تابش فرابنفش دارای سه منطقه طول موج است: UV-A، UV-B، و UV-C، و این آخرین منطقه، موج کوتاه UV-C است که خواص ژرمیکیدی برای ضدعفونی دارد. یک لامپ قوس جیوه ای کم فشار شبیه لامپ فلورسنت، نور فرابنفش را در محدوده ۲۵۴ مانومتر (نانومتر) تولید می کند. یک nm یک میلیاردم متر (۱۰^-۹ متر) است. این لامپ ها حاوی جیوه عنصری و یک گاز بی اثر مانند آرگون در یک لوله انتقال دهنده UV هستند که معمولاً کوارتز هستند. به طور سنتی، بیشتر لامپ های فرابنفش قوس جیوه از نوع به اصطلاح «کم فشار» بوده اند، زیرا در فشار نسبی نسبتاً پایین جیوه، فشار بخار کلی پایین (حدود ۲ میلی بار)، دمای خارجی پایین (۵۰ تا ۱۰۰oC) و قدرت پایین عمل می کنند. این لامپ ها تابش فرابنفش تقریباً تک رنگ را در طول موج ۲۵۴ nm منتشر می کنند که در محدوده مطلوب جذب انرژی فرابنفش توسط اسیدهای هسته ای (حدود ۲۴۰ تا ۲۸۰ nm) قرار دارد.
در سال های اخیر لامپ های فرابنفش با فشار متوسط که در فشارها، دماها و سطوح قدرت بسیار بالاتر عمل می کنند و طیف گسترده ای از انرژی فرابنفش بالاتر را بین ۲۰۰ تا ۳۲۰ nm منتشر می کنند، به صورت تجاری در دسترس قرار گرفته اند. با این حال، برای ضدفونی فرابنفش آب آشامیدنی خانگی در سطح خانوار، لامپ ها و سیستم های کم فشار کاملاً کافی هستند و حتی به لامپ ها و سیستم های فشار متوسط ترجیح داده می شوند. این به این دلیل است که آنها در قدرت پایین تر عمل, درجه حرارت پایین تر, و هزینه پایین تر در حالی که بسیار موثر در ضدفونی کننده بیش از آب به اندازه کافی برای استفاده روزانه خانوار. یک نیاز ضروری برای ضدفونی فرابنفش با سیستم های لامپ یک منبع قابل دسترس و قابل اعتماد برق است. در حالی که الزامات قدرت سیستم های ضدفونی لامپ UV جیوه کم فشار متواضع هستند، آنها برای عملیات لامپ برای ضدفونی کردن آب ضروری هستند. از آنجا که بیشتر میکروارگانیسم ها تحت تأثیر تابش حدود ۲۶۰ nm قرار می گیرد، تابش فرابنفش در محدوده مناسب برای فعالیت جوانه زنی قرار دارد. لامپ های فرابنفش وجود دارند که تابشی در محدوده ۱۸۵ نانو متر تولید می کنند که بر میکروارگانیسم ها مؤثر هستند و همچنین محتوای کل کربن آلی (TOC) آب را کاهش خواهند داد. برای سیستم فرابنفش معمولی، تقریباً ۹۵ درصد تابش از یک آستین شیشه ای کوارتز و به داخل آب درمان نشده عبور می کند. آب به عنوان یک فیلم نازک بر روی لامپ جریان دارد. آستین شیشه ای برای نگه داشتن لامپ در دمای ایده آل تقریباً ۱۰۴ درجه فارنهایت طراحی شده است.
