Ultraviyole mikrop öldürücü ışınlama

Vikipedi, özgür ansiklopedi
Biyogüvenlik kabini kullanılmadığında alçak-basınçlı cıva-buharlı deşarj lambası kısa dalga UV ışığıyla ışınlanmış yüzeylerden mikrobiyolojik kirleticileri sterilize eder.

Ultraviyole mikrop öldürücü ışınlama (UVGI) mikroorganizmaların nükleik asitleri yok edip DNA'larını bozarak hayati hücresel işlevleri yerine getiremez hale getirip öldürmek veya etkisizleştirmek için kısa dalga boylu ultraviyole (ultraviyole C veya UV-C) ışığı kullanan dezenfeksiyon yöntemidir.[1] UVGI gıda, hava ve su arıtma gibi çeşitli uygulamalarda kullanılır.

Atmosferin ozon tabakası UV-C ışığını engellediğinden Dünya yüzeyinde UV-C ışığı azdır.[2] UVGI cihazları dolaşımdaki hava veya su sistemlerindeki bakteriler, virüsler, küfler ve diğer patojenler gibi mikroorganizmalara elverişsiz ortamlar yapmak için yeterli güçte UV-C ışığı üretir. UVGI havayı ve suyu sterilize etmek için filtreleme sistemi ile birleştirilebilir.

20. yüzyılın ortalarından beri UVGI dezenfeksiyonda kullanılır. Öncelikle tıbbi temizlik ve steril çalışma tesislerinde kullanıldı. Dinlendirme (su tutma) tesisleri kapalı olduğundan ve suyu UV'ye daha çok maruz bırakmak için sirküle edilebildiğinden içme ve atık suyu sterilize etmede artarak kullanılmaktadır. UVGI hava temizleyicilerde de kullanılmaktadır.

Tarih[değiştir | kaynağı değiştir]

1878'de Arthur Downes ve Thomas P. Blunt kısa dalga boylu ışığa maruz kalan bakterilerin sterilizasyonunu açıklayan bir makale yayınladılar.[3] UV 100 yılı aşkın süredir hücresel düzeyde bilinen bir mutajen olmuştur. 1903 Nobel Tıp Ödülü deri tüberkülozu denilen lupus vulgaris'e karşı UV kullanımı nedeniyle Niels Finsen'e verildi.[4]

İçme suyu dezenfeksiyonu için UV ışığının kullanılması Fransa'nın Marsilya kentinde 1910 yılına kadar uzanır.[5] Prototip tesis zayıf güvenilirlik nedeniyle kısa bir süre sonra kapatıldı. 1955 yılında UV su arıtma sistemleri Avusturya ve İsviçre'de uygulandı; 1985 yılına kadar Avrupa'da yaklaşık 1,500 tesis kuruldu. 1998'de cryptosporidium ve giardia gibi protozoaların UV ışığına daha önce düşünülenden daha savunmasız olduğu keşfedildi; bu Kuzey Amerika'da UV su arıtma kullanımına giden yolu açtı. 2001 itibarıyla Avrupa'da 6,000'den fazla UV su arıtma tesisi faaliyet gösteriyordu.[6]

Zamanla araştırmacılar suyu ve atık suyu dezenfekte etmek için yeni UV yöntemleri geliştirip kullandıkça UV maliyetleri düştü. Bazı ülke yönetimleri sistemlerin içme suyu kaynaklarını UV ışığı ile dezenfekte etmelerine izin veren düzenlemeler geliştirdi. ABD EPA içme suyu için ultraviyole dezenfeksiyonunun uygulanmasında kılavuz belgesi olan Nihai Uzun Dönem 2 Geliştirilmiş Yüzey Suyu Arıtma Kuralı 16 Ekim 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. için Ultraviyole Dezenfeksiyon Kılavuz kitabını 16 Ekim 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. yayınladı.

Operasyon yöntemi[değiştir | kaynağı değiştir]

Chart comparing low pressure lamp to medium pressure lamp and the germicidal effectiveness curve
Düşük basınçlı ve orta basınçlı cıva buharlı lambasının E.coli mikrop öldürücü etkinlik eğrisiyle kıyaslanması.[7]

UV ışığı görünür ışıktan daha kısa ancak X ışınlarından daha uzun dalga boylu elektromanyetik radyasyondur. UV "mikrop öldürücü UV" olarak kabul edilen kısa-dalga boylu UV (UV-C) ile birkaç dalga boyu aralığında kategorize edilir. Yaklaşık 200 nm - 300 nm dalga boyları nükleik asitler tarafından güçlü şekilde emilir. Emilen enerji pirimidin karartıcıları dahil kusurlara neden olabilir. Bu karartıcılar kopyalamayı önleyebilir veya gerekli proteinlerin ekspresyonunu önleyerek organizmanın ölümüne veya etkisizleşmesine neden olabilir.

