Le rayonnement UV a trois zones de longueur d’onde: UV-A, UV-B et UV-C, et c’est cette dernière région, l’UV-C à ondes courtes, qui a des propriétés germicides pour la désinfection. Une lampe à arc au mercure basse pression ressemblant à une lampe fluorescente produit la lumière UV de l’ordre de 254 manomètres (nm). Un nm est un milliardième de mètre (10^-9 mètres). Ces lampes contiennent du mercure élémentaire et un gaz inerte, tel que l’argon, dans un tube transmettant des UV, généralement du quartz. Traditionnellement, la plupart des lampes UV à arc au mercure ont été du type « basse pression », car elles fonctionnent à une pression partielle relativement faible du mercure, à une faible pression de vapeur globale (environ 2 mbar), à une basse température externe (50-100oC) et à une faible puissance. Ces lampes émettent un rayonnement UV presque monochromatique à une longueur d’onde de 254 nm, ce qui est dans la plage optimale pour l’absorption de l’énergie UV par les acides nucléiques (environ 240-280 nm).
Ces dernières années, les lampes UV à moyenne pression qui fonctionnent à des pressions, des températures et des niveaux de puissance beaucoup plus élevés et émettent un large spectre d’énergie UV plus élevée entre 200 et 320 nm sont devenues disponibles dans le commerce. Cependant, pour la désinfection UV de l’eau potable domestique au niveau domestique, les lampes et systèmes basse pression sont tout à fait adéquats et même préférés aux lampes et systèmes à moyenne pression. En effet, ils fonctionnent à une puissance inférieure, à une température plus basse et à un coût inférieur tout en étant très efficaces pour désinfecter plus qu’assez d’eau pour un usage domestique quotidien. Une exigence essentielle pour la désinfection UV avec les systèmes de lampes est une source d’électricité disponible et fiable. Bien que les besoins en énergie des systèmes de désinfection des lampes UV au mercure à basse pression soient modestes, ils sont essentiels au fonctionnement des lampes pour désinfecter l’eau. Étant donné que la plupart des micro-organismes sont affectés par un rayonnement d’environ 260 nm, le rayonnement UV se situe dans la plage appropriée pour l’activité germicide. Il existe des lampes UV qui produisent un rayonnement de l’ordre de 185 nm qui sont efficaces sur les micro-organismes et qui résuiront également la teneur totale en carbone organique (COT) de l’eau. Pour un système UV typique, environ 95 pour cent du rayonnement passe à travers un manchon en verre de quartz et dans l’eau non traitée. L’eau coule sous forme de film mince sur la lampe. Le manchon en verre est conçu pour maintenir la lampe à une température idéale d’environ 104 ° F.
Rayonnement UV (Comment ça marche)
Le rayonnement UV affecte les micro-organismes en modifiant l’ADN dans les cellules et en empêchant la reproduction. Le traitement UV n’élimine pas les organismes de l’eau, il les inactive simplement. L’efficacité de ce processus est liée au temps d’exposition et à l’intensité de la lampe ainsi qu’aux paramètres généraux de qualité de l’eau. Le temps d’exposition est rapporté comme « microwatt-seconde par centimètre carré » (uwatt-sec/cm^2), et le département de la Santé et des Services sociaux des États-Unis a établi une exposition minimale de 16 000 μwatt-sec/cm^2 pour les systèmes de désinfection UV. La plupart des fabricants fournissent une intensité de lampe de 30 000 à 50 000 μwatt-sec/cm^2. En général, les bactéries coliformes, par exemple, sont détruites à 7 000 μwatt-sec/cm^2. Étant donné que l’intensité de la lampe diminue avec le temps avec l’utilisation, le remplacement de la lampe et un prétraitement approprié sont essentiels au succès de la désinfection uv. De plus, les systèmes UV devraient être équipés d’un dispositif d’avertissement pour alerter le propriétaire lorsque l’intensité de la lampe tombe en dessous de la plage germicide. Ce qui suit donne le temps d’irradiation nécessaire pour inactiver complètement divers micro-organismes sous 30 000 μwatt-sec/cm^2 dose d’UV 254 nm
Utilisé seul, le rayonnement UV n’améliore pas le goût, l’odeur ou la clarté de l’eau. La lumière UV est un désinfectant très efficace, bien que la désinfection ne puisse se produire qu’à l’intérieur de l’appareil. Il n’y a pas de désinfection résiduelle dans l’eau pour inactiver les bactéries qui peuvent survivre ou qui peuvent être introduites après le passage de l’eau par la source lumineuse. Le pourcentage de micro-organismes détruits dépend de l’intensité de la lumière UV, du temps de contact, de la qualité de l’eau brute et du bon entretien de l’équipement. Si le matériau s’accumule sur le manchon en verre ou si la charge de particules est élevée, l’intensité lumineuse et l’efficacité du traitement sont réduites. À des doses suffisamment élevées, tous les agents pathogènes entériques d’origine hydrique sont inactivés par le rayonnement UV. L’ordre général de résistance microbienne (de la plus faible à la plus grande) et les doses UV correspondantes pour les doses étendues (>99,9 %) les inactivations sont : les bactéries végétatives et les parasites protozoaires Cryptosporidium parvum et Giardia lamblia à faibles doses (1-10 mJ/cm2) et les virus entériques et les spores bactériennes à fortes doses (30-150 mJ/cm2). La plupart des systèmes de désinfection UV des lampes au mercure à basse pression peuvent facilement atteindre des doses de rayonnement UV de 50 à 150 mJ/cm2 dans une eau de haute qualité, et donc désinfecter efficacement pratiquement tous les agents pathogènes d’origine hydrique. Cependant, la matière organique dissoute, comme la matière organique naturelle, certains solutés inorganiques, comme le fer, les sulfites et les nitrites, et les matières en suspension (particules ou turbidité) absorbera le rayonnement UV ou protégera les microbes du rayonnement UV, ce qui entraînera une diminution des doses d’UV délivrées et une désinfection microbienne réduite. Une autre préoccupation concernant la désinfection des microbes avec des doses plus faibles de rayonnement UV est la capacité des bactéries et d’autres microbes cellulaires à réparer les dommages causés par les UV et à restaurer l’infectiosité, un phénomène connu sous le nom de réactivation.
Les UV inactivent les microbes principalement en modifiant chimiquement les acides nucléiques. Cependant, les lésions chimiques induites par les UV peuvent être réparées par des mécanismes enzymatiques cellulaires, dont certains sont indépendants de la lumière (réparation sombre) et d’autres nécessitent de la lumière visible (photoréparation ou photoréactivation). Par conséquent, pour obtenir une désinfection UV optimale de l’eau, il faut fournir une dose UV suffisante pour induire des niveaux plus élevés de dommages causés par les acides nucléiques et ainsi surmonter ou submerger les mécanismes de réparation de l’ADN.
