Pour créer un pouvoir germicide avec de la lumière UV, il faut créer un rayonnement UVC spécifique. Puis, il faut le mettre en œuvre dans un réacteur adapté pour appliquer les doses UVC nécessaires à la destruction des micro-organismes pathogènes.
Une troisième technologie sans mercure est tout aussi prometteuse. Un circuit électrique modulé est appliqué sur un corps en verre de quartz rempli de gaz Xe (p. ex. plusieurs centaines de kHz ; plusieurs kV de haute tension). Grâce à une molécule Xe2 excitée, et selon le type de gaz rare et d’halogène utilisé, différentes radiations quasi monochromatiques peuvent être obtenues. La lampe à excimère KrCl* est la plus importante pour la désinfection, rayonnant à 222 nm et XeBr* avec un rayonnement de 282 nm. Cette technologie ne nécessite pas de temps de préchauffage. Ces lampes Excimer, cependant, souffrent d’une faible efficacité UVC de ~8. Autre inconvénient à ce jour, les coûts d’investissement élevés pour les lampes et l’électricité consommée.
La dose UV est le paramètre de dimensionnement d’une installation UV. Chaque micro-organisme a besoin d’un niveau d’énergie UV spécifique pour perturber son ADN. Ce niveau d’énergie est appelé « dose UV ». La dose est donc une mesure de l’effet biologique du rayonnement UV. La mesure est exprimée en mWs/cm² et/ou mJ/cm².
Plus elle est élevée, plus la chambre qui contient la lampe UV et l’exposition de l’eau à celle-ci sont grandes. Les systèmes de désinfection UV disponibles sur le marché permettent donc de répondre aux différents besoins en dose d’UV, qui dépendent des microorganismes à éliminer.
Oui, les rayons UV sont exposés à l’eau. Par contre, la lampe UV n’entre jamais en contact direct avec l’eau. Elle est placée à l’intérieur d’une gaine de quartz, au centre du réacteur. La lampe est montée de façon à ce que l’eau puisse passer à travers une chambre d’écoulement et que les rayons UV émis soient absorbés par le flux.
Le calcul de la dose d’un système UV dépend de trois variables :
- Durée d’exposition (déterminé avec le débit d’écoulement)
- Puissance du rayonnement de la lampe (puissance par unité de surface)
- Transmittance UV dans l’eau
La durée (T en secondes) est déterminée par le débit traversant (Q en m3/s), et le volume du réacteur (V en m3): T = V / Q
La puissance correspond à l’intensité x tension x de la lampe UV divisé par la surface (en Watt/m²). Attention cependant, les ampoules UV perdent un peu de leur efficacité avec le temps, il est nécessaire de dimensionner un système en utilisant sa puissance en fin de vie.
La dose, c’est le produit de l’intensité émise par les lampes avec la durée d’exposition au rayonnement : Dose = intensité UV (Watt/m²) x seconde = Joule/m².
Par exemple, pour respecter les critères microbiologiques de potabilisation des eaux, la dose UV doit généralement être de 300 Joule/m² = 30 mJoule/cm² = 30 mWatts/cm².
La transmittance est la capacité d’une substance à laisser passer la lumière UV, mesurée sur 1 cm de liquide. La transmittance s’exprime couramment en pourcentages (0 % pour un matériau opaque). Lorsque la lumière irradie l’eau, l’eau absorbe une partie du rayonnement. L’effet désinfectant diminue à mesure que le rayonnement s’éloigne de la source.
Pour pouvoir dimensionner correctement un réacteur de désinfection UV, il faut donc :
- Connaitre l’application (pour déterminer la dose correcte d’UV)
- Savoir identifier le débit (permettant de déterminer la durée d’exposition dans le réacteur)
- Avoir connaissance de la transmittance de votre eau
Heureusement, 1H2O3 a déjà fait tous ces calculs pour vous ! Vous pouvez dimensionner en ligne votre installation UV pour plusieurs types d’application avec ce formulaire
