Voici une question souvent débattue dans le monde UV : quel est le meilleur type de lampe UV pour la désinfection de l'eau : lampe moyenne pression ou lampe basse pression ? Comme toute autre chose dans la vie, chacun a des avantages et des inconvénients qui doivent être considérés à la lumière des exigences opérationnelles. Dans cet article, j'examinerai trois des principaux facteurs pour déterminer quelle lampe UV est la plus adaptée à votre opération.
Comme le suggère le titre de cet article, il existe deux types de lampes UV les plus couramment utilisés dans les systèmes UV : les lampes à moyenne pression et les lampes à basse pression. (La pression se rapporte à la pression de mercure-gaz dans la lampe).
Les lampes basse pression sont des lampes allongées - d'environ un mètre de long - avec une faible puissance par lampe (entre 30 et 600 W). À des fins de désinfection, les lampes à basse pression émettent une longueur d'onde monochromatique de 253,7 nm (254 nm) à haute intensité.
Les lampes à moyenne pression sont considérablement plus courtes que les lampes à basse pression, avec un rendement élevé par lampe (normalement compris entre 1 et 12 kW). Les lampes à moyenne pression émettent une large longueur d'onde germicide comprise entre 200 et 320 nm à diverses intensités. Les lampes à moyenne pression émettent également une longueur d'onde de 254 nm, mais pas aussi intensive que les lampes à basse pression.
1. Efficacité de la désinfection
La longueur d'onde de 254 nm utilisée par les lampes à basse pression est en effet efficace contre l'ADN des micro-organismes. Cependant, contrairement à ce que l'on croit classiquement, la large gamme germicide de 200 à 320 nm utilisée par les lampes à moyenne pression est plus efficace et permet d'obtenir des résultats de désinfection considérablement meilleurs aux mêmes niveaux de dose UV. Comment est-ce possible?
Les lampes à basse pression émettent de la lumière UV près du pic d'absorbance de l'ADN et de l'ARN pour inactiver les micro-organismes. Les grandes longueurs d'onde des lampes à moyenne pression affectent l'ADN et l'ARN ainsi que d'autres molécules biologiques telles que les protéines et les enzymes, permettant un impact d'inactivation plus important. Une large longueur d'onde germicide attaque les micro-organismes sur plusieurs fronts, inflige des dommages aux composants essentiels du micro-organisme et inhibe le mécanisme de réparation des mutations du micro-organisme. Par exemple : les spectres d'absorbance des protéines montrent un pic maximum à 280 nm, alors que la liaison peptidique dans les protéines affiche une absorbance significative en dessous de 240 nm. Un autre exemple est celui des spores de Cryptosporidium et Bacillus subtilis qui sont inactivées le plus efficacement à 270-271 nm, au-delà de la portée des lampes à basse pression.
Il y a quelques années, l'ampli US Food &; La Drug Administration (FDA) a publié le Pasteurized Milk Ordinance (PMO) autorisant le remplacement de la pasteurisation thermique de l'eau par des systèmes UV, s'ils sont conformes à certaines directives et conditions. Une des conditions est que le système UV doit démontrer un niveau de dose UV : les systèmes moyenne pression doivent démontrer 120mJ/cm2 (RED) tandis que les systèmes basse pression doivent démontrer 186mJ/cm2 (RED). Pourquoi une telle différence ? la FDA s'est appuyée sur des études récentes de divers instituts de recherche indépendants qui ont démontré l'efficacité de désinfection plus élevée des lampes à moyenne pression qui, pour atteindre un certain niveau de désinfection, peuvent utiliser des doses d'UV inférieures à celles des lampes à basse pression.
C'est révolutionnaire, au moins pour l'industrie UV : cela signifie que toute la littérature qui existe sur la désinfection UV est correcte sur les lampes basse pression, mais est incorrecte par rapport aux lampes moyenne pression. Cela signifie également que le paradigme de longue date selon lequel les lampes à basse pression sont la lampe UV la plus efficace pour la désinfection n'a pas fait ses preuves, de sorte que tous les principaux producteurs d'UV sur le marché proposent désormais des systèmes à moyenne pression en plus de leurs systèmes à basse pression.
La récupération des bactéries est un autre phénomène avec les lampes à basse pression, et est une source de contamination continue dans les aquariums. La lumière UV à 254 nm endommage l'ADN, mais les micro-organismes traités par des lampes à basse pression sont souvent capables de se « réparer » et de continuer à se répliquer comme s'ils n'étaient pas affectés par les UV. D'autre part, les bactéries traitées avec des lampes à moyenne pression sont moins susceptibles de se réparer en raison des dommages importants causés à diverses parties essentielles par la large gamme germicide.
