Theorie van UV-Desinfectie" />

Theorie van UV-Desinfectie reactoren

Voor de productie van individuele UV-Reactoren moet de relatie tussen de werking van UV-Desinfectie en de vormgeving uitgelegd worden:
In het kader van een grootschalig onderzoek BMBF, werden een groot aantal biologische species (bacteriën, Virussen, schimmels etc.) met UV-licht bij een golflengte van 254 nm (voornaamste emissiepiek van Hg lage druk UV-lampen) bestraald en het effect bestudeerd van de UV-Desinfectie. Daarna werd de afhankelijkheid van de UV-dosis (de passende bestraling) op de afdoding vastgelegd. Gebaseerd op deze onderzoeken werd er bvb. voor drinkwater als min. 400 J/m² aangenomen, terwijl daarbij alle voor drinkwater relevante kiemen (bvb.: coliform) voor minstens 99,99% (104) afgedood moeten zijn.

UV-Reactoren moeten in staat zijn, de vooraf bepaalde hoeveelheid UV-straling, in het water in te brengen. Hierbij speelt de absorptie van het UV-licht, de geometrie van de bestralingskamer, de verblijftijd en de verblijftijdverdeling van de vloeistof in de UV-reactor een belangrijke rol. UV-licht wordt afgezwakt wanneer het door een laag materie dringt, volgens de wet van Lambert-Beer:

Waarbij Ide invallende intensiteit [gemeten in W] en  I de Intensiteit, die bij een willekeurig punt x heerst. De eenheid SAK (SAC) is de spectraal absorptiecoëfficiënt en is een eigenschap van de vloeistof, die door het stralingsveld vloeit. Het heeft de dimensie  [1/Lengte]. Daarmee heerst er in Punt X1 een bestraling die als volgt kan berekend worden:

De bestraling (Dosis) is een fysische grootheid, en een functie van, de Intensiteit, de verblijftijd (beter de verblijftijdverdeling) en het oppervlak, die bestraald moet worden:

 

De verhouding tussen SAC en transmissie bij verschillende weglengtes van het UV-Licht bij desinfectie (golflengte 254 nm)

Spectraal Absorptie Coëfficiënt / UV-Transmissie (Weglengte)
SAC in 1/m T (1cm) in % T (5cm) in % T (10cm) in %
0,5 99 95 90
1 98 90 82
2 95 79 63
5 89 56 31
10 79 30 9
15 70 17 3
20 62 9 1
25 56 6 0,5
30 50 3 0,1

De berekening van de UV-Reactoren is de belangrijkste constructiebasis. 
Conventionele UV-desinfectiereactoren vertonen een zeer complexe verblijftijdverdeling. Daarom is een exacte berekende constructie, praktisch onmogelijk. 
Enviolet maakt enkel gebruik van UV-installaties met rotationele doorstroming. Een centraal ingebouwde kwartsbuis, bevat alle nodige UV-lampen. In de ruimte (dunne laag) tussen de kwartsbuis en de reactormantel, roteert de vloeistof rond de reactoras (zie afbeelding rotationele stroming).
Deze stroming kan exact berekend worden:

Het enge verblijfstijdspectrum in het rotatielichaam, leidt tot een berekenbare stroming.

De essentiële voordelen van deze UV-installaties zijn:

  • De rotatiesymmetrie laat een eenvoudige berekening van de reactor toe. Op die manier kan a.c.k. als enige producent van UV-Reactoren, de reactor op maat bouwen.
  • Er heerst een enge verblijftijdsverhouding in de reactor, d.w.z. dat alle volume elementen op dezelfde intense manier gedesinfecteerd worden.
  • De rotationele vloeistofstroom werkt reinigend op de centrale kwartsbuis, zodat afzetting op de centrale kwartsbuis wordt tegengegaan.
  • De hoge turbulentie, zorgt voor een goede menging van de vloeistof, en daardoor voor een gegarandeerde ontkieming.
  • In a.c.k./Enviolet – Reactorsystemen wordt de integrale prestatie bewaakt, d.w.z. dat het uitgelezen signaal, de werkelijke situatie weergeeft (zie afbeelding MicroUV® NT Reactoren).

Enviolet - MicroUV® - Reactoren zijn op een doelmatige manier berekend, waardoor ze maximaal betrouwbaar functioneren.

Primitieve reactor design leidt tot verschillende nadelen

UV-Reactoren met eigenschappen zoals in de afbeelding weergegeven “Conventioneel” vertonen heel wat nadelen en worden beter niet ingezet omdat ze niet betrouwbaar zijn.

Nadelen:

  • Bij de afgelegde weg A is de verblijftijd tekort, er vindt geen afdoende kiemafdoding plaats, terwijl B onnodig lang is, er wordt onnodige energie verbruikt.
  • Omdat er een kortsluitstroming optreed zal er een hogere UV-prestatie moeten geïnstalleerd worden om de desinfectiegraad te kunnen garanderen. Dit betekend hogere kosten voor energie en UV-lampen.
  • Verder precipiteren deeltjes heel gemakkelijk in dergelijke reactoren, waardoor er een mechanische  reiniging nodig is en UV sensoren, die deze mechanische wissers aansturen. 
  • Een ander nadeel is dan weer dat de UV-sensoren die de UV-dosis bewaken niet de totale functionaliteit meten. Bij deze conventionele reactoren wordt praktisch altijd, het signaal van één lamp als referentie gemeten, wat tot een reeks fouten kan leiden. Als de referentie lamp bvb. oud is en alle andere nieuw, dan ligt de UV – capaciteit ver boven de werkelijke waarde en omgekeerd. Dit is een ongunstige toestand met schijnbare zekerheid.