Brevet FR2989367A1 — publié le 20131018

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA DESINFECTION PAR LAMPES UV D'EAU CLAIRE, EN PARTICULIER D'EAU POTABLE. L'invention est relative à un procédé de désinfection par lampes UV (ultraviolet) d'eaux claires, en particulier d'eau potable. Selon un tel procédé, un courant d'eau à désinfecter traverse une zone soumise au rayonnement ultraviolet de plusieurs lampes disposées généralement suivant une direction transversale à l'écoulement d'eau. Dans un dispositif de désinfection connu, les lampes utilisées sont des lampes présentées comme identiques par le fabricant et, en conséquence, toutes les lampes sont alimentées sous une même puissance, qui est réglable. La puissance d'alimentation des lampes est ajustée, selon le débit et les caractéristiques de l'eau à désinfecter, afin que les lampes fournissent la dose UV requise pour assurer une désinfection satisfaisante. Pour l'ajustement de la puissance d'alimentation des lampes, des moyens de détection sensibles à l'intensité UV des lampes et des moyens de calcul sont prévus pour fournir une valeur moyenne de l'intensité émise par l'ensemble des lampes. Cette valeur moyenne est comparée à une valeur de consigne déterminée en tenant compte des paramètres de l'eau à désinfecter. La puissance d'alimentation, commune à chaque lampe, est ajustée en fonction du résultat de la comparaison. Toutefois, cette façon de procéder n'est pas entièrement satisfaisante car il est apparu que, pour une même puissance d'alimentation, des lampes réputées identiques peuvent produire des émissions UV présentant des différences sensibles d'intensité. Dans le cas d'un ensemble de lampes utilisées pour désinfecter un courant d'eau, il peut donc arriver que l'intensité UV moyenne de l'ensemble corresponde à la valeur de consigne, mais que certaines lampes ne produisent pas une intensité lumineuse suffisante pour obtenir la désinfection souhaitée dans une zone qui leur est attribuée. Dans ce cas, certaines zones de l'écoulement d'eau risquent de ne pas être correctement traitées. On peut éventuellement prévoir un capteur d'intensité UV propre à chaque lampe et déterminer un seuil de tolérance acceptable par rapport à la valeur de consigne, par exemple 80 % de cette valeur. Si l'intensité émise par la lampe est inférieure à ce seuil, la lampe est alors déclarée défaillante et on procède à son remplacement. Le vieillissement des lampes est également une cause de baisse de l'intensité UV émise par les lampes. Ce vieillissement diffère d'une lampe à l'autre, même pour des lampes présentées comme identiques à leur mise en service. On peut ainsi être conduit à retirer une lampe d'un dispositif de désinfection en raison de sa baisse d'intensité lumineuse, pour une puissance donnée, alors que la lampe serait encore capable de fournir l'intensité souhaitée, mais sous une puissance d'alimentation plus élevée. L'invention a pour but, surtout, de fournir un procédé de désinfection par lampes UV qui permet de maintenir plus longtemps en fonctionnement les lampes d'un ensemble, malgré leurs différences d'émission UV, notamment par suite de leur vieillissement, tout en assurant l'efficacité souhaitée. Le procédé doit en outre être simple et économique pour sa mise en oeuvre. Selon l'invention, un procédé de désinfection par lampes UV d'eau claire, en particulier d'eau potable, selon lequel un courant d'eau à désinfecter est soumis au rayonnement UV de plusieurs lampes, est caractérisé en ce que chaque lampe fonctionne sous une puissance qui lui est propre, généralement différente des autres lampes, cette puissance étant déterminée pour que la lampe émette un rayonnement UV dont l'intensité correspond à une valeur de consigne fixée. De préférence, chaque lampe comporte sa propre boucle de 2 0 régulation de puissance combinée avec au moins un capteur UV propre à la lampe pour le réglage de la puissance d'alimentation de cette lampe afin d'obtenir la valeur de consigne d'intensité souhaitée. Selon ce procédé, les capteurs associés à chacune des lampes de l'ensemble fourniront sensiblement la même lecture d'intensité UV, tandis que 25 les puissances électriques consommées par les lampes seront différentes d'une lampe à l'autre. Généralement, chaque lampe est alimentée à travers un ballast asservi au signal de sortie de la boucle de régulation dans le sens que le ballast fait varier la puissance d'alimentation de la lampe pour qu'elle émette un 30 rayonnement UV dont l'intensité correspond