Brevet FR2500430A1 — publié le 19820827

La présente invention a pour objet un dis- positif pour la purification de l'eau utilisant un rayonnement ultraviolet. La plupart des procédés utilisés actuel- lement dans les grandes stations d'épuration sont des procédés chimiques utilisant des produits tels que le chlore, ce qui entraîne un certain nombre d'inconvénients: l'action bactéricide est assez lente (environ 1 heure) et il se dégage des odeurs nauséabondes. La présente invention a justement pour ob- jet un dispositif qui remédie à ces inconvénients en utilisant des lampes à ultraviolets. Selon la principale caractéristique du dispositif objet de l'invention, celui-ci comprend au moins une conduite parcourue par le liquide à purifier, ladite conduite comportant au moins une lampe à ultraviolets et une électrovanne montée électriquement en série avec la lampe et placée en amont de celle-ci, la résistance de l'électrovanne étant sensiblement égale à l'impédance de charge de la lampe, l'ensemble étant alimenté par un capteur solaire. Dans une forme préférée de réalisation, la radiation émise par les lampes à ultraviolets est O O sensiblement égale soit à 2537 A, soit à 1850 A. Il est connu que les rayons ultraviolets émis par les lampes à très basse pression de vapeur de mercure ont des propriétés bactéricides, plus on particulièrement la radiation à 2537 A qui provoque la rupture des liaisons organiques et la radiation à on 1850 A qui provoque la formation d'ozone dans les milieux contenant de l'oxygène. Les doses d'ultraviolets à 2537 A lais- sant 10% de survie sont de l'ordre de 2-10 5 Ws/mm2 pour les bactéries et gros virus et de 10- 4 Ws/mm2 pour les bactéries radio-résistantes, spores, pe- tits virus, algues et moisissures. Le rendement énergétique des lampes est de l'ordre de 13%. Comme les capteurs solaires ou pho- topiles ont un rendement de 12 à 14%, le rendement de conversion est de l'ordre de 1,5% et lapuissance U.V. qui peut être obtenue est de l'ordre de W/m2, soit au moins 10 fois Ipuisance U.V. du rayonnement solaire direct AM1 (le soleil a traversé perpendiculairement au récepteur une masse d'air égale à l'unité). D'autre part, la densité de puis- sance (Puiance formeepar L m de lampe) obtenue est de l'ordrede 300 W/m2 La apeayantunepe'ce s=face), soit200foislapuinL-m ce du-rayonnement solaire ultraviolet en AM1. L'invention apparaîtra mieux à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre pu- rement illustratif et nullement limitatif, en réfé- rence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique mon- trant le dispositif de purification de l'eau selon l'invention, - la figure 2 est une vue schématique d'un dispositif avec plusieurs conduites d'eau munies chacune d'un ensemble lampe-électrovanne selon l'invention, la figure 3 est une vue schématique d'un dispositif semblable à celui de la figure 2, mais avec une lampe supplémentaire disposée dans une cuve de stockage d'eau pure, et - la figure 4 est une vue schématique du circuit électrique du dispositif de la figure 3. La figure 1 illustre de façon schématique le dispositif de purification de l'eau selon l'in- vention. Dans une conduite 1 est placée une lampe à ultraviolets 2 montée électriquement en série avec une électrovanne 3. Celle-ci est montée dans la con- duite 1 en amont de la lampe 2 et sa résistance est sensiblement égale à l'impédance qu'on doit monter en série avec la lampe pour limiter et stabiliser le courant: l'énergie qui est habituellement perdue dans cette résistance est donc utilisée ici pour as- surer le fonctionnement de l'appareil et sa sécuri- té. L'eau ne peut circuler dans la conduite 1 que si l'électrovanne est ouverte et la lampe allumée. Sur la figure 1, on voit également un cap- teur solaire 4 qui alimente l'ensemble constitué par la lampe 2 et l'électrovanne 3. Le fonctionnement du dispositif est le suivant: - à l'application de la tension, il passe un courant d'amorçage de la lampe faible, insuffisant pour ouvrir l'électrovanne: la lampe est dans son pre- mier stade de fonctionnement, le chauffage; - à l'amorçage de l'arc, le courant croît brusque- ment et se maintient à la valeur de fonctionne- ment: à l'instant o la lampe commence à émettre son rayonnement ultraviolet, lélectrovarine s'ou- vre, donnant passage au liquide à purifier. La figure 2 illustre une variante dans la- quelle plusieurs conduites (11 à 14) sont munies de couples lampeélectrovanne identiques à celui qui vient d'être décrit. Dans cet exemple, il y a quatre conduites, mais il est bien entendu qu'on peut envi- sager un nombre quelconque de conduites sans sortir pour autant du cadre de l'invention. La figure 2 montre donc quatre conduites 11 à 14 comportant chacune une lampe à ultraviolets telle que 21 montée en série avec une électrovanne 31 comme décrit ci-dessus. Les ensembles lampe-élec- trovanne sont montés électriquement en parallèle et sont alimentés par un seul capteur solaire 4. Dans ce cas, des moyens sont prévus afin de mettre en fonctionnement