Brevet FR2555567A1 — publié le 19850531

Il est connu d'effectuer un traitement bactériologique des liquides par irradiation aux rayons ultra-violets. Le principe consiste à exposer le liquide à des rayons de longueur d'onde de 253,7 nm qui ont la propriété de tuer tout ce qui est vivant dans l'eau (bactéries, microbes, virus) et plus exactement de détruire les molécules de base d'ADN de ces organismes. L'irradiation s'effectue généralement en continu et doit être d'une densité suffisante pour exclure la réactivation subséquente des particules vivantes. A cette fin, un bombardement d'intensité supérieure à 16.000 microwatts x sec. par cm2 est nécessaire et l'on emploie couramment des bombardements de l'ordre de 30.000 microwatts x seconde par cm2. Le dispositif utilisé est formé de tubes concentriques, le tube interne étant celui de la lampe à ultraviolets, placé à l'intérieur d'un tube de protection transparent aux ultra-violets lequel est interne à un tube externe, la circulation de liquide se faisant dans la zone annulaire entre le tube transparent et l'enveloppe externe. Cependant, pour que le résultat recherché soit obtenu, il faut que l'eau soit parfaitement transparente, c'est-à-dire dépourvue de particules en suspension capables de faire écran au rayonnement ultra-violet d'une part et d'autre part de matières capables d'absorber une partie de l'énergie des rayons lumineux (matières humiques et fer dissouts) ce qui impose une filtration et même une micro filtration préalable et/ou une adsorption capable de retenir des particules de l'ordre du micron. Le grave inconvénient de cette obligation est que de tels filtres sont rapidement colmatés de sorte que l'autonomie et la durée de fonctionnement d'un tel dispositif sont courtes, ce qui le rend difficilement exploitable industriellement, surtout dans les régions du globe ou il est le plus nécessaire et qui sont souvent des régions sous-développées. L'invention a pour objet un dispositif perfectionné qui permet d'atteindre des intensités de bombardement beaucoup plus élevées que celles actuellement existantes d'où résulte d'une part une efficacité accrue, d'autre part la possibilité soit d'élever le débit de liquide traité soit d'abaisser le niveau de filtration nécessaire à son efficacité, ce qui rend possible l'exploitation industrielle du procédé. Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'il se compose d'au moins une enveloppe tubulaire externe rigide de section interne elliptique munie d'une surface interne réfléchissante contenant une conduite de circulation de fluide coaxiale à l'un des axes focaux de chaque enveloppe elliptique et dont la paroi est transparente aux ultra-violets ainsi qu'au moins une lampe tubulaire à ultra-violets, coaxiale à l'autre axe focal de chaque enveloppe tubulaire, l'espace compris entre l'enveloppe externe et les tubes internes étant rempli d'un fluide transparent aux ultra-violets tel que l'air ou autre gaz. Dans le cas d'une pluralité d'enveloppes de section interne elliptique, celles-ci auront de préférence un axe focal commun sur lequel sera placé un tube de circulation fluide commun, une pluralité de lampes à ultra-violets étant disposées sur les autres axes focaux (non communs). Dans un tel cas, la section elliptique de chaque enveloppe n'est pas complète mais s'interrompt à son intersection avec les autres sections elliptiques, l'ensemble pouvant atteindre la forme générale d'une marguerite. On pourra avantageusement utiliser de l'air à pression inférieure à la pression atmosphérique, l'enveloppe elliptique étant soumise à un vide plus ou moins formé en vue d'éviter l'oxydation de la surface interne réfléchissante. On pourra également utiliser un gaz neutre à l'égard de cette surface et éventuellement combiner ces deux dispositions. Par l'expression tube transparent aux ultra-violets, il faut entendre un tube réalisé en matière transparente aux rayons de longueur d'onde germicides, tels les tubes en quartz, en silice ou en verre très purs ou même en certaines matières plastiques. L'invention est illustrée par le dessin annexé sur lequel La figure 1 est une coupe transversale de variante à une ellipse ; La figure 2 est une perspective schématique de la variante de la figure 1 ; La figure 3 illustre une variante à trois ellipses, en section ; La figure 4 illustre une variante de réalisation. En se reportant aux figures 1 et 2, on voit que le dispositif selon l'invention est formé d'une enveloppe tubulaire externe 1 de section interne elliptique, dont la surface interne 2 est réfléchissante. Bien entendu, le pouvoir de réflexion de la surface interne 2 doit être celui d'un miroir afin d'éviter les pertes d'énergie. Une telle surface peut être réalisée de différentes manières, notamment par polissage, dépôt électrolytique réfléchissant, film plastique réfléchissant ou toute autre technique de réalisation de miroirs. L'enveloppe externe devra être rigide notamment pour permettre une correcte localisation géométrique des tubes internes 3 et 4. Elle pourra être réalisée en métal, en verre, en matière plastique etc. Les tubes 3 et 4, sont placés à l'intérieur de l'enveloppe 1 selon chacun de ses axes focaux F1 et F2. Le tube 3 est une lampe à ultra-violets ; le tube 4 est une conduite de liquide 7 dont la paroi est transparente aux ultra-violets de la longueur d'onde concernée. A cette fin sont prévus des moyens de raccordements 5 aux arrivée et sortie de liquide 8 et 9. De son côté le tube 