UV jednotky se středotlakými nebo nízkotlakými lampami: co je lepší?

Ultrafialové technologie existují již více než století – široce se používají k dezinfekci vody, vzduchu a povrchové úpravě.

Princip činnosti je založen na schopnosti UV záření způsobovat fotochemické přeměny v ozařovaném prostředí. Například při úpravě vody způsobuje ultrafialové záření nevratné poškození patogenních mikroorganismů, což vede k jejich smrti.

TLAK: střední VS nízký

U bazénů se používají instalace s ultrafialovými rtuťovými výbojkami s nízkým a středním tlakem – a lví podíl na trhu bazénů zaujímají instalace s nízkotlakými výbojkami. Hlavním rozdílem mezi těmito lampami je emisní spektrum. Nízkotlaké výbojky vydávají 95 % energie při vlnové délce 253,7 nm – proto se jim říká jednobarevné. Středotlaké výbojky mají široký rozsah, vyzařují na vlnových délkách v rozsahu od 200 do 400 nm. Nízký nebo střední tlak v tomto případě znamená tlak plynného prostředí uvnitř lampy.

Lampy mají různé účinky na mikroorganismy. Záření z nízkotlakých výbojek je úzce cílené a ovlivňuje pouze DNA buněk, blokuje jejich schopnost dělení, což nakonec vede k jejich smrti. Středotlaké lampy kromě DNA ničí i buněčné membrány, čímž dochází k nevratnému poškození.

Je známo, že bakterie mají schopnost fotorekombinace – a i když je DNA poškozena, jsou schopny „opravovat“ poškozené oblasti. Teoreticky tedy nemusí záření UV lamp o vlnové délce 254 nm stačit pro spolehlivou dezinfekci kvůli potenciální rekombinaci a obnově bakterií v „fázi tmy“, když nejsou vystaveny záření. Výrobci UV zařízení se středotlakými výbojkami na to často poukazují a prezentují to jako konkurenční výhodu.

Ale ve skutečnosti je problém fotorekombinace mikroorganismů pro bazény téměř irelevantní, protože UV ošetření v bazénech se téměř nikdy nepoužívá samostatně, ale vždy v kombinaci, obvykle s chlorací.

Proto i přes tyto rozdíly můžeme říci, že z hlediska dezinfekce jsou oba typy svítilen účinností srovnatelné.

<b>Jaký je rozdíl?</b>

Výhody středotlakých lamp se projeví v bazénech využívajících chlór.

Bakterie a viry nejsou zdaleka jediným problémem v bazénu. Koupající se vnášejí velké množství nečistot, které při reakci s chlórem tvoří sekundární dezinfekční produkty. Významnou část z nich tvoří chloraminy – sloučeniny chloru s dusíkatými sloučeninami, které jsou součástí biologických tekutin – potu a moči.

Hromadění chloraminů (a zejména trichloraminu) ve vodě a vzduchu bazénů je častou příčinou stížností návštěvníků bazénů na nepříjemný zápach, alergie a podráždění sliznic. Řada studií navíc spojuje chloraminy se vznikem astmatu a dalších respiračních onemocnění. Právě chloraminy tvoří indikátor vázaného chloru, který je nyní zařazen do průmyslového kontrolního programu pro bazény podle SP 2.1.3678-20 a podléhá povinnému sledování.

Chloraminy se ničí působením UV záření v rozsahu 300-400 nm, proto jsou ultrafialové instalace se středotlakými výbojkami účinným nástrojem v boji proti chloraminu. Optimální vlnové délky pro absorpci chloraminů:

• Monochloramin – 245 nm
• Dichloramin – 297 nm
• Trichloramin – 260 a 340 nm

Proto je problém chloraminů u venkovních bazénů v horkém slunečném klimatu vlastně irelevantní – chloraminy (zejména di- a trichloramin) se ničí vlivem slunečního záření, které obsahuje i UV záření (290 – 400 nm).

Ultrafialové záření z nízkotlakých lamp, které vyzařují na vlnové délce 254 nm, ovlivňuje pouze monochloramin, což vede k akumulaci di- a trichloraminu.

Pro snížení hladiny kombinovaného chloru (chloraminů) v bazénové vodě na požadované hodnoty (méně než 0,2 mg/l) musí dávka UV záření odpovídat 60 mJ/cm2.