  • Düşük buhar basıncında çalışan cıvalı lambalar 253.7'de UV nm hattında UV ışığı yayarlar.[8]
  • Ultraviyole ışık yayan diyot (UV-C LED) lambaları 255 ile 280 nm arası seçilebilir dalga boylarında UV ışığı yayarlar.[9]
  • Darbeli-xenon lambalar 230 nm'a yakın bir tepe emisyonla tüm UV spektrumu boyunca UV ışığı yayar.[10]
    Chart comparing E.coli UV sensitivity to UV LED at 265 nm
    E.coli antiseptik etkinlik eğrisine kıyasla 265 nm yayan UVC LED.[11]

Bu süreç insanlarda güneş yanığı üreten daha uzun dalga boylarının (UV-B ) etkisine benzerdir. Mikroorganizmaların UV'ye karşı daha az koruması vardır ve UV'ye uzun süre dayanamazlar.

Su depoları, kapalı odalar ve basınçlı hava sistemleri gibi ortamları antiseptik UV'ye maruz bırakmak için UVGI sistemi tasarlanır. Maruziyet doğru dalga boyunda mikrop öldürücü UV yayan ve böylece çevreyi ışınlayan mikrop öldürücü lambalardan gelir. Bu ortamdan akan cebri hava veya su UV'ye maruz kalmayı sağlar.

Etkililik[değiştir | kaynağı değiştir]

Antiseptik UV'nin etkinliği mikroorganizmanın UV'ye maruz kaldığı sürenin uzunluğuna, UV ışımasının yoğunluğuna, UV dalga boyuna, mikroorganizmaları UV'den koruyabilen parçacıkların varlığına ve mikroorganizmanın maruz kalma sırasında UV'ye dayanma yeteneğine bağlıdır.

Birçok sistemde mikroorganizmaları UV'ye maruz bırakmadaki fazlalık hava veya suyun tekrar tekrar dolaştırılmasıyla sağlanır. Bu UV'nin en yüksek sayıda mikroorganizmaya karşı etkili olması ve dirençli mikroorganizmaları parçalamak için birden fazla kez ışınlayabilmesi için çoklu geçişler sağlar.

"Sterilizasyon" genellikle yanlış ifade edilir. Kontrollü ortamda teorik olarak mümkün olmakla birlikte ispatlanması çok zordur ve "dezenfeksiyon" terimi genellikle bu hizmeti sunan şirketler tarafından yasal kınama cezasından kaçınmak için kullanılır. Uzman şirketler genellikle sterilizasyon yerine belirli bir günlük azaltma örneğin 6 günlük azaltma veya % 99,9999 gibi etkili gibi reklam yapar. Bu bir hücrenin UV ışığından zarar görmüş DNA'yı onarabildiği, açık ve koyu onarım (sırasıyla fotoreaktivasyon ve baz eksizyon onarımı) olarak bilinen bir olguyu dikkate alır.

Bu şekil dezenfeksiyonun etkinliği mikroorganizmaların UV ışığına bakış hattı maruziyetine bağlıdır. Tasarımın UV ışığını engelleyen engeller oluşturduğu ortamlar o kadar etkili değildir. Böyle bir ortamda etkililik UVGI sisteminin yerleştirilmesine bağlıdır böylece dezenfeksiyon için görüş hattı optimum hale gelir.

Ampulü kaplayan toz ve filmler UV çıkışını azaltır. Bu nedenle ampullerin etkinliğini sağlamak için periyodik olarak temizlenmesi ve değiştirilmesi gerekir. Antiseptik UV ampullerin kullanım ömrü tasarıma göre değişir. Ayrıca ampulün yapıldığı malzeme mikrop öldürücü ışınların bir kısmını emebilir.

Hava akışında kalan UV lambanın soğuması da UV çıkışını düşürebilir; bu nedenle lambaları doğrudan hava akışından korumaya veya soğutma etkisini telafi etmek için ek UV lambalar eklemeye özen gösterilmelidir.

UV yoğunluğunda ve etkinliğinde artışlar yansıma kullanılarak yapılabilir. Alüminyum diğer metallere göre en yüksek yansıtma oranına sahiptir ve UV kullanıldığında önerilir.[12]

Su dezenfeksiyonunda UV etkinliğini ölçmenin yöntemi UV dozunun hesaplanmasıdır. ABD EPA su arıtma uygulamaları için UV dozaj kılavuzları yayınlamaktadır.[13] UV dozu doğrudan ölçülemez ancak prosesin bilinen veya tahmin edilen girdilerine dayalı olarak çıkarılabilir:

  • Debi (temas süresi)
  • Geçirgenlik (hedefe ulaşan ışık)
  • Bulanıklık (bulanıklık)
  • Lamba yaşı, kirlenme veya kesintiler (UV yoğunluğunda azalma)

Hava ve yüzey dezenfeksiyonlarında mikrobiyal nüfusa verilecek UV dozu hesaplanarak UV etkinliği tahmin edilir. UV dozu şu formülle hesaplanır:

UV dozu (uW-s/cm2) = UV yoğunluğu (uW/cm2) x maruziyet süresi (saniye)[14]

UV yoğunluğu her lamba için 1 metrelik mesafe için belirtilir. UV yoğunluğu uzaklığın karesiyle ters orantılıdır bu nedenle daha uzak mesafelerde azalır. Alternatif olarak 1 m'den kısa mesafelerde hızla artar m. Yukarıdaki formülde UV dozu tam olarak lambadan 1 metre (3,3 ft) olarak hesaplanmadıkça UV yoğunluğu her zaman mesafe için ayarlanmalıdır. Ayrıca etkililiği sağlamak için UV dozu lamba ömrünün sonunda (EOL lambanın ilk UV çıktısının % 80'ine ulaşmasının beklendiği saat sayısı olarak belirtilir) ve lamba açıkken hedef alanın çevresi en uzak mesafede hesaplanmalıdır. Kırılmaya-dayanıklı bazı lambalar kırıldığında cam parçaları ve cıvayı tutmak için florlanmış etilen polimer ile kaplanırlar; bu kaplama UV çıkışını % 20'ye kadar azaltır.

