Funktionsprinzip der keimtötenden UVC-Lampe
UV-keimtötende Lampen sind eigentlich Niederdruck-Quecksilberlampen. Die Niederdruck-Quecksilberlampe wird durch den niedrigeren Quecksilberdampfdruck (<10-2Pa) zur Emission von ultraviolettem Licht angeregt. Bei 25 °C gibt es zwei Hauptspektrallinien: Eine hat eine Wellenlänge von 253,7 nm, die andere hat eine Wellenlänge von 253,7 nm. Die andere hat eine Wellenlänge von 184,9 nm. Beide sind ultraviolette Strahlen, die für das bloße Auge unsichtbar sind.
Derzeit können nur künstliche Lichtquellen aus Quecksilber (Legierung) eine ausreichende UVC-Intensität für die technische Desinfektion abgeben. Die keimtötende UV-Lampenröhre besteht aus Quarzglas. Die Quecksilberlampe wird entsprechend der Differenz des Quecksilberdampfdrucks in der Lampe nach dem Anzünden und der Differenz der ultravioletten Ausgangsintensität in drei Typen unterteilt: Niederdruck-Quecksilberlampen mit niedriger Intensität, Mitteldruck-Quecksilberlampenlampen mit hoher Intensität und Niederdrucklampen Quecksilberlampen mit hoher Intensität. Die bakterizide Wirkung wird durch die von den Mikroorganismen aufgenommene Strahlungsdosis bestimmt und gleichzeitig auch durch die Ausgangsenergie der ultravioletten Strahlen beeinflusst, die von der Art der Lampe, der Lichtintensität und der Nutzungsdauer abhängt. Mit zunehmendem Alter verliert die Lampe 30–50 % ihrer Intensität. . Die UV-Bestrahlungsdosis bezieht sich auf die Menge an UV-Strahlen einer bestimmten Wellenlänge, die erforderlich ist, um eine bestimmte Bakterieninaktivierungsrate zu erreichen: Bestrahlungsdosis (J/m2) = Bestrahlungszeit (s) × UVC-Intensität (W/m2). Je größer die Bestrahlungsdosis , desto besser ist die Desinfektionseffizienz. Aufgrund der Größenanforderungen der Geräte beträgt die allgemeine Bestrahlungszeit nur wenige Sekunden. Daher ist die UVC-Ausgangsintensität der Lampe zum wichtigsten Parameter zur Messung der Leistung der UV-Licht-Desinfektionsgeräte geworden. Bei der kommunalen Abwasserdesinfektion liegt die durchschnittliche Strahlungsdosis im Allgemeinen über 300 J/m2. Unterhalb dieses Wertes kann das Phänomen der Photoauferstehung auftreten, das heißt, die Bakterien können nicht vollständig abgetötet werden, und wenn sie aus dem Kanal fließen und sichtbarem Licht ausgesetzt werden, werden sie wiederbelebt, was den Sterilisationseffekt verringert. Je höher die Anforderungen an die Sterilisationseffizienz sind, desto höher ist die erforderliche Bestrahlungsdosis. Der Hauptfaktor, der die Exposition von Mikroorganismen gegenüber einer ausreichenden Bestrahlungsdosis mit ultraviolettem Licht beeinflusst, ist die Durchlässigkeit (bei 254 nm). Wenn die UVC-Ausgangsintensität und die Bestrahlungszeit konstant sind, führt die Änderung der Lichtdurchlässigkeit dazu, dass sich die tatsächliche Dosis an Mikroorganismen ändert.
Die meisten UV-Anlagen verwenden herkömmliche Niederdruck-UV-Lampentechnologie, und einige große Wasserwerke verwenden Niederdruck-UV-Lampensysteme mit hoher Intensität und Mitteldruck-UV-Lampensysteme mit hoher Intensität, wodurch die Anzahl der Lampen um mehr als 90 % reduziert werden kann. Durch die Erzeugung hochintensiver Strahlung wird die Stellfläche reduziert, Installations- und Wartungskosten werden eingespart und die UV-Desinfektionsmethode ist auch auf Abwässer mit schlechter Wasserqualität anwendbar.