Sistema debatterizzazione

A differenza della sterilizzazione chimica che talvolta consente ai batteri di sviluppare resistenza, l’irradiazione ultravioletta agisce direttamente sulla struttura genetica a livello di DNA.

Una lampada germicida che emetta radiazione ultravioletta a 254 nm opera molto vicino alla lunghezza d’onda ottimale per il massimo assorbimento da parte degli acidi nucleici. La distruzione del genoma operata dalla radiazione inattiva batteri e virus impedendone la proliferazione. I microrganismi differiscono nella loro sensibilità alla luce UV. Questa variazione può essere dovuta alla struttura della parete cellulare, al suo spessore ed alla sua composizione; alla presenza di proteine che assorbono l’UV od a differenze nella struttura degli stessi acidi nucleici. Le malattie trasmesse con l’acqua possono essere causate da una grande varietà di microrganismi patogeni. La disinfezione dell’acqua con l’UV deve assicurare una dose minima per
coprire questa grande variazione di sensibilità. Una riduzione di E. coli del 99.9% richiede una dose di 7.000 microwatt/cmq, mentre una simile riduzione di cisti dei protozoi richiede approssimativamente una dose di 105.000 microwatt/ cmq.

La dose UV si definisce come il prodotto dell’intensità di radiazione moltiplicata per il tempo di contatto e corrisponde alla quantità di energia UV per area unitaria nell’unità di tempo, misurata in microwatts su centimetro quadrato per sec. Le curve di sopravvivenza dimostrano la suscettibilità di uno specifico organismo a dosi diverse di UV.

Il dosaggio effettivo di UV viene ridotto dall’assorbimento della radiazione nel passaggio attraverso l’acqua.

La trasmittanza si definisce come la percentuale di energia UV che passerà attraverso 1 centimetro d’acqua.

Il Comitato per la Disinfezione UV della Fondazione Nazionale per la Salvaguardia della Salute Pubblica (NSF-USA) ha suggerito che l’acqua potabile debba avere una trasmissione di UV maggiore del 75%, ad una lunghezza d’onda 254 nm.

Pretrattamenti appropriati dell’acqua da sterilizzare possono essere usati per raggiungere il livello di trasmissione richiesto.
La qualità dell’acqua influenza l’efficacia di qualunque tipo di disinfezione, compresa l’UV. I tre maggiori fattori che influenzano la trasmissione dell’UV sono: i solidi sospesi, la trasmittanza e l’assorbimento dovuto al tubo di quarzo.

Tutti questi fattori, riducono l’intensità dell’energia che raggiunge i microrganismi. I solidi sospesi creano delle ombre in cui la radiazione risulta fortemente ridotta. Ciò può essere superato progettando il reattore in modo da creare degli schemi di flusso turbolento che portino i microrganismi al di fuori delle zone d’ombra.

Quelli che si trovano dentro alle particelle non possono comunque essere raggiunti senza un’intensità adeguata a penetrare le particelle stesse, per cui si rende normalmente necessaria una prefiltrazione. L’assorbimento della luce UV da parte di varie molecole solubili riduce la quantità di energia utilizzabile per penetrare attraverso lo strato d’acqua al fine di raggiungere gli acidi nucleici. Gli acidi umici, quelli tannici ed il ferro, che si trovano comunemente nell’acqua potabile, sono esempi di composti assorbenti. Il calcio ed il magnesio (durezza), il manganese ed il ferro ai livelli correnti nell’acqua potabile non influenzano il processo di disinfezione UV, ma in un certo arco di tempo questi elementi possono precipitare sul quarzo di protezione e ridurre l’intensità irradiata.

Queste possibili interferenze possono e devono essere risolte usando tecnologie provate. I costruttori di sterilizzatori a raggi ultravioletti propongono diversi sistemi dimensionati per portate che variano da pochi litri a parecchie centinaia di mc/h. Mentre per grandi impianti il mercato offre perlopiù sistemi di buona concezione tecnologica, grande attenzione deve essere riposta nella scelta di piccoli debatterizzatori, che vengono spesso proposti da piccole società prive di un qualsiasi background tecnologico.

È inoltre intuitivo che i piccoli sistemi, non beneficiando della continua presenza di personale specializzato si prestano particolarmente a divenire fonte di problemi. Gli elementi chiave di tutti i sistemi UV sono la combinazione della lampada e del reattore, il manicotto di quarzo per proteggere la lampada ed una camera di disinfezione, correttamente progettata in funzione della portata del tempo di irraggiamento e della potenza della lampada.