3 est alimenté en électricité en 6. L'espace 10 entre enveloppe et tubes 3 et 4 est, par exemple, rempli d'air à pression atmosphérique, ce qui évite de prévoir des moyens d'étanchéité spéciaux. Néanmoins, l'enveloppe tubulaire 1 sera de préférence fermée à ses deux extrémités par des cloisons 11 pour éviter l'introduction de particules (poussières) susceptibles de former écran pour les ultra-violets. On pourra également faire un vide plus ou moins poussé dans l'enveloppe 1, employer un gaz neutre à l'égard de la surface 2 (azote, gaz rares) et/ou combiner ces dispositions. Avec le dispositif de l'invention, les rayons lumineux émanant de la source 3 atteignent le tube 4 de façon convergente (et non divergente comme dans les dispositifs précédemment utilisés). De ce fait, l'intensité de bombardement du liquide 7 se trouve multipliée et l'on peut aisément passer d'une intensité de l'ordre de 20.000 microwatts x sec./cm2 à des intensités de l'ordre de 100.000 à 200.000 mi-crowatts x sec./cm2 même bien davantage sans augmenter la puissance consommée grâce à un choix convenable du diamètre du tube 4 du débit qui le traverse. La figure 3 illustre une variante comprenant une pluralité d'enveloppes tubulaires 1 de sections elliptiques. Conformément a l'invention, ces enveloppes ont un axe focal commun F sur lequel se trouve placé le tube 4 transparent aux ultra-violets et servant de conduite au fluide 7. Les autres axes focaux F1, F2 , F3 ... sont occupés par les axes des lampes 31' 32' 33 De la sorte, on concentre sur le tube 4 l'irradiation de plusieurs lampes à ultra-violets, ce qui permet de multiplier encore l'intensité de bombardement. L'augmentation d'intensité de bombardement du dispositif selon l'invention permet d'assurer le traitement de liquides turbides, ayant subi une filtration limitée aux grosses particules, filtration qu'il est possible de réaliser en continu. De ce fait, l'invention permet de réaliser des unités de traitement de liquides fonctionnant en continu, c'est-à-dire ayant un caractère industriel et permettant notamment de réaliser une alimentation en eau potable à partir d'eaux polluées soit pour des villages, soit pour des usines de produits alimentaires. A titre indicatif et non limitatif un dispositif selon l'invention pourra avoir les dimensions suivantes Enveloppe externe elliptique, grand axe ....... 7 à 20 cm Enveloppe externe elliptique, longueur ........ environ 1 m Tube transparent, diamètre .................... 2 à 5 cm Lampe à ultra-violets, diamètre .............. 1,5 à 3 cm Puissance de la lampe ......................... environ 40 watts Débit de liquide , 3 à 6 m3 / heure Outre ces perspectives nouvelles, dans le cadre de traitement d'eaux ou de liquides parfaitement transparents, le dispositif selon l'invention permet une économie importante d'énergie et/ou une augmentation importante de débit. Le dispositif selon l'invention peut, comme exposé plus haut, être réalisé avec différents matériaux et en différentes formes ou dimensions, l'exemple représenté n'étant pas limitatif. Il sera de préférence muni de dispositifs annexes, connus en soi, pour le contrôle des effets de l'irradiation, dispositif assurant l'interruption du fonctionnement en cas de défaillance ou d'usure de la lampe à ultra-violets ou en cas d'opacification du tube de quartz par dépôt d'impuretés. Il est à noter à cet égard que la conformation du dispositif permet le nettoyage facile de la surface du tube 4 qui est en contact avec le liquide à traiter. La figure 4 montre que le caractère elliptique se rapporte à la face interne 2 de l'enveloppe 1 dont la face externe 12 peut revêtir d'autres formes, par exemple lorsque l'enveloppe est réalisée en deux demi-coquilles 13, 14. L'invention a été plus particulièrement décrite en rapport avec l'irradiation de l'eau, mais elle peut être utilisée pour l'irradiation de divers liquides, par exemple, de liquides alimentaires ou organiques, en vue de leur conservation (jus de fruits, sérums, lait), ou même de gaz. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour le traitement bactériologique des liquides ou fluides par irradiation, caractérisé en ce qu'il se compose d'au moins une enveloppe tubulaire externe (1) rigide, de section interne elliptique munie d'une surface interne (2) réfléchissante, contenant une conduite de circulation de fluide (4), coaxiale à l'un des axes focaux d'une enveloppe elliptique (1)s la paroi de cette conduite (4) étant transparente aux ultraviolets, ainsi qu'au moins une lampe tubulaire à ultraviolets (3) coaxiale à l'autre axe focal d'une enveloppe tubulaire (1), l'espace (10) compris entre l'enveloppe externe (1), et les tubes internes (3, 4) étant rempli d'un fluide transparent aux ultra-violets tel que l'air ou un autre gaz. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans le cas d'une pluralité d'enveloppes (1) de section interne elliptique, celles-ci ont un axe focal commun sur lequel est placée une conduite tubulaire I (4) transparente aux ultra-violets, une pluralité de lampes à ultra-violets (4) étant placées sur les autres axes focaux des enveloppes elliptiques. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la pression régnant dans l'espace interne (10) est inférieure à la pression atmosphérique. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la ou les enveloppes (1) sont réalisées par assemblage de coquilles à surface interne de section elliptique, la section externe étant quelconque.