Hedefe hangi UV dozunun verileceğini doğru şekilde tahmin etmek için mesafe, kaplama ve lamba ömür sonu için ayarlanan UV yoğunluğu maruziyet süresi ile çarpılır. Statik uygulamalarda maruziyet süresi etkili UV dozuna ulaşılması için gereken kadar uzun olabilir. Hızlı hareket eden hava durumunda örneğin AC hava kanallarında maruziyet süresi kısadır bu nedenle birden fazla UV lambası veya hatta lamba grubu eklenerek UV yoğunluğu artırılmalıdır. Ayrıca maruziyet süresini en üst düzeye çıkarmak için UV tesisatı lambalar hava akışına dik olacak şekilde uzun ve düz bir kanal bölümüne yerleştirilmelidir.

Bu hesaplamalar aslında UV akıcılığını öngörür ve UV akısının UV dozuna eşit olacağı varsayılır. UV dozu belirli bir süre boyunca mikrobiyal nüfus tarafından emilen mikrop öldürücü UV enerjisi miktarıdır. Mikroorganizmalar planktonik ise (serbest yüzer) UV akısı UV dozuna eşit olacaktır. Ancak mikroorganizmalar toz ve kir gibi mekanik parçacıklarla korunursa veya biyofilm oluşturduysa mikrobiyal nüfusa etkili UV dozunun verilmesi için çok daha yüksek bir UV akısı gerekir.

Mikroorganizmaların etkisizleştirimesi[değiştir | kaynağı değiştir]

Ultraviyole radyasyonla etkisizleştirme derecesi doğrudan suya uygulanan UV dozu ile ilgilidir. Dozaj UV ışık yoğunluğu ve maruz kalma süresinde bir ürünü genellikle (μW·s/cm2), santimetre kare başına mikrowatt saniye veya eşdeğeri kadar santimetre kare başına mikrojul olarak ölçülür. Çoğu bakteri ve virüsün % 90'ını öldürmek için gerekli dozajlar 2,000-8,000 μW·s/cm2 arasındadır. Cryptosporidium gibi daha büyük parazitlerde etkisizleştirme için daha az doz gerekir. Sonuç olarak ABD Çevre Koruma Ajansı içme suyu tesislerinin cryptosporidium, giardia veya virüs etkisizleştirme kredileri elde etmek için yöntem olarak UV dezenfeksiyonunu kabul etti. 2006 yılında yayınlanan ABD EPA UV Kılavuz Kılavuzuna göre örneğin kriptosporidyumda % 90 azalma için en az doz 2,500 μW·s/cm2 gereklidir.[15]:1-7

Güçlü ve zayıf yanları[değiştir | kaynağı değiştir]

Avantajlar[değiştir | kaynağı değiştir]

UV su arıtma cihazları kuyu suyu ve yüzey suyu dezenfeksiyonu için kullanılabilir. UV arıtma maliyeti işçilik ve iş için teknik olarak eğitilmiş personel ihtiyacı açısından diğer su dezenfeksiyon sistemleriyle karşılaştırıldığında olumludur. Su klorlama daha büyük organizmaları işlemden geçirir ve artık dezenfeksiyon sağlar ancak bu sistemler pahalıdır çünkü özel operatör eğitimine ve muhtemelen tehlikeli malzemenin düzenli tedarikine ihtiyaç duyarlar. Son olarak suyun kaynatılması en güvenilir arıtma yöntemidir ancak işçilik gerektirir ve yüksek maliyetlidir. UV uygulaması hızlıdır ve birincil enerji kullanımı açısından kaynatmadan yaklaşık 20,000 kat daha verimlidir.

Dezavantajları[değiştir | kaynağı değiştir]

UV dezenfeksiyonu yüksek berraklıkta, saflaştırılmış ters ozmoz damıtılmış suyun arıtılmasında en etkilidir. Asılı parçacıklar sorundur çünkü parçacıkların içine gömülü mikroorganizmalar UV ışığından korunur ve etkilenmeden üniteden geçer. Bununla birlikte UV sistemleri aksi takdirde UV sisteminden etkilenmeden geçebilecek daha büyük organizmaları uzaklaştırmak için bir ön filtre ile birleştirilebilir. Ön filtre ayrıca ışık geçirgenliğini ve dolayısıyla tüm su sütunu boyunca UV dozunu iyileştirmek için suyu arındırır. UV su arıtmanın bir başka önemli faktörü de debidir - debi çok fazlaysa su yeterli UV'ye maruz kalmadan geçer. Debi çok azsa ısı artabilir ve UV lambasına zarar verebilir.[16]

UVGI'nin dezavantajlarından birisi klorlama ile arıtılmış suyun yeniden enfeksiyona karşı dirençli olmasına rağmen (klor çıkış gazlarına kadar) UVGI suyu yeniden enfeksiyona dirençsizdir. UVGI suyu yeniden bulaşmayı önleyecek şekilde taşınmalı veya teslim edilmelidir.

