Brevet FR2719483A1 — publié le 19951110

- l - PROCEDE ET DISPOSITIF DE TRAITEMENT DES LIOUIDES PAR RAYONNEMENT ULTRAVIOLET La présente invention concerne un procédé de traite- ment des liquides en vue de leur désinfection par rayonne- ment ultraviolet ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. On connait depuis longtemps le prin- cipe de désinfection des liquides, en particulier de l'eau de consommation, par irradiation au moyen d'un rayonnement ultraviolet. Ce traitement présente de nombreux avantages par rapport aux méthodes chimiques classiques de traite- ment des eaux en particulier l'absence d'odeur et de goût désagréable dans l'eau traitée. On évite également le dé- veloppement de sous-produits nocifs tel que les alloformes et les chloramines dans le cas d'un traitement au chlore. Les effets germicides de la radiation solaire sont connus depuis longtemps et, plus particulièrement, les ultraviolets UVC dont la longueur d'onde se situe entre et 280 nm. ont une action germicide en provoquant l'arrêt des fonctions de reproduction des micro-organismes par modification de leur structure moléculaire interne. L'efficacité germicide des dispositifs utilisant ce principe est fonction de différents facteurs essentiels comme la puissance de la source émettrice d'ultraviolet (UV), le temps d'exposition et le coefficient d'absorption du liquide traité. D'autres facteurs comme la turbidité ou la couleur du liquide, les matières en suspension dans le liquide et la - 2 - distance entre le germe et la source d'UV sont également déterminants pour garantir une désinfection de bonne qua- lité. Les dispositifs existants de traitement de liquide par irradiation ultraviolet comportent généralement une chambre de traitement comprenant les générateurs UV dans laquelle circule le liquide à traiter. Cette chambre de traitement est réalisée dans une matière assurant une bonne réflexion des rayons ultraviolets comme de l'acier inoxydable par exemple. Le faible pouvoir de pénétration des rayons ultraviolets dans les liquides faiblement ou fortement opaques nécessite un écoulement turbulent du fluide à travers la chambre d'irradiation de sorte que le fluide soit irradié de manière homogène. Ces dispositifs présentent l'inconvénient d'être complexes et coûteux à concevoir et à fabriquer. De plus les dépôts laissés sur les sources émettrices UV par les liquides chargés en ma-15 tière organique, ou par les produits visqueux par effet d'adhérence, nécessitent que l'on procède régulièrement à un nettoyage mécanique ou chimique de ces dispositifs. Le but de la présente invention est d'obvier aux inconvé- nients cités ci-dessus. La titulaire propose à cet effet un procédé ainsi qu'un dispositif de traitement des li-20 quides par rayonnement ultraviolet qui se distinguent par les caractéristiques énumérées aux revendications 1 et 4. Le dessin annexé illustre schématiquement et à titre d'exemple trois formes d'exécution du dispositif de trai- tement selon la présente invention. La figure 1 est une vue schématique d'une première forme d'exécution du dispositif de traitement selon la présente invention. -3- La figure 2 est un schéma de principe d'une deuxième forme d'exécution du dispositif de traitement. La figure 3 est une vue en coupe d'une troisième forme d'exécution du dispositif de traitement. Le dispositif illustré à la figure 1 se compose d'une enceinte 1 dans laquelle sont disposés des générateurs UV 2. Ces générateurs 2 sont constitués par des lampes à va- peur de mercure par exemple. Un conduit d'alimentation 3 muni d'une vanne d'admission 4 commandée permet d'amener sous pression le liquide non traité dans un canal de ré- partition 5 muni d'orifices de faible diamètre. Les ori- fice de ce canal de répartition 5 sont dirigés contre les parois verticales 6 de l'enceinte évitant de ce fait une projection de liquide contre les sources irradiantes 2. Le liquide se répartit en plusieurs micro jets par les ori- fices du canal 5, puis forme un film qui descend par gra- vité le long des parois verticales ondulées 6 de l'en- ceinte 1. L'épaisseur de ce film est fonction de la quan- tité de liquide injecté ainsi que de sa viscosité. L'irra- diation du liquide par les générateurs UV 2 s'effectue durant le trajet du film liquide le long des parois ondu- lées 6. En modifiant la configuration des