Classificazione e Funzioni degli Sterilizzatori Ultravioletti nei Sistemi di Acquacoltura a Ricircolo

Sistema di Disinfestazione per Acquacoltura Circolante

Nelle sistemazioni di acquacoltura circolante, i pericoli derivanti dai batteri e dai virus non possono essere sottovalutati. I batteri consumano una grande quantità di ossigeno disciolto nell'acqua, causando una carenza di ossigeno negli organismi allevati, una crescita lenta e persino la morte. Batteri patogeni come ...  Flavobacterium columnare e Aeromonas hydrophila possono causare malattie come la necrosi delle branchie e la setticemia negli organismi allevati, portando a mortalità su larga scala e perdite economiche significative per gli acquacoltori. Le infezioni virali sono caratterizzate da una rapida trasmissione e difficoltà nel controllo, che possono infettare un gran numero di individui allevati in poco tempo, alterare le loro funzioni fisiologiche e impattare gravemente l'efficienza dell'acquacoltura.

L'ultravioletta (UV) e l'ozono sono altamente efficaci nel uccidere batteri e virus. La radiazione UV penetra la membrana cellulare dei microbi attraverso onde luminose radiative intense, raggiunge il nucleo e rompe la struttura a doppia elica del DNA, impedendo ai batteri di riprodursi e portandoli alla morte. È particolarmente efficace contro i microbi batterici sospesi nell'acqua. L'ozono, con forti proprietà ossidanti, reagisce rapidamente con batteri e virus, distruggendo i loro organelli, il DNA e l'RNA, e alterando la permeabilità della cellula, portando alla lisi e alla morte cellulare. Può uccidere una varietà di microbi, inclusi batteri vegetativi, spore, virus e funghi. A causa della sua buona diffusività, l'ozono può disinfettare l'intera acqua di coltivazione ittica senza punti ciechi.

Sterilizzazione UV

1. Classificazione per metodo di installazione

Le lampade sterilizzanti UV possono essere classificate in due tipi in base al metodo di installazione: montate su tubi e montate su canali:

• Le lampade sterilizzanti a UV montate sulle tubazioni vengono di solito installate all'interno delle linee di distribuzione dell'acqua nei sistemi di acquacoltura ricircolante. L'acqua scorre direttamente attraverso la sezione della tubazione con la lampada sterilizzante, garantendo un contatto completo tra l'acqua e la luce UV, sterilizzando in modo efficiente l'acqua in movimento. I loro vantaggi includono una struttura compatta che si integra bene nel sistema di tubazioni, rendendole adatte per la sterilizzazione dell'acqua in situazioni con flussi relativamente bassi.

• Le lampade sterilizzanti a UV montate sui canali vengono generalmente installate sopra o sui lati dei canali aperti d'acqua con una certa larghezza e profondità, irradiando e sterilizzando l'acqua che scorre attraverso il canale. Possono coprire un'ampia area d'acqua, rendendole adatte per gestire grandi flussi e corpi d'acqua aperti, garantendo che un'ampia area d'acqua venga efficacemente irradiata dalla luce UV per assicurare le prestazioni di sterilizzazione.

2. Classificazione per intensità di tensione

Le lampade sterilizzanti UV sono divise in due tipi in base all'intensità della tensione: a bassa pressione e a media pressione:

Le lampade sterilizzanti UV a bassa pressione (LP) funzionano a tensioni relativamente basse e generano di solito luce UV a singola lunghezza d'onda, prevalentemente intorno a 254 nanometri . Questa lunghezza d'onda ha un effetto germicida significativo, consuma poco energia ed è stabile. Tuttavia, la loro potenza è relativamente limitata, il che le rende adatte per applicazioni su piccola scala o luoghi dove non è richiesta un'intensità di sterilizzazione estremamente alta.

Le lampade sterilizzanti a pressione media (MP) operano a tensioni più elevate, generando luce UV a multi-lunghezze d'onda con una copertura più ampia e una maggiore capacità germicida. Hanno una potenza superiore, il che consente un trattamento rapido di masse d'acqua a grande portata e altamente inquinate. Tuttavia, consumano più energia e hanno costi di attrezzatura più elevati, il che le rende comunemente utilizzate nei sistemi di acquacoltura circolante su larga scala con alte esigenze di efficienza di sterilizzazione e capacità di trattamento.

3. Principi e Fattori di Influenza della Sterilizzazione UV

La luce UV è un tipo di radiazione elettromagnetica, divisa in diverse bande di lunghezza d'onda. La banda principale utilizzata per la sterilizzazione è la banda UVC (200-280 nanometri), con circa 254 nanometri che rappresenta la lunghezza d'onda più efficace a scopo germicida. Quando l'acqua ricircolante contenente microorganismi come batteri passa attraverso l'area di irradiazione di una lampada sterilizzante UV, l'energia dei fotoni UV viene assorbita dal materiale genetico (come DNA o RNA) all'interno delle cellule microbiche. I legami chimici in questi materiali genetici si rompono dopo aver assorbito abbastanza energia UV—per esempio, i legami idrogeno nella struttura a doppia elica del DNA vengono distrutti—alterando così i processi di informazione genetica come replicazione e trascrizione. Ciò impedisce ai microrganismi come i batteri di riprodursi, portandoli alla morte e quindi sterilizzando e purificando l'acqua ricircolante, garantendo la sicurezza della qualità dell'acqua e creando un ambiente di crescita salutare per gli organismi allevati.

I principali fattori che influenzano l'efficacia della sterilizzazione UV in acquacoltura circolante sono i seguenti:

1.Dosaggio UV

Il dosaggio UV, determinato dall'intensità UV e dal tempo di irradiazione, è fondamentale per l'efficacia della sterilizzazione. Un dosaggio insufficiente non riesce a rompere la struttura del DNA o RNA dei microrganismi come batteri e virus, portando a una sterilizzazione inefficace. Solo quando viene raggiunto il dosaggio specifico richiesto dai microrganismi di destinazione può essere garantita una buona efficacia di sterilizzazione.

2.Turbidità dell'acqua

Gli solidi sospesi e le particelle organiche nell'acqua aumentano la turbidità. Queste impurità disperdono e assorbono la luce UV, impedendole di penetrare nell'acqua e riducendo l'esposizione effettiva ai microrganismi, diminuendo così l'efficienza della sterilizzazione. Più alta è la turbidità, più la luce UV viene attenuata, e peggiore è la capacità di sterilizzazione.

• Flusso d'acqua

Un flusso d'acqua troppo veloce riduce il tempo di permanenza dei microbi nell'area di irradiazione UV, impedendo loro di ricevere una dose sufficiente di UV e causando una sterilizzazione incompleta. Un flusso troppo lento, sebbene garantisca il tempo di irradiazione, potrebbe influire sull'efficienza complessiva del sistema di ricircolo dell'acqua.

• Specie microbiche

Diversi microrganismi hanno tolleranze variabili alla luce UV. Ad esempio, gli spori batterici, a causa della loro struttura speciale, sono più resistenti all'irradiazione UV rispetto alle normali cellule batteriche. I virus, privi di una struttura cellulare, differiscono anche nella loro sensibilità agli UV rispetto ai batteri. Pertanto, i tipi di microrganismi presenti influenzano l'efficacia della sterilizzazione.

• Grado di invecchiamento della lampada

Al aumento del tempo di utilizzo, l'efficienza luminosa delle lampade UV diminuisce gradualmente, riducendo l'intensità UV di output e la dose di sterilizzazione efficace fornita. Ciò comporta un deterioramento delle prestazioni di sterilizzazione rispetto a quando le lampade erano state appena installate.