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Tratamento de Água Ultra Violeta. Luz Ultravioleta. O que é? Uma tecnologia destinada ao tratamento de água com contaminação microbiológica
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Luz Ultravioleta • O que é? Uma tecnologia destinada ao tratamento de água com contaminação microbiológica Na prática é empregado genericamente o termo “esterilizador” para descrever o aparelho e a tecnologia que envolve a luz UV e o termo esterilização implica em uma probabilidade remota de encontrar um microrganismo vivo.
Luz Ultravioleta A ultravioleta é uma energia na região do espectro eletromagnético que fica entre a região de raios X e a região visível. A própria UV fica na faixa de 200 nm a 390 nm (nanômetros) O comprimento de onda esterilizante é entre 254 nm e 265nm. Em 185 nm gera-se Ozonio ( O3).
Luz Ultravioleta • Dado que a luz ultravioleta de onda curta é absorvida pela atmosfera terrestre, fontes naturais de UV-C são dificilmente encontradas na superfície terrestre. Para aproveitar as vantagens do potencial germicida da UV-C, ela deve ser gerada artificialmente. • A geração da radiação UV é obtida através da conversão de energia elétrica por meio de lâmpadas de vapor de mercúrio.
Princípio • Os microrganismos possuem uma ampla variedade de estruturas e podem ser agrupados em cinco grupos básicos: Bactéria Vírus Fungos Protozoário Algas • De forma simplificada, um microrganismo é composto de uma parede celular externa, a membrana citoplásmica e do material genético da célula, os ácidos nucléicos. Este material genético, chamado de DNA, é o alvo da radiação UV.
Princípio • Os microrganismos não são destruídos pelos raios UV , na verdade é sua capacidade de reprodução que é afetada quando a radiação penetra através da célula e é absorvida pelos ácidos nucléicos; • A principal ação dos raios UV sobre o microrganismo é a desestabilização molecular do DNA, impedindo assim a sua reprodução; • Para um organismo ser considerado vivo ele deve ter a capacidade de reprodução. Uma única bactéria não fará nada, apenas se esta gerar uma colônia.
Princípio • O grau de destruição microbiológica é um produto de dois fatores: • Tempo, que é o tempo real de residência, ou tempo de contato em que a água permanece dentro da câmara de esterilização; • Intensidade, que é a quantidade de energia irradiada por unidade de superfície (calculada dividindo-se a potência em watts da lâmpada pela área superficial da lâmpada). • Este produto de intensidade e tempo é conhecido como "dose“, expressa em (w.s/cm2).
Dimensionamento • Vazão Recomendada: a taxa de vazão é o fator determinante e não deve ser ultrapassada. A velocidade da água deverá ser suficientemente baixa para garantir o tempo de exposição requerido, e ainda ser suficiente para manter um fluxo turbulento e aleatório, de forma que cada organismo seja uniforme e suficientemente exposto.
Dimensionamento • O tamanho da câmara de reação é também de muita importância dado que a intensidade da radiação fornecida é inversamente proporcional ao quadrado da distância da lâmpada. • I 1/d2
Dose de UV • A dose de UV que o organismo recebe é o fator da intensidade de UV da lâmpada multiplicado pelo tempo de exposição. A dose de UV requerida para uma desinfecção satisfatória é calculada de acordo com o tamanho da população e o tipo de microrganismo presente na água.
Dose de UV Não existe uma concordância universal quanto à dose mínima requerida para a inativação de microorganismos patogênicos. USEPA: Environmental Protection Agency NSF: National Sanitation Foundation – Standard 55 AWWA: American Water Works Association
Tipos de lâmpadas UV • Existem no mercado dois tipos de lâmpadas de UV: • As de vidro rendimento típico das lâmpadas de UV de vidro mole declinam até níveis de 50-70% em 5.000 horas • As de vidro duro, classificadas para pelo menos 70% da sua potência de classificação após 9.000 horas.
Substituição das lâmpadas UV • É importante estimar ou contabilizar o tempo de uso da lâmpada UV, para garantir sempre a proteção contínua do sistema. • Cada fabricante informa o Número de Horas de vida útil de suas Lâmpadas. • Em geral fornece-se equipamentos com lâmpadas para até 9.000 hrs de utilização.
Qualidade da Água de Entrada • A efetividade de um sistema de UV para controlar a contaminação microbiológica depende diretamente das qualidades físico-químicas da água de alimentação. • Sólidos dissolvidos: a energia UV é absorvida pelos sólidos dissolvidos em graus variáveis dependendo do tipo específico de sal contido na água; • Contorno: Resinas de troca iônica • Sólidos em suspensão: ou turbidez, que provoca uma blindagem com a qual o microrganismo pode passar através do esterilizador sem receber qualquer penetração de UV. • Contorno: pré-filtos de 1 m • Ideal: alimentação com até 1 NTU de turbidez.
Qualidade da Água de Entrada • Ferro/Manganês: pode causar a coloração do vidro da lâmpada, mesmo estando presentes a níveis tão baixos como 0,03 ppm para o ferro, ou 0,05 ppm para o manganês. Contorno: pré-tratamento para o ferro e manganês • Cálcio/Magnésio: a dureza devida a estas substâncias pode causar a formação de incrustações sobre a lâmpada. Contorno: abrandamento • Materiais orgânicos dissolvidos e Cor: Outros compostos absorventes, tais como os ácidos húmicos e os taninos, e corantes químicos podem reduzir a quantidade de energia UV disponível para afetar o material genético da molécula de DNA dos microorganismos. Contorno: pré-tratamento com filtros de carvão ativado
Qualidade da Água de Entrada • Temperatura: é um fator determinante. A temperatura operacional ótima da lâmpada de UV deve estar próxima a 40oC.
Limitações da UV • Importante: a UV não oferece proteção à jusante, como é o caso do cloro! • Conseqüentemente, a desinfeção com UV deve ser instalada imediatamente antes do ponto de uso. Também é necessário limitar os pontos de re-contaminação, tais como ramais mortos e tanques de armazenagem. • Certos microrganismos, como os protozoários, cistos e algas, podem ser resistentes à UV, e no entanto eles podem ser destruídos quando submetidos a doses extremadamente elevadas de UV.
Processo de Desinfecção • A água passa pela lâmpada de vapor de mercúrio que é protegida por um tubo de quartzo. A Luz incide sobre ela esterilizando os microorganismos vivos.