Pour résumer, les lampes à moyenne pression ont un net avantage en matière de désinfection par rapport aux lampes à basse pression, permettant d'atteindre des niveaux de désinfection plus élevés et plus durables que la basse pression pour le même niveau de dose UV.
2. Efficacité énergétique
Le taux de conversion à basse pression, c'est-à-dire le rapport entre les kW consommés par la lampe et la lumière UV germicide, est normalement compris entre 30 et 45 %. Le taux de conversion à moyenne pression est d'environ un tiers de celui-ci, compris entre 10 et 15 %. Cela signifie que pour chaque kW consommé, les systèmes UV basse pression sont généralement environ 3 fois plus économes en énergie que les lampes moyenne pression pour un volume d'eau donné à traiter. Mais ce n'est pas toujours le cas:
Atlantium a conçu - un mécanisme d'amplification intégré compensant le désavantage de puissance des lampes à moyenne pression : une conception d'amplification optique qui recycle et réutilise les photons UV dans la chambre de désinfection, les rendant aussi écoénergétiques que leurs homologues des systèmes UV basse pression .
Pour résumer, les systèmes basse pression ont tendance à être plus économes en énergie en raison du meilleur taux de conversion des lampes basse pression. Cependant, les systèmes moyenne pression peuvent pallier cet inconvénient en utilisant un mécanisme d'amplification qui compense le taux de conversion plus faible de la lampe moyenne pression. En tant que client, regardez toujours la consommation électrique globale du système UV qui est nécessaire pour atteindre la dose UV souhaitée.
3. Durée de vie de la lampe
Les lampes à basse pression sont connues pour avoir une durée de vie plus longue que les lampes à moyenne pression, allant de 8 000 à 16 000 heures, tandis que la plage de moyenne pression est de 4 000 à 6 000 heures. Sur le papier, les lampes basse pression sont fantastiques, mais comme toujours, nous devons examiner ces données à la lumière du fonctionnement réel sur le terrain. Il y a deux aspects à cette question :
1. Économique : en moyenne, les chiffres mentionnés ci-dessus se traduisent par un remplacement annuel de lampe pour les lampes basse pression et deux remplacements annuels pour les lampes moyenne pression. Étant donné que les systèmes UV à moyenne pression utilisent normalement moins de lampes qu'à basse pression, les coûts d'exploitation annuels globaux sont à peu près égaux. Selon le nombre de lampes, l'échelle est parfois en faveur des lampes LP et parfois des MP. L'analyse économique doit donc être effectuée pour chaque projet sur une base ad hoc.
2. Opérationnel : le but du système UV est de délivrer la dose UV correcte qui assurera la biosécurité à tout moment. Pour cette raison, les lampes doivent être remplacées en fonction de leurs performances réelles. Il existe de nombreuses variables qui peuvent raccourcir ou prolonger la durée de vie réelle d'une lampe UV, notamment le nombre d'allumages, la température de l'eau et même le lot de production spécifique de la lampe UV. les petites lettres de la feuille de chaque producteur d'UV concernant la garantie à vie de la lampe. Tout est là. Vous ne voulez prendre aucun risque à ce sujet et si une lampe est sous-performante, elle doit être remplacée même si elle n'a pas atteint les heures de garantie indiquées. Le point important ici est que la seule façon d'être certain que les lampes UV fonctionnent correctement à un moment donné est d'avoir un capteur UV dédié par lampe qui donne une indication claire sur les performances de chaque lampe individuelle. Les heures de fonctionnement indiquées par le fabricant ne doivent être utilisées qu'à titre de référence. À cet égard, les systèmes UV MP ont un net avantage car ils utilisent beaucoup moins de lampes, ce qui facilite beaucoup le contrôle de chaque lampe individuellement, contrairement aux systèmes UV LP qui peuvent avoir des dizaines de lampes par système, ce qui rend un contrôle et une surveillance efficaces presque impossibles. . Ce point spécifique sera le sujet de mon prochain article, car c'est l'une des caractéristiques les plus cruciales d'un système UV afin d'assurer une biosécurité durable de l'eau.
Pour résumer, le type de lampe UV n'est pas un composant autonome du système UV. Le simple choix d'un type de lampe ou d'un autre ne garantira pas que le système UV fournira la biosécurité requise. Le type de lampe doit être examiné à la lumière de la conception et de la construction globales du système UV en s'assurant qu'il offre des conditions optimales pour le fonctionnement de la lampe. Chez Atlantium, nous nous consacrons à l'utilisation de lampes MP. Nous avons conçu notre système pour optimiser pleinement la supériorité de désinfection des lampes MP, mis en place un système de contrôle et de surveillance sophistiqué pour chaque lampe du système et conçu un mécanisme d'amplification unique pour compenser le désavantage évident du taux de conversion, faisant d'Atlantium des systèmes aussi économes en énergie que les systèmes UV LP.