à la valeur de consigne. L'invention est également relative à un dispositif à lampes UV pour la désinfection d'eau claire, en particulier d'eau potable, comportant : - plusieurs lampes UV dont le rayonnement traverse un courant d'eau à désinfecter, 35 - des moyens pour établir une valeur de consigne de l'intensité du rayonnement UV selon la nature et le débit de l'eau, - des capteurs sensibles au rayonnement des lampes donnant une valeur mesurée d'intensité de rayonnement, - et des moyens de comparaison propres à modifier la puissance d'alimentation des lampes afin d'obtenir la valeur de consigne d'intensité, caractérisé en ce qu'il comporte pour chaque lampe : - au moins un capteur sensible au rayonnement UV de la lampe, - un comparateur entre la valeur mesurée de l'intensité émise par la lampe et la valeur de consigne, - et une boucle de régulation propre à ladite lampe, pour modifier la puissance d'alimentation de cette lampe afin d'obtenir la valeur de consigne d'intensité lumineuse. L'alimentation de chaque lampe est généralement assurée par l'intermédiaire d'un ballast et la sortie de la boucle de régulation est reliée à ce ballast pour lui envoyer un signal d'ajustement de la puissance d'alimentation de la lampe. Avantageusement, la sortie de la boucle de régulation envoie sur le ballast un signal d'ajustement de la fréquence et/ou de la tension d'alimentation de ladite lampe. De préférence, les lampes émettrices de rayonnement UV sont des lampes à vapeur de mercure moyenne pression. La puissance de chaque lampe peut atteindre 10 kW ou plus. Le dispositif peut comporter plusieurs lampes UV, par exemple six lampes, chaque lampe étant logée dans un tube de quartz et disposée en travers d'un courant d'eau à désinfecter. Selon l'invention, toutes les lampes vont émettre la même intensité lumineuse, en étant alimentées suivant des puissances différentes. Ainsi, non seulement la valeur globale de l'émission lumineuse de l'ensemble des lampes sera satisfaisante, mais de plus chaque lampe donnera une émission satisfaisante. On évite le défaut qui serait provoqué par une ou plusieurs lampes qui présenteraient des écarts d'émission trop importants relativement à une moyenne globale satisfaisante. De telles lampes produisant une émission insuffisante seraient susceptibles de créer des « trous de passage » dans le courant d'eau à traiter, c'est-à-dire des zones qui ne seraient pas soumises à un rayonnement suffisant pour assurer une désinfection. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci- dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'un exemple de réalisation décrit avec référence aux dessins annexés, mais qui n'est nullement limitatif. Sur ces dessins : Fig. 1 est une vue en élévation de l'extrémité d'un dispositif de désinfection à lampes UV, et Fig. 2 est un schéma de la régulation de l'alimentation électrique des lampes selon l'invention. En se reportant à Fig. 1 des dessins, on peut voir un dispositif D pour la désinfection d'eau claire, en particulier d'eau potable, par lampes UV (ultraviolet) 1.1, 1.2, ..., 1.6. Les lampes sont du type à vapeur de mercure à moyenne pression et sont montées sur un corps cylindrique 2 d'axe géométrique parallèle au plan de Fig. 1. Le corps 2 comporte à chaque extrémité une bride pour raccordement à une canalisation. Les lampes 1.1... 1.6 sont disposées dans des tubes en quartz 3 d'axe orthogonal à celui du corps 2, et sont réparties sensiblement suivant une circonférence. Le courant d'eau à désinfecter s'écoule suivant le sens de la flèche F, parallèlement à l'axe géométrique du corps 2 et orthogonalement aux lampes 1.1... 1.6. Pour chaque lampe, un capteur 4.1... 4.6 de l'intensité lumineuse émise par la lampe est prévu. Comme illustré sur Fig. 2, le signal fourni par chaque capteur est envoyé par une liaison 5.1... 5.6 sur une entrée d'un comparateur 6.1... 6.6 propre à la lampe considérée. La valeur de consigne de l'intensité lumineuse est déterminée par un moyen de calcul 7, notamment un ordinateur ou un automate industriel programmable, prenant en compte les caractéristiques de l'écoulement d'eau à désinfecter, notamment le débit d'eau et sa transmittance à l'égard des UV. La valeur de consigne fournie sur une sortie 8 est communiquée en parallèle à l'entrée de consigne de chacun des comparateurs 6.1... 6.6. Chaque comparateur fournit en sortie 9.1... 9.6 un signal d'erreur représentatif de la différence entre la valeur de consigne et la valeur mesurée. Ce signal est envoyé à l'entrée d'un circuit de régulation 10.1... 