UV-desinfeksjon av drikkevann

I Norge har UV-desinfeksjon lenge vært i utstrakt bruk på små vannverk, primært av praktiske og økonomiske årsaker. Det var imidlertid først etter oppdagelsen i 1997/1998 av at UV-lys selv i relativt lave doser evnet å inaktivere klorresistente parasitter at interessen for denne metoden skjøt fart internasjonalt, og også for de store vannverk. Etter giardiasis-epidemien i Bergen høsten 2004 har parasittfaren vært en sterk drivkraft for bruk av UV som en av flere hygieniske sikkerhetsbarrierer.

UV-bestråling av vannet fremstår som en enkel og kostnadseffektiv løsning. Resultatet av dette, og utviklingen etter 2004, er en storstilt utbygging av små – og store – UV-anlegg.

Dessverre viste erfaringer at prosjektering, anskaffelse og drift av UV-anlegg ikke var så enkelt som mange nok har trodd. Mange vannverk meldte om problemer, blant annet med underdimensjonerte anlegg, svakheter i elektronikk og automatisk styring, belegg på kvartsrør og UV-sensorer, sviktende levetid og effekt på lamper samt usikkerheter knyttet til kontroll av sensorene som styrer anlegget. UV-behandling av vann med fargetall høyere enn 10 mg Pt/l og dermed lav UV-transmisjon synes å være et særnorsk forhold som krever ekstra oppmerksomhet. Problemene knytter seg til alle faser, fra dimensjoneringskriterier knyttet til vannkvalitet og dimensjonerende UV-transmisjon, via kravspesifikasjoner i anbudsforespørsler samt problemer med kontroll og driftsoppfølging. Følgelig ble det igangsatt arbeid med en Norsk Vann rapport for å samle erfaringer og kunnskap om bruk av UV. Rapport 164 Veiledning for UV-desinfeksjon av drikkevann, gir en grundig innføring i teori, dimensjonering og erfaringer med bruk av UV.

Dimensjonering av hygieniske barrierer er beskrevet i Norsk Vanns rapportserie om god desinfeksjonspraksis, som nå har endret navn til «mikrobiell barriere analyse» – MBA. Rapport 209 Veiledning i mikrobiell barriere analyse, bør leses for å få en helhetlig forståelse av tenkningen knyttet til hygieniske barrierer og UV sine begrensninger og fordeler.

 Nyere erfaringer med UV-anlegg er oppsummert i Norsk Vann rapport 240 fra 2018.

Typegodkjenning

Alle anlegg skal være typegodkjent etter europeisk eller amerikansk norm. I Norsk Vann rapport 240 er det gitt følgende anbefaling;

Ved anskaffelse av UV-desinfeksjonsanlegg gir rapporten derfor følgende begrunnede anbefaling: Velg UV-reaktorer som er validert etter europeisk standard og typegodkjent av Folkehelseinstituttet. Disse er tilpasset norske krav om en biodosimetrisk UV-dose på 40 mJ/cm² (400 J/m²), basert på en validering med bruk av Bacillus subtilis sporer som testorganisme.

Teoretisk innføring

Bruk av UV-lys til desinfeksjonsformål bygger på to fundamentale forutsetninger: 1) Det må genereres UV-lys med evne til å inaktivere mikroorganismer, og 2) UV-lyset (energien) må overføres til mikroorganismene.

Generering av UV-lys

UV-lys produseres ved å sette elektrisk spenning på en gassblanding, noe som genererer fotoner (lys). Bølgelengden på dette lyset avhenger av type gassblanding og anvendt spenning i lampen. UV-lamper som anvendes for desinfeksjon av vann anvender nesten utelukkende gassblandinger som inneholder kvikksølvdamp. Dette fordi kvikksølv emitterer lys i et bølgelengdeområde som effektivt kan inaktivere mikroorganismer. Intensitet og bølgelengde på det produserte UV-lyset avhenger av lampenes driftstemperatur og konsentrasjon av kvikksølvatomer – og derved av kvikksølvets damptrykk. Lavtrykkslamper som anvender moderate temperaturer og lave damptrykk av kvikksølv, produserer UV-lys innenfor et og samme bølgelengdeområde, 253.7 nm (monokromatisk lys). Mellomtrykkslamper anvender betydelig høyere temperaturer og gasstrykk for å øke kollisjonsfrekvensen mellom kvikksølvatomene, noe som genererer UV-lys med høyere intensitet og over et mye bredere bølgelengdespektrum (polykromatisk lys).

Typer av UV-lys

UV-lys representerer den del av det elektromagnetiske spektrum som befinner seg mellom røntgenstråler og synlig lys (figur 3.1). UV-spekteret kan inndeles i 4 deler, og desinfeksjonseffekten er primært knyttet til stråling innen bølgelengdeområdet 200-300 nm, det vil si innen området for UV-C og UV-B:

1. Vakuum-UV (100-200 nm)
2. UV-C (200-280 nm)
3. UV-B (280-315 nm)
4. UV-A (315-400 nm) 

Den inaktiverende (biocidale) effekten er størst for bølgelengder i området 200-300 nm. UV-lys (fotoner) i dette bølgelengdeområdet trenger lett gjennom cellevegge, cytoplasma og kjernemembraner og forårsaker irreversible skader på mikroorganismenes metabolisme og arveegenskaper (DNA-molekyler).

UV-lys innen området for vakuum-UV kan også inaktivere mikroorganismer, men fordi intensiteten av UV-lys innen dette bølgelengdeområdet svekkes svært raskt med økende lysvei i vann, anses dette som et praktisk/økonomisk lite aktuelt alternativ for desinfeksjon av vann. UV-lys innen UV-A området er langt mindre effektivt for desinfeksjonsformål enn lys innen UV-B og UV-C området, og en effektiv desinfeksjon med lys i UV-A området krever derfor svært lange bestrålingstider.