Emniyet[değiştir | kaynağı değiştir]

UVGI sistemlerinde lambalar korumalıdır veya kapalı su deposu veya kapalı hava sirkülasyon sistemi gibi maruziyeti sınırlandıran ortamlardadır ve sistem insanların erişmesi için açıldığında UV lambalarını otomatik olarak kapatan kilitler içerir.

İnsanlar için cildin UV ışığının mikrop öldürücü dalga boylarına maruz kalması hızlı güneş yanığı ve cilt kanserine neden olabilir. Gözlerin bu UV radyasyonuna maruz kalması korneada aşırı derecede ağrılı iltihaplanmaya ve bazı durumlarda körlüğe kadar varan geçici veya kalıcı görme bozukluğuna neden olabilir.

UV üretiminin diğer bir olası tehlikesi insan sağlığı için zararlı olabilen ozon dur ABD Çevre Koruma Ajansı ozonun milyonda 0.05 parçasını (ppm) güvenli bir seviye olarak belirledi. UVC ve daha yüksek frekansları serbest bırakmak için tasarlanan lambalar herhangi bir UV ışığının ozon üretimini en aza indirmek için 254 nm dalga boylarının altını serbest bırakılmayacak şekilde yapılırlar. Tam spektrumlu bir lamba tüm UV dalga boylarını serbest bırakır ve UV-C oksijen (O2 ) moleküllerine çarptığında ozon üretir.[1] 8 Ekim 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.

UVC radyasyonu kimyasal bağları parçalayabilir. Bu plastiklerin, yalıtımın, contaların ve diğer malzemelerin hızla eskimesine yol açar. UVC normalde Dünya yüzeyine ulaşmadığından "UV'ye dayanıklı" olarak satılan plastiklerin yalnızca UVB için denendiğini unutmayın. UV plastik, kauçuk veya yalıtımın yanında kullanıldığında bu öğeleri korumak için özen gösterilmelidir; metal bant veya alüminyum folyo yeterli olacaktır. [2] 8 Ekim 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.

Amerikan Resmi Endüstriyel Hijyenistler Konferansı (ACGIH) Fiziksel Ajanlar Komitesi en duyarlı olanlar arasında bu tür cilt ve göz yaralanmalarını önlemek için UV-C maruziyeti için bir eşik sınır değeri (TLV) belirlemiştir. Sekiz saatlik süre boyunca 254 nm UV için bu TLV miktarı 6mJ/cm2 dir. TLV işlevi değişken enerji ve hücre hasarı potansiyeli nedeniyle dalga boylarına göre farklıdır. Bu TLV Uluslararası İyonlaştırıcı Olmayan Radyasyondan Korunma Komisyonu tarafından desteklenmektedir ve Kuzey Amerika Aydınlatıcı Mühendislik Topluluğu tarafından lamba güvenlik standartlarının belirlenmesinde kullanılır. Tüberküloz Ultraviyole Barınak Çalışması planlandığında bu TLV odalardaki göz teması sekiz saatten fazla sürüyormuş ve odada bulunan en yüksek göz seviyesinde ışıma gibi yorumlandı. Bu pek olası olmayan koşullara 0.2 μW/cm2 lık sürekli ışınıma maruz kalarak ancak sekiz saat sonra ACGIH TLV altındaki 6.0 mJ/cm2 dozuna ulaşılır. Böylece 0,2   μW/cm2 göz yüksekliğinde izin verilen üst ışınım sınırı olarak geniş şekilde yorumlandı.[17]

Kullanımları[değiştir | kaynağı değiştir]

Hava dezenfeksiyonu[değiştir | kaynağı değiştir]

UVGI havayı uzun süre maruz bırakarak dezenfekte etmek için kullanılabilir. 1930'larda ve 40'larda Filedelfiya'daki devlet okullarında yapılan bir deney üst oda ultraviyole armatürünün öğrenciler arasında kızamık bulaşmasını önemli ölçüde azaltabileceğini gösterdi. 2020'de UVGI COVID-19 salgınına karşı olası bir karşı önlem olarak tekrar araştırılıyor.[18]

Dezenfeksiyon UV yoğunluğu ve zamanın bir fonksiyonudur. Bu nedenle teorik olarak hareket eden havada veya lamba akışa dik olduğunda pozlama süreleri önemli ölçüde azaldığından o kadar etkili değildir. Ancak çok sayıda profesyonel ve bilimsel yayın UVGI'nin genel etkinliğinin fanlar ve HVAC havalandırması ile birlikte kullanıldığında gerçekte arttığını ve bu da UV kaynağına daha fazla hava maruz bırakan tüm oda sirkülasyonunu kolaylaştırdığını gösterdi.[19][20] Hava temizleyen UVGI sistemleri havayı UV ışığını geçmeye zorlamak için bir fan kullanan korumalı UV lambalı bağımsız birimler olabilir. Diğer sistemler tesislerin sirkülasyonunun mikroorganizmaları lambaların yanından geçirmesi için basınçlı hava sistemlerine kurulur. Bu tür sterilizasyonun anahtarı UV lambalarının yerleştirilmesi ve ölü mikroorganizmaları uzaklaştırmak için iyi bir filtreleme sistemidir.[21] Örneğin tasarım gereği basınçlı hava sistemleri görüş hattını engeller böylece UV ışığından gölgelenecek ortam alanları oluşturur. Ancak soğutma sistemlerinin serpantinlerine ve drenaj tavalarına yerleştirilen bir UV lambası bu doğal olarak nemli yerlerde mikroorganizmaların oluşmasını önler.

