Traitement de l'eau par rayonnement ultraviolet

1 Le traitement de l'eau par rayonnement UV

2 Présentation

Le dispositif de traitement, bactéricide, a pour principe de générer des rayons ultra-violets au sein d'une chambre d'irradiation. Ces rayons que l'on explicitera plus loin, irradient les cellules vivantes contenues dans le liquide traversant l'appareil.

Le principe de base, connu depuis le début du siècle, bénéficie aujourd'hui de matériaux nouveaux (lampes à haut pouvoir germicide, et chambre d'irradiation à haut coefficient de réflexion), et d'une maîtrise totale des paramètres annexes de fonctionnement (environnement, débit, application). La qualité de l'eau étant depuis quelques années pointée du doigt, le principe de décontamination par UV s'est alors beaucoup développé.

3 Principe de fonctionnement

Les rayons ultra-violets sont une onde électromagnétique et regroupent des fréquences oscillants entre 10 et 400 nm (10 nm étant la limite des rayons X et 400 nm la limite des radiations visibles).

Ces radiations UV ont une action photochimique sur les corps, action qui se manifeste par des réactions très diverses telles que :

• pigmentation de la peau (pour des longueurs d'onde UV-A comprises entre 315 et 400 nm),

• vitamination des produits alimentaires (pour des longueurs d'onde UV-B comprises entre 285 et 315 nm),

• destruction des micro-organismes (pour des longueurs d'onde UV-C comprises entre 200 et 280 nm),

• formation d'ozone (pour des longueurs d'onde de l'ordre de 185 nm).

L'action stérilisante, est due à la perturbation apportée par les radiations ultra-violettes dans la structure chimique des constituants de la cellule vivante, et par suite, de leur fonctionnement. La courbe d'adsorption de l'ADN (acide désoxyribonucléique), véritable support de l'information génétique dans le noyau des cellules, pour des longueurs d'onde comprises entre 200 et 285 nm met en évidence un pic à la longueur d'onde de 257 nm, c'est à dire un profond effet germicide à cette longueur d'onde.

Suivant la quantité d'énergie UV reçue, la cellule vivante sera soit stérilisée (effet bactériostatique) soit détruite (effet bactéricide). L'effet bactériostatique dans le cas d'une absorption modérée d'énergie UV, permet à la cellule de continuer à vivre, mais sans avoir la possibilité de se reproduire. Cette cellule est donc condamnée à disparaître. L'effet bactéricide, dans le cas d'une absorption d'énergie supérieure à une certaine dose, permet la destruction de la cellule. La dose minimale légale selon la circulaire du 19/01/87 de la Direction Générale de la Santé est de 25 000 micro watt seconde par centimètre carré.

La loi de Lambert-Beer donne le calcul de l'énergie et met en évidence un certain nombre de paramètres dont dépend cette énergie :

• la puissance de la lampe, source UV, P en Watts,

• la surface émettrice S en m²,

• le coefficient d'adsorption des rayons UV dans le liquide à traiter K en 1/m,

• l'épaisseur de la lame d'eau Y en m,

• le temps d'exposition d'un élément de volume T en s.

d'où : D (dose d'exposition) = P / S × exp(-KY)×T exprimée en J/m² ou en 10 micro Ws/cm²

L'action abiotique des radiations UV sera d'autant plus efficace que la structure de l'être vivant se rapprochera de la structure mono-cellulaire. Les microbes, virus , bactéries, seront donc particulièrement sensibles aux rayons UV puis pour des doses plus fortes les végétaux inférieurs tels que les algues, les moisissures et leur spores.

4 Technologie, caractéristiques

Les rayons UV sont produits par des lampes à vapeur de mercure qui émettent à la longueur d'onde de 254 nm, très proche de la longueur d'onde de 257 nm à haut pouvoir germicide.

Deux types de lampes existent : lampes basse pression et haute pression.

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