Đèn UV diệt khuẩn
Đèn UV diệt khuẩn có khả năng diệt khuẩn mạnh nước có chứa vi khuẩn, vi rút và có thể chống lại có hiệu quả các động vật nguyên sinh như u nang Giardia lamblia hoặc cryptosporidium ocysts. Chính vì hiệu quả diệt khuẩn cao nên đèn UV diệt khuẩn đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp dược phẩm, mỹ phẩm, đồ uống, điện tử.
Nguyên tắc của đèn UV diệt khuẩn
Bức xạ UV có 3 vùng bước sóng: UV-A, UV-B, UV-C (sóng ngắn, có đặc tính diệt khuẩn để khử trùng. Đèn UV diệt khuẩn áp suất thấp giống như đèn huỳnh quang tạo ra tia UV trong phạm vi 254 nm. Những đèn này có chứa thủy ngân và một loại khí trơ như argon. Theo truyền thống hầu hết các đèn UV huỳnh quang thủy ngân là loại được gọi là áp suất thấp vì chúng hoạt động ở áp suất tương đối thấp của thủy ngân, áp suất hơi tổng thể thấp khoảng 2mbar, nhiệt độ bên ngoài thấp. Những đèn này phát ra bức xạ UV gần như đơn sắc ở bước sóng 254nm nằm trong phạm vi tối ưu để hấp thụ năng lượng UV bởi axit nucleic (khoảng 240 -280 nm).
Trong những năm gần đây đèn UV diệt khuẩn áp suất trung bình hoạt động ở áp suất, nhiệt độ và mức năng lượng cao hơn nhiều và phát ra phổ rộng năng lượng UV cao hơn trong khoảng từ 200 – 320nm đã xuất hiện. Tuy nhiên đối với khử trùng nước uống bằng đèn UV diệt khuẩn ở cấp độ gia đình sử dụng đèn áp suất thấp là phù hợp do công suất thấp hơn, nhiệt độ thấp hơn và chi phí thấp hơn trong khi đem lại hiệu quả diệt khuẩn cao.
Hầu hết các vi sinh vật bị ảnh hưởng bởi bức xạ khoảng 260 nm, bức xạ UV nằm trong phạm vi thích hợp cho hoạt động diệt khuẩn. Đèn UV diệt khuẩn tạo ra bức xạ trong phạm vi 185nm có hiệu quả đối với vi sinh vật và cũng làm giảm tổng lượng cacbon hữu cơ TOC trong nước.
Đèn UV diệt khuẩn hoạt động như thế nào
Đèn UV diệt khuẩn tiêu diệt các vi sinh vật bằng cách thay đổi DNA trong các tế bào và cản trở sinh sản. Đèn UV diệt khuẩn không loại bỏ các vi sinh vật ra khỏi nước mà chỉ làm bất hoạt chúng.
Hiệu quả của quá trình diệt khuẩn này phụ thuộc vào
- Thời gian tiếp xúc
- Cường độ đèn
- Thông số chất lượng nước : Độ đục của nước, chất rắn lơ lửng, độ màu, hàm lượng sắt, mangan, độ PH của nước.
Để hiệu quả khử trùng tối ưu, nước phải được xử lý trước khi đưa qua đèn UV diệt khuẩn. Chất lượng nước phải đảm bảo đạt:
| Độ đục | 5 FTU hoặc 5 NTU |
| Chất rắn lơ lửng (Khuyến nghị 5 -10 micron | <10 mg/l |
| Độ màu | Không |
| Sắt | <0,3 mg/l |
| Mangan | <0,05 mg/l |
| PH | 6,5 – 9,5 |
Chính vì yêu cầu chất lượng như vậy nên đèn UV diệt khuẩn thường được bố trí ở công đoạn cuối cùng của một loạt quy trình xử lý nước sau công đoạn lọc màng thẩm thấu ngược, làm mềm hoặc lọc.
Đèn Uv diệt khuẩn phải được đặt càng gần điểm sử dụng càng tốt vì bất kỳ phần nào của hệ thống ống nước đều có thể bị nhiễm khuẩn.
Vì vậy tốt nhất cần khử trùng đường ống nước bằng clo trước khi sử dụng đèn UV diệt khuẩn
Thời gian tiếp xúc được tính bằng microwatt-giây trên mỗi cm2. Bộ Y tế và Dịch vụ nhân sinh Mỹ đã thiết lập thời gian tiếp xúc tối thiểu là 16.000 mufwatt-giây/cm2.
Hầu hết các loại đèn UV diệt khuẩn có có cường độ đèn 30000 – 50000 Drakewatt-giây/cm2
Cường độ đèn giảm dần theo thời gian sử dụng vì vậy việc thay thế đèn, vệ sinh và tiền xử lý nước là cần thiết để đảm bảo hiệu quả khử trùng nước lâu dài
Đèn UV diệt khuẩn nên được trang bị thiết bị để cảnh báo cho người sử dụng khi cường độ đèn giảm xuống dưới phạm vi diệt khuẩn.
