Brevet FR2442218A1 — publié le 19800620

La présente invention concerne un proc#d 1# Traitement d'é- puration et notamment de stérilisation de liquides, et plus particulièrement de l'eau. La règlementation actuelle impose, tant pour la consommation que pour le rejet des eaux usées, des normes très strictes. En effet, un certain nombre de maladies étant transmises par l'eau (typhoïde, choléra, polyomy#lite...) la première qualité d'une eau potable est d'être exempte de tout germe pathogène. La stérilisation de l'eau par rayonnement ultra-violet est bien connue et appliquée depuis de nombreuses années. Ce procédé consiste à soumettre à l'action d'un rayonnement ultra-violet de l'eau s'écoulanten film mince dans une chambre de traitement. L'eau n'est pas en contact avec le générateur ultra-violet, celuici étant isolé par un tube en quartz. Une bactérie ou un microorganisme se trouvant véhiculé par l'eau est alors soumis à une irradiation pendant un temps donné. Ce temps, directement proportionnel à la vitesse de circulation d'eau dans la chambre de traitement, est donné par le débit nominal de l'appareil. On peut dire que l'action stérilisante de ces radiations ré- sulte d'une action photochimique qui est identique pour toutes les cellules. A dose modérée, les rayons ultra-violets stérilisent les cellules et les empêchent, par conséquent, de se reproduire. Si la dose est plus importante (temps d'exposition plus long), la cellule est détruite. Sous l'effet de ces radiations, certains microorganismes subissent un gonflement de leurs éléments, s'achevant en une véritable explosion interne, entraînant la destruction de ceux-ci. Cependant, certaines bactéries peuvent échapper à l'irradiation en se protégeant derrière les matières organiques en suspension dans l'eau. On rencontre dans d'autres cas, des bactéries protégées par une enveloppe très dure, les rendant insensibles à l'effet des radiations ultra-violettes. Il est de plus nécessaire, afin d'avoir un rendement germicide optimum, de maintenir le ou les tubes quartz de la chambre de traitement en état de parfaite propreté En effet, l1accumu- lation de dépôt sur le ou les tubes quartz provoque une absorption de radiations. Cette absorption sera plus ou moins forte, selon l'importance du dépôt. Dans certains cas, le rendement germicide sera très fortement diminué. Cette opération de netto~rageréalisée le plus souvent mécaniquement, impose un arrêt de l'installation et un démontage des tubes. On connait d'autres part les propriétés que possèdent les vibrations ultrasoniques, transmises à un liquide, de créer des alternances de pression et de dépression donnant naissance à un phénomène de cavitation. Ce phénomène se traduit par la formation de microbulles qui implosent violemment en décollant les particules adhérant aux pièces ou objets plongés dans ce liquide. Ces propriétés sont couramment utilisées pour le nettoyage et le dégraissage de pièces, et on a également proposé de les appliquer au nettoyage ou au détartrage des canalisations d'eau. Il faut toutefois noter d'une part qu'il s'agit d'opérations de nettoyage, c'est-à-dire qu'elles s'appliquent à des pièces que l'on désire débarrasser de saletés qui s'y sont incrustées, et d'autre part que ces opérations de nettoyage par vibrations ultrasoniques sont le plus souvent des opérations statiques, l'action des ultra-sons devant alors s'exercer sur des masses importantes de liquide, nécessitant de ce fait la mise en oeuvre de puissances élevées. La demanderesse a découvert que l'application de vibrations ultrasoniques a une veine de liquide juste avant son passage, en continu ,sous une source de rayonnement ultra-violet ,exerce une action de synergie importante sur l'action photochimique bien connue de ce rayonnement et permet simultanément d'éviter la salissure tant des tubes de quartz, traietteurdu rayonnement U.V. que de la chambre de traitement. La présente invention a donc pour objet un procédé de traitement d'épuration, et notamment de stérilisation par action de rayonnement ultra-violet sur un film mince de liquide et plus particulièrement d'eau s'écoulant dans une chambre de traitement, selon lequel la veine de liquide est soumiseen continu et im médiatement avant son passage dans la chambre de traitement en ultra-violets à l'action de vibrations ultrasoniques. La fréquence des vibrations ultrasoniques se situe avantageusement entre 20 et 50 KHz, et est de préférence de 26 KHz. L'action synergique cxercée sur l'action photochimique du rayonnement ultraviolet par les vibrations ultrasoniques peut s'expliquer de la façon suivante Les vibrations ultrasoniques créées en permanence dans la chambre de traitement précédant la chambre de traitement en ultra-violets et transmises à la veine de liquide à traiter qui la traverse préviennent le dépôt des matières organiques ou autres sur les tubes de quartz du générateur ultraviolet ou sur le revete- ment interne de la chambre de traitement, permettant ainsi de maintenir l'ensemble en parfait état de propreté et de garantir un rendement optimum du générateur ultraviolet. Ces vibrations ultrasoniques exercent d'autre part un certain effet bactéricide du fait de la dislocation ou de la désintégration complète de certaines cellules