<b>A co chlór?</b>

Mezi otázkami, které se často týkají majitelů a provozovatelů bazénů, je, jak chlór interaguje s ultrafialovým světlem? Má jejich kombinované použití vliv na spotřebu chlórových činidel? Záleží na typu lampy?

Chlornanový iont a kyselina chlorná, na které se chlornan sodný ve vodě rozkládá a které společně tvoří indikátor volného chloru, aktivně absorbují ultrafialové záření, zejména v rozsahu 300-400 nm. Proto se v otevřených bazénech chlor rychle „rozkládá“ slunečním zářením, které, jak si pamatujeme, má záření v oblasti UV (290 – 400 nm).

Chlornanový iont a kyselina chlorná se vlivem UV záření přeměňují na vysoce aktivní částice – chlorový radikál, OH* radikál. Tyto částice se také podílejí na procesu dezinfekce a oxidace organických nečistot, zlepšují kvalitu úpravy vody.

Kombinací UV záření s chlórem tak majitel bazénu dostává kvalitnější vodu a v případě středotlakých lamp řeší i problémy s chloraminy, ale ano, spotřeba chloru se může zvýšit. To je typičtější pro středotlaké výbojky. V tomto případě dávka záření přímo ovlivňuje množství absorbovaného chlóru – čím je vyšší, tím přirozeně více chlóru uniká. Některé studie [1] uvádějí ztráty asi 0,1 mg/l celkového chloru při úpravě vody dávkou až 40 mJ/cm2 (takové údaje poskytuje US EPA – Ultraviolet Desinfection Guidance Manual for the Final Long Term 2 Enhanced Pravidlo pro úpravu povrchové vody) .

Je však třeba dodat, že množství nečistot ve vodě ovlivňuje spotřebu chlóru mnohem silněji, což je zase dáno složením zdrojové vody, počtem koupajících se a zátěží bazénu a kvalitou filtrace. Vzhledem k tomu, že chlór je dosti neselektivní a reaguje se všemi nečistotami ve vodě, jsou to právě ony, kdo do značné míry oddaluje spotřebu činidla.

Zde je také vhodné připomenout požadavky na instalaci UV instalací – podle GOST R 53491.1-2009 musí být umístěny po filtraci, ale PŘED místem vstřiku činidla – jinak ultrafialové záření rozloží volný chlór a výrazně vyšší spotřebu činidla bude zapotřebí k udržení zbytkové koncentrace.

<b>Technické a provozní rozdíly</b>

Kromě rozdílů v emisním spektru jsou středotlaké výbojky menších rozměrů, takže instalace jsou kompaktní a snáze se vejdou do technických místností omezené velikosti. Další výhodou je, že požadované dávky lze dosáhnout s menším počtem lamp – to nejen zjednodušuje údržbu instalací, ale také je činí šetrnějšími k životnímu prostředí.

Životnost nízkotlakých výbojek je 9000 – 12 000 hodin. To je 1-1,4 roku v nepřetržitém provozu.

Dříve měly středotlaké výbojky poměrně krátkou životnost – asi 4000 – 6000 hodin, a to byla jejich významná nevýhoda v kombinaci s vyšší cenou. Moderní středotlaké výbojky mají životnost asi 10 000 hodin, což je srovnatelné s nízkotlakými výbojkami.

Protože středotlaké výbojky mají vyšší provozní teplotu, jsou křemenné kryty výbojek náchylnější k usazování nečistot. Proto výrobci obvykle dodávají tyto jednotky s předinstalovaným systémem čištění krytů (mechanickým nebo chemickým).

<b>Které lampy jsou ještě lepší?</b>

Nízkotlaké i středotlaké výbojky mají své výhody a technologické vlastnosti.

Nelze říci, co je lepší – protože se technologicky liší a výběr musí být proveden na základě úkolů daných typem a parametry bazénu, podmínkami a režimem jeho provozu atd. Ale jako obecné přiblížení, středotlaké lampy jsou dobrou volbou pro krytý veřejný bazén, který používá chlór.

[1] Wilczak, A. a H. Lai. 2006. Předběžné a pilotní hodnocení UV záření pro řízení nitrifikace. Sborník výroční konference American Water Works Association. 11. – 16. června, San Antonio, TX.

XENOZONE Inženýrské a technické centrum “Komplexní výzkum” Specialistka na vývoj produktů Ksenia Dobrovolskaya Reprodukce materiálů je možná s uvedením původního zdroje