Transcript Ultra Violeta
Tratamento de Água Ultra Violeta
• 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
0 Viole ta Ve rm e lho
A ultravioleta é uma energia na região do espectro eletromagnético que fica entre a região de raios X e a região visível.
Raios Cósmicos Raios Gamma -13 10 m Raios X -9 10 m Ultravioleta Visível -7 10 m Região Ultravioleta Infra vermelho
A própria UV fica na faixa de 200 nm a 390 nm (nanômetros)
Raios X UV- Vácuo 100 185 200 UV-C (onda curta) UV-B UV-A (onda m é dia) (onda longa) 254 280 300 315 Microndas -1 10 m 400 Ondas de Radio Luz Visível 800
O comprimento de onda esterilizante é entre 254 nm e 265nm.
Em 185 nm gera-se Ozonio ( O3).
100 Efetividade relativa % 80 60 40 Formação de OZÓNIO Efeito GERMICIDA Pico de efetividade germicida: 265 nm Lámpada germicida: 253,7 nm 20 185 200 254 280 300 315 400 (nm) (nm)
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.
Luz Ultravioleta
• 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/cm 2 ).
Princípio
Organismo Bactérias Salmonella sp. Shigellae (4 sp.) Escherichia coli (tipos enteropatogênicos) Vibrio comma Vírus entéricos Enterovirus Poliovirus Coxsackievirus Echovirus Rotavirus (Reovirus) Parvovirus - Como Agentes (Norwalk) Vírus de Hepatite A Adenovirus Doenças Febre tifóide, salmonelose Shigellose Gastroenterite Cólera Gastroenterite, anomalias cardíacas, meningite, outras. Poliomelite Gastroenterite Gastroenterite Gastroenterite Gastroenterite Hepatite infecciosa Doenças respiratórias, conjuntivites, outras Protozoários Entamoeba histolytica Giardia lamblia Cryptosporidium Amebiases Giardiases Cripsporidiases
Doenças de veiculação hídrica
• 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 Distância (d)
1 10 100
Intensidade (I)
1 0,01 0,0001
Dimensionamento
• 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
Percentagem de Inativação de diferentes organismos individualmente dispersos quando expostos a uma dose de irradiação ultravioleta de 20 mW.seg/cm² ORGANISMO Percentagem de Inativação Energia UV requerida para destruição do organismo
w.s/cm 2 Bactérias:
Bacillus anthracis
99,9964 8,7
Clostridium tetani Corynebacterium diphtheria Escherichia coli Legionella pneumophila Mycobacterium tuberculosis Pseudomonas aeruginosa Salmonella paratyphi Shigela dysenteriae Streptococcus faecalis Vibrio cholera
Esporos de fungos: Aspergillus flafus Mucor racemosus 97,8456 99,9999 99,9999 99,9999 99,9536 99,9769 99,9999 99,9999 99,9972 99,9162 --- --- 22,0 6,5 6,6 -- 10,0 10,5 4,1 4,2 8,8 6,5 99,0 32,5 Protozoários: Chlorella vulgaris (alga) Ovos de nematoide Paramecium Vírus:
Influenza virus
Poliovirus Vírus de Hepatite A infecciosa
Rotavirus (Reovirus)
Leveduras: Saccharomyces cerevisiae Saccharomyces selvagem --- --- --- 99,9997 99,7846 --- 98,3014 99,8179 --- 22,0 92,0 200,0 6,6 6,0 8,0 --- 6,6-8,8 13,2
Dose de UV
Não existe uma concordância universal quanto à dose mínima requerida para a inativação de microorganismos patogênicos.
Órgão
USEPA NSF AWWA
Dosagem recomendada (
w.s/cm 2 )
21 ou 36 16 e 38 40
USEPA: Environmental Protection Agency NSF: National Sanitation Foundation – Standard 55 AWWA: American Water Works Association
Dose de UV
• Existem no mercado lâmpadas de UV: dois tipos de
– 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.
Tipos de 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 lâmpadas para até 9.000 hrs de utilização.
com
Substituição das lâmpadas UV
• 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 40 o C.
100 Intensidade 90 relativa de 80 UV 70 % 60 50 40 30 20 10 0 4 12 20 28 Temperatura da água - o C 36 Referência: Trojan Technologies Inc.
Qualidade da Água de Entrada
• 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.
Limitações da UV
• 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.