In der UV-Welt wird oft die Frage diskutiert: Welcher UV-Lampentyp ist der bessere zur Wasserdesinfektion: Mitteldruck- oder Niederdrucklampe? Wie alles im Leben hat jedes Vor- und Nachteile, die im Lichte der betrieblichen Anforderungen berücksichtigt werden müssen. In diesem Beitrag werde ich drei der Hauptfaktoren untersuchen, um festzustellen, welche UV-Lampe für Ihren Betrieb am besten geeignet ist.
Wie der Titel dieses Beitrags andeutet, gibt es zwei Arten von UV-Lampen, die in UV-Systemen am häufigsten verwendet werden: Mitteldruck- und Niederdrucklampen. (Der Druck bezieht sich auf den Quecksilbergasdruck innerhalb der Lampe).
Niederdrucklampen sind längliche Lampen – etwa einen Meter lang – mit geringer Leistung pro Lampe (zwischen 30-600 W). Zu Desinfektionszwecken emittieren Niederdrucklampen eine monochromatische Wellenlänge von 253,7 nm (254 nm) mit hoher Intensität.
Mitteldrucklampen sind erheblich kürzer als Niederdrucklampen und haben eine hohe Leistung pro Lampe (normalerweise im Bereich von 1-12 kW). Mitteldrucklampen emittieren eine breite keimtötende Wellenlänge zwischen 200-320 nm bei verschiedenen Intensitäten. Mitteldrucklampen emittieren ebenfalls eine Wellenlänge von 254 nm, jedoch nicht so intensiv wie Niederdrucklampen.
1. Desinfektionseffizienz
254 nm, die von Niederdrucklampen verwendet werden, ist in der Tat eine effektive Wellenlänge gegen die DNA von Mikroorganismen. Der breite keimtötende Bereich von 200-320 nm, der von Mitteldrucklampen verwendet wird, ist jedoch entgegen der herkömmlichen Annahme effektiver und erzielt bei gleichen UV-Dosiswerten erheblich bessere Desinfektionsergebnisse. Wie ist das möglich?
Niederdrucklampen emittieren UV-Licht nahe dem Peak der DNA- und RNA-Absorption, um Mikroorganismen zu inaktivieren. Die breiten Wellenlängen der Mitteldrucklampen wirken sich auf die DNA und RNA sowie auf andere biologische Moleküle wie Proteine und Enzyme aus und ermöglichen eine größere Inaktivierungswirkung. Eine breite keimtötende Wellenlänge greift Mikroorganismen an mehreren Fronten an, fügt den wesentlichen Komponenten des Mikroorganismus Schaden zu und hemmt den Mutationsreparaturmechanismus des Mikroorganismus. Beispiel: Die Absorptionsspektren von Proteinen zeigen einen maximalen Peak bei 280 nm, während die Peptidbindung in Proteinen eine signifikante Absorption unterhalb von 240 nm aufweist. Ein weiteres Beispiel sind Cryptosporidium- und Bacillus subtilis-Sporen, die bei 270–271 nm am effizientesten inaktiviert werden, was über den Anwendungsbereich von Niederdrucklampen hinausgeht.
Vor ein paar Jahren hat der US Food&Amp; Die Drug Administration (FDA) hat die Pasteurized Milk Ordinance (PMO) erlassen, die den Ersatz der Wärmepasteurisierung von Wasser durch UV-Systeme erlaubt, wenn diese bestimmten Richtlinien und Bedingungen entsprechen. Eine der Bedingungen ist, dass das UV-System eine UV-Dosisstufe aufweisen muss: Mitteldrucksysteme müssen 120 mJ/cm2 (RED) aufweisen, während Niederdrucksysteme 186 mJ/cm2 (RED) aufweisen müssen. Warum so ein Unterschied? die FDA stützte sich auf aktuelle Studien verschiedener unabhängiger Forschungsinstitute, die die höhere Desinfektionswirksamkeit von Mitteldruckstrahlern belegen, die zum Erreichen eines bestimmten Desinfektionsgrades niedrigere UV-Dosen als Niederdrucklampen verwenden können.
Dies ist zumindest für die UV-Industrie revolutionär: Es bedeutet, dass die gesamte vorhandene Literatur zur UV-Desinfektion über Niederdruckstrahler richtig ist, aber in Bezug auf Mitteldruckstrahler falsch. Dies bedeutet auch, dass das langjährige Paradigma, dass Niederdrucklampen die effektivste UV-Lampe für die Desinfektion sind, nicht bewiesen wurde, so dass heute alle großen UV-Hersteller auf dem Markt neben ihren Niederdrucksystemen auch Mitteldrucksysteme anbieten.
Die Bakterienrückgewinnung ist ein weiteres Phänomen bei Niederdrucklampen und eine Quelle für anhaltende Kontamination in den Fischbecken. UV-Licht bei 254 nm schädigt die DNA, aber Mikroorganismen, die mit Niederdrucklampen behandelt werden, sind oft in der Lage, sich selbst zu „reparieren“ und sich weiter zu replizieren, als wären sie nicht durch UV-Strahlung beeinflusst worden. Auf der anderen Seite sind Bakterien, die mit Mitteldrucklampen behandelt wurden, weniger wahrscheinlich, dass sie sich selbst reparieren, da verschiedene wesentliche Teile durch den breiten keimtötenden Bereich schwer geschädigt werden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Mitteldruckstrahler einen klaren Desinfektionsvorteil gegenüber Niederdruckstrahlern haben und bei gleicher UV-Dosis höhere und nachhaltigere Desinfektionswerte als Niederdruckstrahler erreichen.