Suyun dezenfeksiyonu[değiştir | kaynağı değiştir]

Su sterilizasyonu için taşınabilir, pille çalışan, düşük basınçlı cıva-buharlı deşarj lambası

Suyun ultraviyole dezenfeksiyonu kimyasal içermeyen tamamen fizikseldir bir süreçtir. Kimyasal dezenfektanlara karşı son derece dirençli olan cryptosporidia veya giardia gibi parazitler bile verimli bir şekilde azaltılır. UV sudan klor ve kloramin türlerini uzaklaştırmak için de kullanılabilir; bu işleme fotoliz denir ve normal dezenfeksiyondan daha yüksek doz gerektirir. Sterilize edilen mikroorganizmalar sudan uzaklaştırılmaz. UV dezenfeksiyonu sudaki çözünmüş organikleri, inorganik bileşikleri veya partikülleri ortadan kaldırmaz. Dünyanın en büyük su dezenfeksiyon tesisi New York şehrinin içme suyunu arıtır. 8 Ekim 2013 tarihinde hizmete giren Catskill-Delaware Su Ultraviyole Dezenfeksiyon Tesisi günlük 2,2 milyar ABD galonu (8,300,000 m3) kadar işlem yapan toplam 56 adet enerji-verimli UV reaktörü içerir.[22]

Ultraviyole aynı zamanda ozon veya hidrojen peroksit ile birleştirilerek gelişmiş bir oksidasyon işlemi yoluyla kirletici maddeleri parçalamak için hidroksil radikalleri üretilebilir.

UV dezenfeksiyonunun dış kaplamaları olan veya DNA'larını UV ışığından koruyan kist durumları (örneğin Giardia) oluşturan daha büyük patojenlere göre daha fazla maruz kalan genetik materyale sahip bakteri ve virüsler için daha etkili olduğu düşünülüyordu. Ancak yakın zamanda ultraviyole radyasyonun Cryptosporidium mikroorganizmasını tedavi etmek için etkili olabileceği keşfedildi. Bulgular içme suyunu arıtmak için uygun bir yöntem olarak UV radyasyonunun kullanılmasıyla sonuçlandı. Buna karşılık Giardia'nın testlerin dışlamadan ziyade enfeksiyona dayalı olduğu durumlarda UV-C'ye çok duyarlı olduğu gösterildi.[23] Protistlerin yüksek UV-C dozlarında hayatta kalabildikleri ancak düşük dozlarda sterilize edildikleri bulundu.

Gelişmekte olan ülkeler[değiştir | kaynağı değiştir]

Kalifornia Üniversitesi, Berkeley'de 2006 yılında yapılan bir projede kaynaklardan yoksun ortamlarda ucuz su dezenfeksiyonu için bir tasarım yapıldı.[24] Proje yerel koşulları karşılayacak şekilde uyarlanabilecek açık kaynaklı bir tasarım olarak tasarlandı. 2014'te biraz benzer bir öneride Avustralyalı öğrenciler güneş UV radyasyonunu elektriksiz suyu dezenfekte etmesi gereken cam tüpe yansıtmak için patates cipsi (gevrek) paket folyosu kullanan bir sistem tasarladılar.[25]

Atık su arıtma[değiştir | kaynağı değiştir]

Kanalizasyon arıtmadaki ultraviyole genellikle klorlamanın yerini almaktadır. Bu büyük ölçüde klorun organik bileşiklerle atık su akışındaki reaksiyonunun potansiyel olarak toksik ve uzun süreli klorlu organik maddeleri sentezleyebileceği endişelerinden ve ayrıca klor gazı veya klor içeren kimyasalların depolanmasının çevresel risklerinden kaynaklanmaktadır. UVGI ile işlenecek bireysel atık akışları yöntemin askıda katı maddeler, boyalar veya UV radyasyonunu engelleyecek veya emebilecek diğer maddeler gibi olası etkileşimler nedeniyle etkili olacağından emin olmak için denenmelidir. Dünya Sağlık Örgütü'ne göre "toplum düzeyinde küçük gruplar halinde (1 ila birkaç litre) veya düşük akışlı (dakikada 1 ila birkaç litre) su arıtmak için UV ünitelerinin megaliter başına maliyeti elektrik ve sarf malzemelerinin maliyeti ve birimin yıllık sermaye maliyeti dahil toplam 20 ABD doları olduğu tahmin edilmektedir."[26]

Büyük ölçekli kentsel UV atıksu arıtımı Edmonton, Alberta gibi şehirlerde yapılmaktadır. Ultraviyole ışığın kullanımı artık çoğu belediye atık su arıtma işleminde standart uygulanmaktadır. Atık su artık atılması gereken bir sorun değil değerli bir kaynak olarak kabul edilmeye başlandı. İster atık su bir nehre boşaltılsın ister mahsulleri sulamak için kullanılsın ister daha sonra geri kazanımı için bir akifere (yeraltı sularını içerebilen veya iletebilen geçirgen bir kaya kütlesi) enjekte edilsin birçok atık su tesisi su ıslah tesisi olarak yeniden adlandırılıyor. Ultraviyole ışık şu anda suyun zararlı organizmalardan arınmış olmasını sağlamak için kullanılmaktadır.