ou micro-organismes. Les zones de compression très élevées suivies de zones de dépression créées dans la veine de liquide, par les vibrations ultrasoniques ont pour résultat : - La destruction de certaines bactéries ou micro-organismes. - La dilution intime dans l'eau de matières organiques à l'in térieur desquelles se trouvent logées certaines bactéries ; cellesci n'étant plus protégées peuvent être irradiées et donc détruites. - La désintégration de la coque protectrice de certains microorganismes qui, n'étant plus protégés, deviennent très sensibles à l'irradiation UIV, - La transmission dans la veine du liquide d'une vibration intes se quiprovoque au niveau des micro-organismes une perturbation sé- rieuse les privant de leur réflexe de protection, lorsqu'ils sont soumis à un rayonnement U.V. La présente invention sera d'ailleurs mieux comprise a l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique an nexé dont la figure unique présente, à titre d'exemple non limitatif le schéma de fonctionnement d'une installation permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Sur la figure, 2 est la chambre de prétraitement aux ultrasons, 3 les transducteurs piézoélectriques associés au générateur d'ultra-sons 4, 5 la chambre de traitement en ultra-violets, 6 ltémetteur d'ultra-violets isolé par le tube de quartz 7. Comme on le voit sur la figure, l'eau brute ou le liquide à traiter est amené par la canalisation 1 dans la première chambre de traitement 2 équipée de transducteurs piézoélectriques à ultrasons 3 ; ces transducteurs 2 sont reliés au générateur 4 (luimême branché sur le secteur). La fréquence des vibrations ultrasoniques est de 26 KHz. La veine de liquide ayant été soumise à l'action des vibrations ultrasoniques passe ensuite, par la tu bulure 8, dans la deuxiame chambre de traitement 5 oz elle est soumise en continu,de façon connue en soi, a l'action de rayonnements ultra-violets de 2537 A, émis au niveau du générateur 6. Ce génératcur 6 est, de façon classique, isolé du milieu envi rognant par l'intermédiaire du tube de quartz 7. L'alimentation du générateur 6 est assurée par le dispositif d'allumage 9 relié d'une part au secteur et d'autre part aux deux bornes du générateur 6. L'étanchéité de la chambre de traitement 2 est assurée par les presse-étoupes 10 qui assurent également ltétanchéité autour du générateur 6. Une tubulure il permet le raccordement de l'installationà a un réseau de distribution. Le débit du liquide à traiterdevant traverserl'installation variera, bien entendu selon ses caractéristiques de viscosité, de taux de salissure, de perméabilité à l'action photochimique des rayons ultra-violets, etc... C'est au cours de son passage dans la chambre de traitement 2 que la veine de liquide à épurer et/ou à stériliser circulant dans le sens indiqué par les flèches est soumis à l'action des vibrations ultrasoniques, celles-ci créant des alternances de pression et de dépression provoquant un phénomène de cavitation qui prévient tout dépôt de matières,organiques ou autres, tant sur les parois de la chambre 2 que sur celles de la chambre 5 et du tube de quartz 7. L'installation pourra ainsi travailler de façon continue pendant de longues périodes sans qu'il soit nécessaire de procéder à son nettoyage, opération toujours longue et coûteuse. D'autre part, ces vibrations ultrasoniques, du fait de leur action de dislocation, pouvant aller jusqu'à la désintégration complète de certaines cellules ou micro-organismes, exercent une action de synergie sur l'action photochimique des rayonnements ultra-violets, dans la chambre 5 ; cette action de désintégration détruit la coque protectrice de certains micro-organismes, les rendant très sensibles à l'action des ultra-violets, et perturbe sérieusement d'autres composés les privant de leur réflexe de protection vis-à-vis de ces dits rayons ; enfin et comme déjà men tionné plus haut, les matières organiques à l'intérieur desquelles peuvent se loger certaines bactéries sont également complôtement dispersées dans le liquide. Comme il va de soi, et conune il ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution dé- crite ci-dessus à titre d'exemple. Elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation, quel que soit notamment le nombre de transducteurs associés au générateur d'ultrasons et le nombre d'émetteurs ultra-violets. - REVENDICATIONS 1 - Procédé de traitement d'épuration et notamment de sté- rilisation par action de rayonnement ultra-violet sur un film mince de liquide et plus particulièrement d'eau s'écoulant dans une chambre de traitement, caractérisé en ce que la veine de liquide est soumiseen continu et immédiatement avant son passage dans la chambre de traitement en ultra-violets à l'action de vibrations ultrasoniques. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les vibrations ultrasbniques ont une fréquence se situant entre 20 et 50 KHz et étant de préférence de 26 KHz. 3 - Application du procédé selon la revendication i et la re revendication 2 à la prévention de la salissure dans la chambre de traitement en ultra-violets. 4 - Application du procédé selon l'une quelconque des reven dications i à 3 à l'amélioration de l'action photochimique de rayonnement ~ ultra-violets