ondulations sur20 les parois 6, il est possible d'augmenter le chemin que le film liquide doit parcourir et donc, de ce fait, le temps pendant lequel le film liquide est soumis à l'irradiation par les ultraviolets. Le liquide traité est récupéré dans un réservoir 7 qui comporte un dispositif de détection du niveau de liquide 8. Ce dispositif de contrôle de niveau25 permet de régler le débit de l'installation en commandant la vanne d'entrée 4 ainsi que la vanne de sortie 9 située -4- sur le conduit de refoulement. Grâce à l'écoulement du film liquide, on évite le contact entre les lampes 2 et le liquide, prévenant de ce fait tout risque d'encrassement de la source irradiante. Les parois ondulées 6 seront de préférence réalisées en un matériau réfléchissant les rayons ultraviolets. Le dispositif illustré à la figure 2 comporte un ré- servoir 11 muni d'un conduit d'admission 12. Ce réservoir est destiné à recevoir par le conduit 12 le liquide à traiter. Une rampe 13 dont la surface présente des ondula- tions relie le haut du réservoir 11 à un bac de réception 14. Le bac de réception 14 comporte un support 15 qui per- met de maintenir une ou plusieurs lampes à ultraviolet. Ainsi en remplissant le réservoir 11, le liquide va débor- der et s'écouler en formant un film le long de la rampe 13 vers le bac de réception 14. Le film de liquide, durant son trajet sur la rampe 13, est irradié par la lampe 16. En modifiant l'inclinaison de la rampe ou la configuration des ondulations sur cette rampe, il est possible d'augmen- ter ou de diminuer le temps d'irradiation par les ultra- violets. Cette forme d'exécution présente l'avantage d'être extrêmement simple à réaliser tout en garantissant une désinfection de bonne qualité. L'épaisseur du film li- quide formé est fonction de la vitesse à laquelle on rem- plit le réservoir 12. Le fait de présenter le liquide sous la forme d'un film d'épaisseur connue au rayonnement UV permet d'adapter le temps d'exposition aux rayons UV en fonction de l'opacité ou de la turbidité du liquide à traiter. D'autre part, en isolant la source émettrice d'UV du liquide à traiter, on élimine les problèmes dus à l'en- crassement de ces dispositifs. La troisième forme d'exécution du dispositif illustré à la figure 3 comporte une tuyère d'admission 17 alimentée sous pression avec le liquide à traiter. Cette tuyère 17 comporte un orifice de sortie 18 qui débouche dans une chambre de traitement 19. Le fond de cette chambre 19 est constitué par une paroi cible 20 réalisée en quartz ou en verre-céramique, ou toute autre matière présentant une bonne perméabilité au rayonnement ultraviolet. Une plaque 21 est fixée sur la tuyère d'admission 17 et s'étend parallèlement à la paroi cible 20. Le liquide projeté contre la cible 20 forme un film entre ladite paroi 20 et la plaque 21. Une lentille 22 située derrière la paroi cible 20 permet de concentrer le rayonnement généré par une lampe à ultraviolet 23 munie d'un déflecteur 24. La source d'ultraviolet 23 est complètement isolée de la15 chambre de traitement 19 dans laquelle circule le liquide, ce qui évite tout contact préjudiciable entre le liquide et la source émettrice. En ajustant la force de projection du liquide sur la cible 20 on assure un autonettoyage de cette dernière et de ce fait un fonctionnement en continu. La chambre de traitement 19 est encore pourvue d'un20 conduit de récupération du liquide dans sa partie infé- rieure. Le dispositif fonctionne de la façon suivante. Le liquide injecté sous pression dans la tuyère d'admission 17 est projeté contre la paroi cible 20. Il se forme entre la plaque de guidage 19 et la paroi cible 20 un film de liquide dont l'épaisseur est fonction de la vitesse de25 projection du liquide. Ce film de liquide est irradié par - 6 - la source émettrice d'ultraviolet 23 dont on peut concen- trer le rayonnement au centre de la paroi 20 grâce à la lentille convergente 22. Le liquide, une fois irradié, est récupéré dans le fond de la chambre de traitement et éva- cué par le conduit de refoulement 25. Les trois formes d'exécution du dispositif décrit sont des exemples qui permettent la mise en oeuvre d'un procédé de traitement des liquides par ultraviolet. La première étape de ce procédé consiste à former un film de liquide dont on peut faire varier l'épaisseur. Plus le liquide à traiter est