Akvaryum ve gölet[değiştir | kaynağı değiştir]

Ultraviyole sterilizatörler genellikle akvaryum ve havuzlardaki istenmeyen mikroorganizmaların kontrolüne yardımcı olmak için kullanılır. UV ışınlaması patojenlerin çoğalmamasını sağlayarak akvaryumda hastalık salgını olasılığını azaltır.

Akvaryum ve havuz sterilizatörleri genellikle küçüktür ve suyun sterilizatörden ayrı bir harici filtre veya su pompasından geçerken akmasına izin veren boru bağlantı parçaları vardır. Sterilizatörün içinde su ultraviyole ışık kaynağına mümkün olduğunca yakın akar. Su bulanıklığı UV-C penetrasyonunu düşürdüğü için su ön filtrasyonu önemlidir. Daha iyi UV sterilizatörlerinin çoğu uzun bekleme sürelerine sahiptir ve UV-C kaynağı ile UV sterilizatör cihazının iç duvarı arasındaki boşluğu sınırlar.[27]  

Laboratuvar hijyeni[değiştir | kaynağı değiştir]

UVGI genellikle koruyucu gözlük, aletler, pipetörler ve diğer cihazlar gibi ekipmanları dezenfekte etmek için kullanılır. Laboratuvar personeli ayrıca cam malzemeleri ve plastik malzemeleri bu şekilde dezenfekte eder. Mikrobiyoloji laboratuvarları biyolojik güvenlik kabinleri ("davlumbazlar") içindeki yüzeyleri kullanımlar arasında dezenfekte etmek için UVGI kullanır.

Yiyecek ve içecek koruması[değiştir | kaynağı değiştir]

ABD Gıda ve İlaç Dairesi 2001 yılında neredeyse tüm meyve ve sebze suyu üreticilerinin HACCP kontrollerini takip etmesini gerektiren ve patojenlerde 5 log azaltmayı zorunlu kılan bir kural yayınladığından beri UVGI taze preslenmiş gibi meyve sularının sterilizasyonunda biraz kullanıldı.

Lambalar[değiştir | kaynağı değiştir]

Teknoloji[değiştir | kaynağı değiştir]

Küçük flüoresan lamba form faktöründe bir 9 W antiseptik lamba

Dezenfeksiyon için mikrop öldürücü UV genellikle [[cıva-buharlı lamba]] tarafından oluşturulur. Düşük basınçlı cıva buharı dezenfeksiyon etkisi gösteren dalga boyları aralığı olan 254 nm'de güçlü emisyon hattına sahiptir. Mikroplardan arındırma için optimum dalga boyları 260 nm'ye yakındır.[15]:2-6,2-14

Cıva buharlı lambalar düşük basınçlı (amalgam dahil) veya orta basınçlı lambalar olarak kategorize edilebilir.

Düşük basınçlı UV lambalar yüksek verimlilik (yaklaşık % 35 UV-C) ancak daha düşük güç, tipik olarak 1 W/cm güç yoğunluğu (yay uzunluğu birimi başına güç) veir. Amalgam UV lambaları biraz daha yüksek sıcaklıkta ve güç yoğunluğunda çalışmaya imkan vermek için cıva basıncını kontrolunda amalgam kullanır. Daha yüksek sıcaklıklarda çalışırlar ve 16,000 saate kadar kullanım ömürleri vardır. Verimleri geleneksel düşük basınçlı lambalara göre biraz daha azdır (yaklaşık% 33 UV-C çıkışı) ve güç yoğunluğu yaklaşık 2-3 W/cm'dir.

Orta basınçlı UV lambaları yaklaşık 800 santigrat dereceye kadar yüksek sıcaklıklarda çalışır ve polikromatik çıktı spektrumu ve yüksek ışıma çıkışı ancak %10 veya daha az UV-C verimliliği vardır. Tipik güç yoğunluğu 30 W/cm3 veya daha büyüktür.

Lamba gövdesi için kullanılan kuvars cama bağlı olarak az basınçlı ve amalgam kimyasal etkileri olan UV 254 nm'de ve 185 nm ışır. 185 nm'deki UV ışıması ozon üretmek için kullanılır.

Su arıtımı için UV lambaları 254 nm'de morötesi ışıma üreten özel az basınçlı cıva buharlı lambalardan veya 254 nm veya 200 nm'den görünür ve kızılötesi enerjiye kadar [[polikromatik]] çıktı üreten orta-basınçlı UV lambalardan oluşur.