Đèn UV diệt khuẩn với các bức xạ UV không cải thiện mùi vị, mùi hoặc độ trong của nước. Quá trình khử trùng chỉ diễn ra bên trong đèn UV diệt khuẩn và không có chất khử trùng còn lại trong nước nên vi khuẩn có thể xuất hiện trở lại sau khi nước được đưa vào hệ thống phân phối.
Tỷ lệ vi sinh vật bị phá hủy do đèn UV diệt khuẩn phụ thuộc vào cường độ của tia UV, thời gian tiếp xúc, chất lượng nước thô và việc bảo trì thiết bị đúng cách.
Nếu hàm lượng khoáng chất tích tụ cao bám trên đèn và ống thạch anh, hoặc nước có độ đục cao sẽ làm giảm cường độ đèn và làm giảm hiệu quả xử lý diệt khuẩn nước.
Ở liều lượng đủ cao, tất cả các mầm bệnh trong nước đều bị bất hoạt bởi bức xạ UV.
Thứ tự bất hoạt vi sinh vật với liều UV >99,9% là vi khuẩn thực vật và ký sinh trùng protozoan Cryptosporidium parvum và Grardia lamblia ở liều thấp (1 – 10 mJ/cm2), vi rút và bào tử vi khuẩn ở liều cao (30 – 150 mJ/cm2).
Hầu hết các đèn UV diệt khuẩn áp suất thấp có thể dễ dàng đạt được liều bức xạ UV 50 -150mJ/cm2 trong nước chất lượng cao do đó khử trùng đạt hiệu quả đối với tất cả các mầm bệnh trong nước.
Tuy nhiên các chất hữu cơ hòa tan chẳng hạn như chất hữu cơ tự nhiên một số chất vô cơ hòa tan như sắt, sulfit và nitrit, chất lơ lửng ( các hạt và độ đục của nước) sẽ hấp thụ bức xạ UV hoặc che chắn vi khuẩn khỏi bức xạ UV khiến hiệu quả bức xạ của đèn UV diệt khuẩn giảm mạnh.
Một mối quan tâm khác khi sử dụng đèn UV diệt khuẩn là khả năng vi khuẩn và các tế bào vi khuẩn khác sửa chữa thiệt hại do tia cực tím gây ra và khôi phục sự lây nhiễm, hiện tượng này được gọi là tái hoạt động.
Tia UV bất hoạt vi khuẩn chủ yếu bằng cách thay đổi hóa học axit nucleic. Các tổn thương hóa học do tia cực tím có thể được sửa chữa bằng các cơ chế enzyme của tế bào. Do đó để đạt hiệu quả khử trùng tối ưu đòi hỏi phải cung cấp một liều UV để để gây ra mức độ tổn thương axit nucleic lớn hơn từ đó khắc phục hoặc áp đảo các cơ chế sửa chữa DNS
Các loại đèn UV diệt khuẩn
Đèn UV diệt khuẩn điển hình bao gồm: 1 vỏ ống inox, 1 đèn UV, 1 ống thạch anh bao quanh bóng đèn, 1 adaptor đảm bảo nguồn điện ổn định cho đèn và có thể bao gồm 1 thiết bị kiểm soát dòng chảy ngăn nước đi qua bóng đèn quá nhanh nhằm đảm bảo thời gian tiếp xúc bức xạ thích hợp với nước chảy.
Sự khác biệt duy nhất giữa các loại đèn UV diệt khuẩn là sự khác biệt về công suất và kích thước đèn. Công suất đèn UV diệt khuẩn thường được tính bằng GPM dao động từ 0,5 GPM đến vài trăm GPM.
Các loại đèn UV diệt khuẩn: Tại đây
Đèn UV diệt khuẩn 29w 8 GPM cs 2m3/h
Làm sạch và bảo trì đèn UV diệt khuẩn
Vì bức xạ UV phải tiếp xúc được với vi khuẩn để làm bất hoạt chúng nên đèn UV và ống thạch anh phải được làm sạch thường xuyên. Làm sạch qua đêm bằng dung dịch natri hydrosulfite 0,15% hoặc axit citric có thể làm sạch các màng bám trên đèn và ống thạch anh.
Đèn UV diệt khuẩn được thiết kể để hoạt động liên tục và chỉ nên ngừng hoạt động nếu không cần xử lý. Cần vài phút để khởi động đèn trước khi sử dụng lại sau khi tắt.
Ngoài ra hệ thống đường ống nước nên được rửa kỹ sau một thời gian không sử dụng.
Bất cứ khi nào hệ thống được bảo dưỡng toàn bộ hệ thống ống nước phải được khử trùng bằng hóa chất clo trước khi đưa vào hệ thống đèn UV để khử trùng.
Đèn UV diệt khuẩn sẽ mất dần hiệu quả khi sử dụng nên cần được vệ sinh làm sạch thường xuyên và thay thế bóng đèn ít nhất 1 năm một lần.
Nước được xử lý phải được theo dõi vi khuẩn coliform và dị dưỡng hàng tháng ít nhất 6 tháng đầu sử dụng thiết bị. Nếu những sinh vật này có mặt trong nước sau khi sử dụng đèn, cần kiểm tra cường độ đèn và khử trùng đường ống nước bằng clo
