Specyfika dezynfekcji promieniowaniem UV-C

Promieniowanie ultrafioletowe niszczy strukturę DNA i RNA bakterii, grzybów, nicieni oraz wirusów. Zapobiega rozmnażaniu się patogenów. Obecnie nie ma organizmów odpornych na promieniowanie UV-C. W ogrodnictwie jest to podstawowa metoda stosowana do dezynfekcji wody i pożywki.

Czynniki wpływające na skuteczność procesu

Skuteczność procesu determinuje dawka promieniowania UV-C i przezroczystość cieczy (T10).

Zakres dezynfekcji może być kontrolowany poprzez regulację natężenia promieniowania UV-C. Całkowita dezynfekcja mikroorganizmów (wraz z wirusami) następuje przy dawce 250 mJ/cm². W przypadku selektywnej dezynfekcji dawka napromieniowania różni się: grzyby i bakterie (60-100 mJ /cm²), nicienie (60 mJ /cm²), wirus mozaiki pepino (150 mJ /cm²), TMV i inne wirusy (250 mJ /cm²).

Dawka promieniowania UV-C zależy od mocy lamp. Istotny jest rodzaj świetlówek, ich wiek (wraz ze starzeniem się zmniejsza się ich wydajność). Jak doradzał  prof. W. Krzesiński po 12 tys. godzin lampy powinny być wymienione.

Przepuszczalność światła UV-C, zwana transmisją T10 (przezroczystość) mierzona jest przy długości fali 254 nm, w warstwie wynoszącej 10 mm. Współczynnik T10 zależny jest od czystości wody, którą mogą pogarszać takie czynniki jak: chelaty żelaza (z nawozów), substancje wydzielane przez korzenie, materiały wypłukiwane z podłoży do uprawy roślin (torf, kokos). – W przypadku dezynfekcji promieniami UV w pożywce nie powinno się stosować zbyt dużej dawki chelatu żelaza. Dla pomidorów zalecana dawka wynosi 0,84 mg/l – mówił prelegent. Typowe wartości T10 dla przelewu pożywki wynoszą: podłoża organiczne 10-20%, wełna mineralna 15-35%. W układach zamkniętych przeźroczystość może dochodzić do 80%. Dla wody deszczowej wartości T10 wynosi 80-100%.

Istotna jest czystość osłony kwarcowej. Ze względu na ciepło wytwarzane przez lampy na rurkach kwarcowych gromadzi się osad, który zmniejsza ilość przepuszczanego światła. Ważny jest także czas przepływu wody przez komorę.

Przebieg procesu dezynfekcji pożywki

Cały proces jest kontrolowany. System połączony jest bezpośrednio z komputerem, regulującym dawkę promieniowania i sprawującym kontrolę nad procesem dezynfekcji.

Przelew pożywki jest filtrowany w filtrze piaskowym. Filtracja wstępna zachodzi, gdy cząstki są większe niż 25 mikronów (nie ma potrzeby przy mniejszych cząstkach ze względu m.in. na stratę energii). Podczas dezynfekcji ciecz przepływa przez komorę (rura kwarcowa ze stali nierdzewnej), w której umieszczona jest lampa UV-C. Pożywka przepływająca przez komorę jest napromieniowywana równomiernie, taką samą dawką UV-C. Następuje automatyczna regulacja przepływu, do uzyskania pożądanej dawki.

Osad zgromadzony na rurkach kwarcowych usuwa się przy pH 3, w tym celu używa się kwasu azotowego (38%). Kwas azotowy aplikowany do systemu w 4 przypadkach: podczas uruchamiania (rurki są czyszczone na krótko przed określeniem wartości T10), w trakcie dezynfekcji wody,  jako dodatek dla pożywki (w celu zmniejszenia EC) oraz po zakończeniu pracy (woda stojąca w komorze z lampą UV powinna mieć działanie oczyszczające podczas fazy spoczynku). Czyszczenie i kalibrację czujnika pH należy wykonać raz w miesiącu.

W instalacji zamontowane są czujniki pozwalające na stałe monitorowanie dawki UV. Występują różnego rodzaju alarmy, które zabezpieczą system przed skażeniem. Limity alarmowe uruchamiają się w przypadku zbyt niskiej dawki promieniowania – woda natychmiast zostaje skierowana do zbiornika spustowego.

Do wody w trakcie pracy systemu może być dodawany perhydrol (nadtlenek wodoru / woda utleniona). Jest to silny środek utleniający, który dezynfekuje i rozkłada substancje organiczne (bakterie, grzyby) oraz chemiczne. Stosowanie samodzielne perhydrolu jest jedną z metod dezynfekcji. – Połączenie perhydrolu z UV-C daje efekt synergizmu i potęguje działanie obu metod – mówił prof. W. Krzesiński. W ten sposób można niszczyć także inhibitory wzrostu, środki ochrony roślin. Zwiększa się przejrzystość wody, łatwiej utrzymać czystość linii kroplujących. Perhydrol ma właściwości wybielające. Poprawia zdrowotność roślin. Zmniejsza się ilość substancji toksycznych uwalnianych do środowiska.

Podsumowanie metody dezynfekcji UV-C

Dezynfekcja UV-C ma wiele zalet. Jest to sprawdzona technologia będąca od 25 lat na rynku, w produkcji towarowej. Nie wymaga dodatków chemicznych, z wyjątkiem kwasy azotowego. Metoda umożliwia pełną kontrolę procesu dezynfekcji. Dużą zaletą jest niskie zużycie energii. Do wad zaliczana jest wrażliwość na przezroczystość wody, rozkład żelaza, a także zabijanie pożytecznych organizmów.

Prof. Włodzimierz Krzesiński podkreślał, że dobry system do dezynfekcji powinien być zaprojektowany typowo dla ogrodnictwa i zawierać kompletne wyposażenie – czujniki (UV, przepływu, pH, T), dozownik kwasu, zabezpieczenia na wypadek awarii, dozownik dla perhydrolu. Oprogramowanie powinno umożliwiać zintegrowanie systemu z bezpośrednio z komputerem nawozowym i klimatycznym.