10.6 de type PID (Proportionnel Intégral Dérivé) qui fournit sur sa sortie 11.1... 11.6 un signal envoyé sur un ballast 12.1...12.6 disposé dans le circuit d'alimentation A de la lampe correspondante 1.1... 1.6. En fonction du signal de la sortie 11.1... 11.6, le ballast ajuste l'alimentation de la lampe pour qu'elle émette un rayonnement UV dont l'intensité correspond à la valeur de consigne, afin de réduire ou annuler le signal d'erreur. Chaque lampe 1.1... 1.6 est ainsi insérée dans une boucle de régulation R1,... R6 qui comprend un capteur 4.1... 4.6, un comparateur 6.1, 6.6, un circuit de régulation 10.1, 10.6. Selon l'invention, malgré les différences de rendement entre les lampes, notamment dues à l'âge des lampes et à leur vieillissement différent, et malgré un encrassement potentiel différent des tubes de quartz, on obtiendra effectivement pour chacune des lampes une intensité d'émission UV quasiment égale à la consigne d'intensité, avec un écart type nul. La tolérance de variation de l'intensité lumineuse produite par chaque lampe peut être réduite à moins de 10 %, notamment à environ 5 %. La durée d'utilisation des lampes est sensiblement augmentée et les risques de « trous de passage », c'est-à-dire de zones de l'écoulement d'eau qui ne seraient pas soumises à un rayonnement UV suffisant, sont considérablement réduits. REVENDICATIONS1. Procédé de désinfection par lampes UV d'eau claire, en particulier d'eau potable, selon lequel un courant d'eau à désinfecter est soumis au rayonnement UV de plusieurs lampes, caractérisé en ce que chaque lampe (1.1,...1.6) fonctionne sous une puissance qui lui est propre, généralement différente des autres lampes, cette puissance étant déterminée pour que la lampe émette un rayonnement UV dont l'intensité correspond à une valeur de consigne fixée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque lampe (1.1,...1.6) comporte sa propre boucle de régulation de puissance (R1,... R6) combinée avec au moins un capteur UV (4.1,...4.6) propre à la lampe pour le réglage de la puissance d'alimentation de cette lampe afin d'obtenir la valeur de consigne d'intensité souhaitée. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque lampe (1.1,...1.6) est alimentée à travers un ballast (12.1, ...12.6) dont les caractéristiques de charge sont modifiées par le signal de sortie (11.1... 11.6) de la boucle de régulation dans le sens qui fait varier la puissance d'alimentation de la lampe pour qu'elle émette un rayonnement UV dont l'intensité correspond à la valeur de consigne. 4. Dispositif à lampes UV pour la désinfection d'eau claire, en particulier d'eau potable, pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant : - plusieurs lampes UV (1.1,...1.6) dont le rayonnement traverse un courant d'eau à désinfecter, - des moyens (7) pour établir une valeur de consigne de l'intensité du rayonnement UV selon la nature et le débit de l'eau, - des capteurs sensibles au rayonnement des lampes donnant une valeur mesurée d'intensité de rayonnement, - et des moyens de comparaison propres à modifier la puissance d'alimentation des lampes afin d'obtenir la valeur de consigne d'intensité, caractérisé en ce qu'il comporte pour chaque lampe : - au moins un capteur (4.1,...4.6) sensible au rayonnement UV de la lampe, - un comparateur (6.1,...6.6) entre la valeur mesurée de l'intensité émise par la lampe et la valeur de consigne,- et une boucle de régulation (R1,... R6) propre à ladite lampe, pour modifier la puissance d'alimentation de cette lampe afin d'obtenir la valeur de consigne d'intensité lumineuse. 5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel l'alimentation de chaque lampe est assurée par l'intermédiaire d'un ballast (12.1,...12.6), caractérisé en ce que la sortie de la boucle de régulation (R1,... R6) est reliée à ce ballast pour lui envoyer un signal d'ajustement de la puissance d'alimentation de la lampe. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la sortie de la boucle de régulation (R1,... R6) envoie sur le ballast un signal d'ajustement de la fréquence et/ou de la tension d'alimentation de ladite lampe. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les lampes (1.1,...1.6) émettrices de rayonnement UV sont des lampes à vapeur de mercure moyenne pression. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte six lampes UV (1.1,...1.6), chaque lampe étant logée dans un tube de quartz et disposée en travers d'un courant d'eau à désinfecter.