اشعه ماوراء بنفش (چگونه کار می کند)
تابش فرابنفش با تغییر DNA در سلول ها و مانع تولید مثل بر میکروارگانیسم ها تأثیر می گذارد. درمان فرابنفش موجودات را از آب خارج نمی کند، صرفاً آن ها را غیر فعال می کند. اثربخشی این فرایند مربوط به زمان مواجهه و شدت لامپ و همچنین پارامترهای کلی کیفیت آب است. زمان قرار گرفتن در معرض به عنوان "میکرووات ثانیه در هر سانتی متر مربع" (uwatt-sec/cm^2) گزارش شده است، و وزارت بهداشت و خدمات انسانی ایالات متحده حداقل قرار گرفتن در معرض 16،000 میکرووات ثانیه / cm^2 برای سیستم های ضدعفونی UV ایجاد کرده است. اکثر تولید کنندگان ارائه شدت لامپ 30،000-50،000μwatt - ثانیه / سانتی متر ^ 2. به طور کلی باکتری های کلیفرم به عنوان مثال در ۷۰ میکرووات ثانیه/سانتی متر^۲ از بین می برند. از آنجا که شدت لامپ در طول زمان با استفاده کاهش می یابد، جایگزینی لامپ و پیش درمان مناسب کلید موفقیت ضدعفونی فرابنفش است. علاوه بر این، سیستم های UV باید به یک دستگاه هشدار دهنده مجهز شوند تا زمانی که شدت لامپ زیر محدوده جوانه زنی قرار می گیرد، به مالک هشدار دهند. موارد زیر زمان تابش مورد نیاز برای غیر فعال کردن میکروارگانیسم های کاملاً مختلف زیر ۳۰٬۰ میکرووات ثانیه/سانتی متر^۲ دوز UV ۲۵۴ nm را می دهد
به تنهایی استفاده می شود، اشعه ماوراء بنفش طعم، بو، و یا وضوح آب را بهبود نمی بخشد. نور فرابنفش یک ضدفونی کننده بسیار مؤثر است، اگرچه ضدزش تنها می تواند در داخل واحد رخ دهد. هیچ ضدعفونی باقی مانده ای در آب برای غیر فعال کردن باکتری هایی که ممکن است زنده بمانند یا ممکن است پس از عبور آب از کنار منبع نور معرفی شوند، وجود ندارد. درصد میکروارگانیسم های از بین رفته بستگی به شدت نور فرابنفش، زمان تماس، کیفیت آب خام، و نگهداری مناسب تجهیزات دارد. اگر مواد بر روی آستین شیشه ای بسازند یا بار ذرات بالا باشد، شدت نور و اثربخشی درمان کاهش می یابد. در دوس های به اندازه کافی بالا، تمام عوامل بیماری زا انتریک آببرد توسط اشعه ماوراء بنفش غیرفعال می شوند. ترتیب کلی مقاومت میکروبی (از حداقل به اکثر) و دوس های فرابنفش مربوطه برای گسترده (>99.9٪) غیر فعال سازی عبارت اند از: باکتری های رویشی و انگل های پروتوزوآن کریپتوسپوریدیوم پاروم و جیاردیا لامبلیا در دوزیهای پایین (۱۰-۱۰ میلی جی بر سانتی متر مربع) و ویروس های انتریک و اسپور باکتریایی در دوزیهای بالا (۳۰ تا ۱۵۰ میلی جی بر سانتی متر مربع). بیشتر سیستم های ضدعفونی کننده لامپ جیوه ای کم فشار UV می توانند به آسانی به دوس های تابش فرابنفش ۵۰ تا ۱۵۰ میلی جیوه بر سانتی متر مربع در آب با کیفیت بالا دست یابند و به همین دلیل اساساً به طور کارآمد تمام عوامل بیماری زا آببرد را ضدعفونی می کنند. با این حال، مواد آلی حل شده، مانند مواد آلی طبیعی، محلول های غیر آلی خاصی مانند آهن، سولفیت ها و نیتریت ها، و ماده معلق (ذرات معلق یا توربیدیت) پرتوهای فرابنفش یا میکروب های سپر را از تابش فرابنفش جذب خواهند کرد و در نتیجه دوزهای فرابنفش تحویلی پایین تر و ضدعفونی میکروبی کاهش می یابد. یکی دیگر از نگرانی ها در مورد ضدعفونی کردن میکروب ها با دوس های پایین تر تابش فرابنفش، توانایی باکتری ها و دیگر میکروب های سلولی در ترمیم آسیب ناشی از UV و بازگرداندن عفونی بودن است، پدیده ای که به فعال سازی مجدد معروف است.
فرابنفش میکروب ها را در درجه اول با تغییر شیمیایی اسیدهای هسته ای غیر فعال می کند. با این حال، آسیب های شیمیایی ناشی از اشعه ماوراء بنفش را می توان با مکانیسم های آنزیمی سلولی ترمیم کرد که برخی از آن ها مستقل از نور (ترمیم تاریک) هستند و برخی دیگر نیاز به نور مرئی (photorepair یا photoreactivation) دارند. بنابراین دستیابی به ضدعفونی بهینه فرابنفش آب نیاز به تحویل دوز فرابنفش کافی برای القای سطوح بیشتری از آسیب اسید هسته ای و در نتیجه غلبه یا غلبه بر مکانیسم های ترمیم DNA دارد.