UV lambası suyla asla temas etmez; ya su haznesinin içinde kuvars cam kovana yerleştirilir ya da şeffaf UV tüpünden akan suyun dışına takılır. Akış odasından geçen su akımındaki mikroorganizmalar ve kir gibi askıdaki katı maddeler emilen UV ışınlarına maruz kalırlar.[28]

Işık yayan diyodlar (LED'ler)[değiştir | kaynağı değiştir]

UV-C LED'lerle küçük ve çok yönlü seçenekler vardır

LED teknolojisindeki son gelişmeler ticari olarak bulunabilen UV-C LED'lere yol açtı. UV-C LED'ler 255 ile 280 nm arasında ışık yaymak için yarı iletkenleri kullanır.[9] Dalga boyu emisyonu yarı iletkenin malzemesi ayarlanarak ayarlanır. (2019 (2019) itibarıyla) LED'lerin elektrikten UV-C'ye dönüşüm verimliliği cıvalı lambalara göre daha azdı. Küçük LED'ler küçük reaktör sistemleri için seçilebilir ve kullanım noktası uygulamalarına ve tıbbi cihazlarla birleştirilmeye imkan verir.[29] Yarı iletkenlerin düşük güç tüketimi uzak veya Üçüncü Dünya uygulamalarında küçük güneş pillerini kullanan UV mikroptan arındırma sistemlerini ortaya çıkardı.[29]

UV-C LED'ler kullanım saat ömrü bakımından geleneksel antiseptik lambalardan daha uzun süre dayanmaz ancak daha değişken mühendislik özelliklerine ve kısa süreli çalışma için daha iyi toleransa sahiptir. Bir UV-C LED aralıklı sürelerde kullanıldığında geleneksel antiseptik lambadan daha uzun kurulum süresi sağlayabilir. Benzer şekilde filaman ve HID lamba çıkış dalga boyu sıcaklığa bağlıyken LED bozulması ısıyla artar bu nedenle mühendisler daha yüksek bir çıktıya ve daha hızlı bozulmaya veya daha düşük çıktıya ve zamanla daha yavaş düşüşe sahip olacak şekilde belirli boyut ve maliyette LED'ler tasarlayabilir.

Su arıtma sistemleri[değiştir | kaynağı değiştir]

UV sisteminin boyutlandırılması üç değişkenden etkilenir: debi, lamba gücü ve sudaki UV geçirgenliği. Üreticiler tipik olarak [[biyoanaliz]] testi ile doğrulanan karmaşık hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD) modelleri geliştirdiler. Bu, sistemin boyutlandırmasında regresyon (gerileme) modeli geliştirmek için UV reaktörünün mikrop öldürme performansını çeşitli debilerde UV geçirgenliğinde ve güç seviyelerinde MS2 veya T1 bakteriyofajlarla denenmesini kapsar. Örneğin EPA UV Kılavuz kitabına göre Amerika Birleşik Devletleri'ndeki tüm içme suyu sistemleri için bu şarttır.[15]:5-2

Akış profili oda geometrisinden, debiden ve seçilen belirli türbülans modelinden üretilir. UV Işıma profili su kalitesi, lamba tipi (güç, mikrop öldürücü verimlilik, tayf çıktısı, ark uzunluğu) ve kuvars kovanın geçirgenliği ve boyutu gibi girdilerden geliştirilir. Tescilli CFD yazılımı hem akış hem de ışıma profillerini benzerini yapar. Odanın 3B modeli oluşturulduktan sonra binlerce küçük küp içeren bir ızgara veya ağ ile doldurulur.

Bir dönüşte, kuvars manşonun yüzeyinde veya silici mekanizmasının çevresinde olduğu gibi ilgili noktalar daha yüksek çözünürlüklü ağ kullanırken reaktördeki diğer alanlar kaba ağ kullanır. Ağ üretildikten sonra yüzbinlerce sanal parçacık hazneden "ateşlenir". Her parçacık kendisiyle ilişkili birkaç ilgili değişkene sahiptir ve parçacıklar reaktörden sonra "toplanır". Ayrık faz modellemesi verilen dozu, kafa (head) kaybını ve diğer odaya özgü parametreleri üretir.

Modelleme aşaması tamamlandığında seçilen sistemler gözetim sağlamak ve modelin sistem performansının gerçekliğini ne kadar yakından tahmin edebileceğini belirlemek için profesyonel bir üçüncü taraf kullanılarak doğrulanır. Sistem doğrulama reaktörlerin İndirgeme Eşdeğer Doz (RED) yeteneğini belirlemek için MS 2 faj veya Bacillus subtilis gibi patojenik olmayan ikameler kullanır. Çoğu sistem 40  mJ/cm2 debiyi ve transmitans zarfında doğrulanır.

İçme suyu sistemlerinde etkinliği doğrulamak için EPA UV Kılavuz Kılavuzunda açıklanan yöntem genellikle ABD tarafından kullanılırken Avrupa Almanya'nın DVGW 294 standardını benimsemiştir. Atık su sistemleri için özellikle atık su yeniden kullanım uygulamalarında genellikle İçme Suyu ve Suyun Yeniden Kullanımı için NWRI/AwwaRF Ultraviyole Dezenfeksiyon Yönergeleri kullanılır.[30]

Ayrıca bakınız[değiştir | kaynağı değiştir]

Kaynakça[değiştir | kaynağı değiştir]

