmagában az UV-sugárzás nem javítja a víz ízét, szagát vagy tisztaságát. Az UV-fény nagyon hatékony fertőtlenítőszer, bár a fertőtlenítés csak az egységen belül fordulhat elő. A vízben nincs maradék fertőtlenítés, hogy inaktiválja azokat a baktériumokat, amelyek túlélhetik vagy bejuttathatják a víz fényforráson való áthaladása után. A megsemmisült mikroorganizmusok százalékos aránya az UV-fény intenzitásától, az érintkezési időtől, a nyers víz minőségétől és a berendezés megfelelő karbantartásától függ. Ha az anyag az üveghüvelyre épül fel, vagy a részecsketerhelés magas, a fényintenzitás és a kezelés hatékonysága csökken. Kellően nagy dózisban az összes vízben lévő enterogén kórokozót inaktiválja az UV-sugárzás. A mikrobiális rezisztencia általános sorrendje (a legkisebbtől a legtöbbig) és a megfelelő UV dózisok kiterjedt (>99,9%) inaktiválás: vegetatív baktériumok és a Cryptosporidium parvum és Giardia lamblia protozoon paraziták kis dózisban (1-10 mJ/cm2) és enterikus vírusok és baktériumspórák nagy dózisban (30-150 mJ/cm2). A legtöbb alacsony nyomású higanylámpa UV fertőtlenítő rendszer kiváló minőségű vízben 50-150 mJ/cm2 UV sugárzási dózist képes elérni, ezért hatékonyan fertőtleníti lényegében az összes vízben terjedő kórokozót. Az oldott szerves anyagok, mint például a természetes szerves anyagok, bizonyos szervetlen oldottak, mint például a vas, a szulfitok és a nitritek, valamint a lebegő anyagok (részecskék vagy zavarosság) elnyelik az UV-sugárzást vagy védik a mikrobákat az UV-sugárzástól, ami alacsonyabb SZÁLLÍTOTT UV-dózist és csökkentett mikrobiális fertőtlenítést eredményez. Egy másik aggodalomra ad okot a mikrobák fertőtlenítése alacsonyabb dózisú UV-sugárzással, a baktériumok és más sejtes mikrobák azon képessége, hogy helyrehozzák az UV által kiváltott károsodást és helyreállítsák a fertőzőképességet, ezt a jelenséget reaktiválásnak nevezik.
Az UV elsősorban a nukleinsavak kémiai megváltoztatásával inaktiválja a mikrobákat. Az UV-indukálta kémiai elváltozások azonban sejtes enzimatikus mechanizmusokkal javíthatók, amelyek közül néhány független a fénytől (sötét javítás), mások pedig látható fényt igényelnek (fotorepair vagy fotoreaktiváció). Ezért a víz optimális UV-fertőtlenítésének eléréséhez elegendő UV-dózisra van szükség ahhoz, hogy nagyobb mennyiségű nukleinsav-károsodást idézzenek elő, és ezáltal leküzdjék vagy túlterheljék a DNS-javító mechanizmusokat.