2. Energieeffizienz
Die Niederdruckumwandlungsrate, das heißt das Verhältnis zwischen dem von der Lampe verbrauchten kW und dem keimtötenden UV-Licht, liegt normalerweise zwischen 30-45%. Die Umwandlungsrate bei mittlerem Druck beträgt etwa ein Drittel davon und liegt zwischen 10-15%. Dies bedeutet, dass Niederdruck-UV-Anlagen pro verbrauchtem kW bei einer gegebenen zu behandelnden Wassermenge in der Regel etwa dreimal energieeffizienter sind als Mitteldruckstrahler. Aber das ist nicht immer so:
Atlantium hat einen eingebauten Verstärkungsmechanismus entwickelt, der den Leistungsnachteil von Mitteldrucklampen ausgleicht: ein optisches Verstärkungsdesign, das UV-Photonen in der Desinfektionskammer recycelt und wiederverwendet, wodurch sie so energieeffizient sind wie ihre Gegenstücke für Niederdruck-UV-Systeme .
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Niederdrucksysteme aufgrund der besseren Umwandlungsrate von Niederdrucklampen tendenziell energieeffizienter sind. Mitteldrucksysteme können diesen Nachteil jedoch überwinden, indem ein Verstärkungsmechanismus verwendet wird, der die niedrigere Umwandlungsrate der Mitteldrucklampe kompensiert. Achten Sie als Kunde immer auf die Gesamtleistungsaufnahme der UV-Anlage, die erforderlich ist, um die gewünschte UV-Dosis zu erreichen.
3. Lampenlebensdauer
Niederdrucklampen haben bekanntlich eine längere Lebensdauer als Mitteldrucklampen und liegen zwischen 8.000 und 16.000 Stunden, während der Mitteldruckbereich 4.000 bis 6000 Stunden beträgt. Auf dem Papier sehen die Niederdrucklampen fantastisch aus, aber wie immer müssen wir diese Daten im Lichte des tatsächlichen Betriebs im Feld betrachten. Diese Frage hat zwei Aspekte:
1. Wirtschaftlich: Die oben genannten Zahlen entsprechen durchschnittlich einem jährlichen Lampenwechsel für Niederdrucklampen und zwei jährlichen Austausch für Mitteldrucklampen. Da bei Mitteldruck-UV-Systemen normalerweise weniger Lampen verwendet werden als bei Niederdruck-UV-Systemen, fallen die jährlichen Gesamtbetriebskosten in etwa gleich aus. Je nach Lampenanzahl fällt die Skala mal zugunsten von LP-Lampen und mal für MP aus. Daher muss für jedes Projekt auf Ad-hoc-Basis eine wirtschaftliche Analyse durchgeführt werden.
2. Betrieb: Der Zweck des UV-Systems besteht darin, die richtige UV-Dosis zu liefern, die jederzeit die Biosicherheit gewährleistet. Aus diesem Grund sollten Lampen entsprechend ihrer tatsächlichen Leistung ausgetauscht werden. Es gibt viele Variablen, die die tatsächliche Lebensdauer einer UV-Lampe verkürzen oder verlängern können, einschließlich der Anzahl der Zündungen, der Wassertemperatur und sogar der spezifischen Produktionscharge der UV-Lampe. Sie müssen sich in diesem Punkt nicht auf mein Wort verlassen: Einfach lesen die Kleinbuchstaben in jedem UV-Herstellerblatt bezüglich der Garantie für die Lampenlebensdauer. Es ist alles da. Sie möchten in dieser Hinsicht kein Risiko eingehen und wenn eine Lampe leistungsschwach ist, muss sie ersetzt werden, auch wenn sie die angegebenen Garantiezeiten nicht erreicht hat. Der wichtige Punkt hierbei ist, dass die einzige Möglichkeit, sicherzustellen, dass die UV-Lampen zu jeder Zeit richtig funktionieren, darin besteht, einen eigenen UV-Sensor pro Lampe zu haben, der klare Hinweise auf die Leistung jeder einzelnen Lampe gibt. Die vom Hersteller angegebenen Betriebsstunden sollten nur als Referenz verwendet werden. In dieser Hinsicht haben MP-UV-Systeme einen klaren Vorteil, da sie deutlich weniger Lampen verwenden, was die individuelle Steuerung jeder Lampe erheblich erleichtert, im Gegensatz zu LP-UV-Systemen, die Dutzende von Lampen pro System haben können, was eine effektive Steuerung und Überwachung fast unmöglich macht . Dieser spezielle Punkt wird das Thema meines nächsten Beitrags sein, da er eines der wichtigsten Merkmale einer UV-Anlage ist, um eine nachhaltige Wasserbiosicherheit zu gewährleisten.
Zusammenfassend ist der UV-Lampentyp keine eigenständige Komponente im UV-System. Die Wahl des einen oder anderen Lampentyps garantiert nicht, dass das UV-System die erforderliche Biosicherheit bietet. Der Lampentyp sollte im Hinblick auf die Gesamtkonstruktion und Konstruktion des UV-Systems untersucht werden, um sicherzustellen, dass er optimale Bedingungen für den Betrieb der Lampe bietet. Bei Atlantium haben wir uns der Verwendung von MP-Lampen verschrieben. Wir haben unser System entwickelt, um die Desinfektionsüberlegenheit von MP-Lampen vollständig zu optimieren, ein ausgeklügeltes Kontroll- und Überwachungssystem für jede einzelne Lampe im System implementiert und einen einzigartigen Verstärkungsmechanismus entwickelt, um den offensichtlichen Nachteil in der Umwandlungsrate auszugleichen, wodurch Atlantium so energieeffizient wie ND-UV-Systeme.