  1. ^ "Word of the Month: Ultraviolet Germicidal Irradiation (UVGI)" (PDF). NIOSH eNews. National Institute for Occupational Safety and Health. Nisan 2008. 10 Mart 2010 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 4 Mayıs 2015. 
  2. ^ "SOLVE II Science Implementation". NASA. 2003. 16 Şubat 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 4 Mayıs 2015. 
  3. ^ Downes (19 Aralık 1878). "On the Influence of Light upon Protoplasm". Proceedings of the Royal Society of London. 28 (190-195): 199-212. doi:10.1098/rspl.1878.0109. 10 Ekim 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Ekim 2020. 
  4. ^ "The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1903". Nobelprize.org. The Nobel Foundation. 3 Mayıs 2007 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 9 Eylül 2006. 
  5. ^ "Ultraviolet light disinfection in the use of individual water purification devices" (PDF). U.S. Army Public Health Command. 9 Nisan 2011 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 8 Ocak 2014. 
  6. ^ The Ultraviolet Disinfection Handbook. American Water Works Association. 2008. ss. 3-4. ISBN 978-1-58321-584-5. 
  7. ^ Ultraviolet Germicidal Irradiation Handbook, Fig.2.1
  8. ^ Meulemans, C. C. E. (1 Eylül 1987). "The Basic Principles of UV–Disinfection of Water". Ozone: Science & Engineering. 9 (4): 299-313. doi:10.1080/01919518708552146. ISSN 0191-9512. 
  9. ^ a b Messina, Gabriele (Ekim 2015). "A new UV-LED device for automatic disinfection of stethoscope membranes". American Journal of Infection Control. Elsevier. 13 Şubat 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 15 Ağustos 2016. 
  10. ^ DOI 10.1007/978-3-642-01999-9, Ultraviolet Germicidal Irradiation Handbook, Kowalski 2009
  11. ^ Ultraviolet Germicidal Irradiation Handbook, Fig. 5.5
  12. ^ "Ultra-Violet reflecting power of aluminum and several other metals; W. W. Coblentz and R. Stair". 9 Ekim 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 1 Nisan 2022. 
  13. ^ "Design Manual: Municipal Wastewater Disinfection". 8 Ekim 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Ekim 2020. 
  14. ^ "UV dose". 2 Mart 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Ekim 2020. 
  15. ^ a b c "Ultraviolet disinfection guidance manual for the final long term 2 enhanced surface water treatment rule" (PDF). Washington, DC: United States Environmental Protection Agency. Kasım 2006. 8 Nisan 2011 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 30 Ocak 2011. 
  16. ^ Gadgil, A., 1997, Field-testing UV Disinfection of Drinking Water, Water Engineering Development Center, University of Loughborough, UK: LBNL 40360.
  17. ^ "Safety of Upper-Room Ultraviolet Germicidal Air Disinfection for Room Occupants: Results from the Tuberculosis Ultraviolet Shelter Study" (PDF). UV And People's Health. Ocak–Şubat 2008. 17 Eylül 2010 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). 
  18. ^ Chang (7 Mayıs 2020). "Scientists Consider Indoor Ultraviolet Light to Zap Coronavirus in the Air". The New York Times (İngilizce). ISSN 0362-4331. 11 Mayıs 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 11 Mayıs 2020. 
  19. ^ "Frequently Asked Questions" (PDF). IES Committee Reports. Illuminating Engineering Society. 5 Mayıs 2020. 26 Haziran 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 14 Eylül 2020. 
  20. ^ Ko (Jan 2002). "The characterization of upper-room ultraviolet germicidal irradiation in inactivating airborne microorganisms". Environmental Health Perspectives. 101 (1): 95-101. doi:10.1289/ehp.0211095. 14 Haziran 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 14 Eylül 2020. 
  21. ^ "Environmental Analysis of Indoor Air Pollution" (PDF). CaluTech UV Air. 21 Aralık 2005 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Aralık 2006. 
  22. ^ "Catskill-Delaware Water Ultraviolet Disinfection Facility". 25 Aralık 2011 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Ekim 2020. 
  23. ^ Ware, M. W. "Inactivation of Giardia muris by low pressure ultraviolet light" (PDF). United States Environmental Protection Agency. 27 Şubat 2008 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 28 Aralık 2008. 
  24. ^ "Household UV disinfection: A sustainable option - UV-Tube". 3 Eylül 2006 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Ekim 2020. 
  25. ^ "Chip packets help make safer water in Papua New Guinea". 13 Eylül 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Ekim 2020. 
  26. ^ "Drinking water quality". Water, sanitation and health. WHO. 2 Ekim 2008 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Ekim 2020. 
  27. ^ "UV sterilization; aquarium and pond". American Aquarium Products. 12 Şubat 2006 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Ekim 2020. 
  28. ^ Wolfe, R.L. (1990). "Ultraviolet disinfection of potable water". Environmental Science & Technology. 24 (6): 768-773. doi:10.1021/es00076a001. 
  29. ^ a b Hessling, Martin; Gross, Andrej; Hoenes, Katharina; Rath, Monika; Stangl, Felix; Tritschler, Hanna; Sift, Michael (27 Ocak 2016). "Efficient Disinfection of Tap and Surface Water with Single High Power 285 nm LED and Square Quartz Tube". Photonics (İngilizce). 3 (1): 7. doi:10.3390/photonics3010007.  Geçersiz |doi-access=free (yardım)
  30. ^ "Treatment technology report for recycled water" (PDF). State Of California Division of Drinking Water and Environmental Management. Ocak 2007. s. [sayfa belirt]. 11 Ekim 2008 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 30 Ocak 2011. 

Dış bağlantılar[değiştir | kaynağı değiştir]