opaque ou chargé de micro-particules en sus- pension, plus le film à former sera mince afin que la pé- nétration des ultraviolets soit suffisante pour assurer le traitement du liquide. La deuxième étape du procédé consiste à soumettre le film de liquide ainsi obtenu à un rayonnement ultraviolet. Dans le cas d'un écoulement lami- naire du film de liquide, il est possible d'ajuster le temps d'irradiation en fonction du chemin que le film doit parcourir. Dans le cas d'un écoulement non laminaire du film de liquide comme dans la troisième forme d'exécution, on ajuste non plus le temps d'irradiation mais l'épaisseur du film liquide. L'irradiation par la source émettrice d'ultraviolet peut être directe ou en transparence à tra- vers une matière perméable au rayonnement ultraviolet. Les rayons peuvent également être concentrés grâce à un jeu de lentilles convergentes. La dernière étape du procédé consiste en la récupération du liquide traité. Ce procédé offre l'avantage par rapport aux procédés existants de pouvoir adapter facilement et de façon déterminée les25 paramètres (temps d'irradiation, epaisseur du film) neces- -7- saires à une désinfection de bonne qualité. Contrairement aux procédés existants dans lesquels il faut s'assurer grâce à des configurations complexes des chambres de trai- tement ainsi qu'à l'aide d'instruments de contrôle sophis- tiqués et coûteux que le liquide a été suffisamment irra- dié en chaque point. Le procédé, objet de la présente in- vention, ne nécessite aucun appareillage complexe pour sa mise en oeuvre et il est facilement paramétrable en fonc- tion de la turbidité ou de l'opacité des liquides à trai- ter. 8 - REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement d'un liquide par rayonnement ultraviolet en vue de sa désinfection, caractérisé par le fait qu'il comporte les étapes suivantes: formation d'un film de liquide dont on ajuste l'épaisseur en fonction des caractéristiques du liquide, écoulement de ce film sur une surface située à proximité d'une source émettrice d'un rayonnement ultraviolet et récupération du liquide après irradiation. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'écoulement du film est laminaire. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la formation du film est obtenue par projection d'un liquide sur une surface cible. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le liquide à traiter est projeté avec une force suffisante pour provoquer l'autonettoyage de la surface cible. 5. Dispositif de traitement d'un liquide par rayonnement ultraviolet caractérisé, par le fait qu'il comporte des moyens pour former un film liquide d'une épaisseur va- riable, des moyens permettant l'écoulement de ce film à proximité d'une source émettrice de rayons ultraviolets et des moyens pour récupérer le liquide traité. -9 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les moyens pour former un film liquide d'épais- seur variable sont constitués par un conduit d'admission du liquide muni d'une vanne commandée, ce conduit débou- chant dans un canal de répartition muni d'orifices dirigés contre les parois de la chambre de traitement du liquide; par le fait que les moyens permettant l'écoulement de ce film sont constitués par les parois verticales de la chambre de traitement et par le fait que les moyens pour récupérer le liquide traité sont constitués par le fond de la chambre de traitement qui comporte un conduit de refou- lement. 7. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 6, carac- térisé par le fait que la surface sur laquelle s'écoule le film liquide présente des ondulations. 8. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les moyens pour former un film liquide sont constitués par une tuyère d'admission munie d'une plaque à proximité de l'orifice de sortie et s'étendant parallèle- ment à la paroi de la chambre contre laquelle est dirigé le flux de liquide. 9. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 8, carac- térisé par le fait que des lentilles convergentes sont agencées entre les sources émettrices d'ultraviolets et la surface recevant le film de liquide à traiter. 10. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 9, ca- ractérisé par le fait que les sources émettrices d'ultra- violets sont agencées dans une chambre isolée de la chambre dans laquelle circule le liquide.