successivement chaque ensemble lampe-électrovanne au fur et à mesure que la tension délivrée par le capteur augmente. Dans l'exemple décrit ici, ces moyens com- prennent une diode de Zener, dénommée ci-après uzener" Z en série avec la deuxième lampe 22, deux zeners (Zi, Z2) en série avec la troisième lampe 23 et ainsi de suite, la lampe de rang n étant protégée par (n-l) zeners. Il n'y a pas de zener en série avec la première lampe 21. Le fonctionnement de l'ensemble est le suivant: au fur et à mesure que l'éclairement croit, la tension aux bornes de l'ensemble augmente jusqu'à une valeur égale au seuil d'amorçage de la première lampe 21. Celle-ci s'allume mais les zeners empêchent l'amorçage des autres lampes. Lorsque la tension continue à croître, la lampe 22, protégée par un seul zener s'allume à son tour, mais les au- tres, protégées par plusieurs zeners, restent étein- tes. Lorsque la tension augmente encore, les lampes 23 et 24 s'allument à leur tour. Lorsque la tension décroît, les lampes s'éteignent successive- ment dans l'ordre inverse. Dans l'exemple qu'on vient de décrire, les lampes sont protégées par des zeners, mais on peut utiliser d'autres types de diodes. La figure 3 montre une variante dans la- quelle les conduites 11 à 14 sont montées en paral- lèle entre une cuve 5 contenant l'eau à purifier et une cuve 6 de stockage d'eau pure. Une lampe à ul- traviolets 7, semblable aux autres, est montée dans la cuve 6 à titre de sécurité pour le cas o la durée de stockage deviendrait trop importante, augmentant les risques d'apparition de nouvelles bactéries. La lampe 7 peut être alimentée par le capteur solaire ou par une batterie extérieure 8 pendant les moments o le capteur solaire ne fonctionne pas (la nuit par exemple). La figure 4 montre le schéma électrique du dispositif de la figure 2. La lampe 7, en série avec une résistance 10, est montée en parallèle avec les ensembles lampe-électrovanne. Le capteur solaire 4 alimente le tout, mais une batterie 8 peut être uti- lisée pour alimenter la lampe 7, et celle-là seule- ment, au moyen de l'interrupteur 9 lorsque le cap- teur solaire ne fonctionne pas. La batterie 8 peut être rechargée de la manière suivante: à l'instant précédant l'éclairage d'une lampe, la photopile ne délivre pas toute l'énergie convertie et il y a 10% de pertes, celles-ci pouvant être récupéréespar la batterie. Le dispositif selon l'invention présente de nombreux avantages. Tout d'abord son action bac- téricide est très rapide (1 minute au lieu de 1 heu- re avec le chlore), il ne dégage pas d'odeur et l'ozone produit par la radiation à 1850 A peut oxy- der certains poisons. On a, d'autre part, un excel- lent rendement énergétique grâce à l'utilisation d'un capteur solaire et la simplicité de l'installa- tion en facilite beaucoup la maintenance. Enfin, l'énergie habituellement perdue dans les résistan- ces montées en série avec les lampes est utilisée pour la manoeuvre des électrovannes, contribuant ainsi au fonctionnement de l'appareil et à sa sécu- rité. Il est bien entendu que l'invention ne se limite pas aux seuls exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, mais qu'elle en couvre au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la purification de l'eau, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une conduite (1) parcourue par le liquide à puri- fier, ladite conduite (1) comportant au moins une lampe à ultraviolets (2) et une électrovanne (3) montée électriquement en série avec la lampe (2) et placée en amont de celle-ci, la résistance de l'électrovanne (3) étant sensiblement égale à l'im- pédance de charge de la lampe, l'ensemble étant ali- menté par un capteur solaire (4). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la radiation émise par la lam- pe à ultraviolets (2)' a une longueur d'onde sensi- blement égale, soit à 2537 A, soit à 1850 A. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs conduites (11, 14) parcourues par le liquide à purifier, les ensembles lampeélectrovanne de chaque conduite étant montés électriquement en parallèle et alimen- tés par un seul capteur solaire (4). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (Z, Z1, Z2) pour mettre en fonctionnement successivement chaque ensemble lampe-électrovanne en fonction de la tension délivrée par le capteur. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens (Z) comprennent au moins une diode de Zener placée à l'entrée de certains circuits constitués par une lampe et son électrovanne associée. 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte une cuve (6) de stockage d'eau purifiée munie d'une lampe à ultra- violets supplémentaire (7) placée en série avec une résistance (10) dont la valeur est égale à son impé- dance de charge, l'ensemble constitué par la lampe (7) et la résistance (10) étant monté électriquement en parallèle avec les autres ensembles lampe-élec- trovanne et pouvant être alimenté par une source ex- térieure de courant (8) lorsque le capteur solaire ne fonctionne pas.