Brevet FR3127753A1 — publié le 20230407

DISPOSITIF ET SYSTEME DE DESINFECTION ET DE TRAITEMENT D’EAU PAR IRRADIATION ULTRAVIOLETTE L’invention porte principalement sur un dispositif de désinfection d’eau (1) par irradiation ultraviolette qui comprend au moins une conduite de circulation d’eau (2) dont au moins une partie est transparente (3) au rayonnement ultraviolet, une entrée d’eau à désinfecter (4) et une sortie d’eau désinfectée (5) agencées aux extrémités respectives de la conduite de circulation (2), et des moyens d’irradiation ultraviolette (6) de l’eau circulant dans la conduite (2) disposés en regard de la partie de conduite transparente (3), la conduite de circulation d’eau (2) comprenant une portion d’admission (7) reliée à l’entrée d’eau à traiter (4) et une portion de traitement (8) reliée à la sortie d’eau traitée (5), lesquelles portions d’admission (7) et de traitement (8) sont décalées et s’étendent selon deux axes longitudinaux distincts (X, X’), et une portion intermédiaire d’homogénéisation (9) qui s’étend depuis la portion d’admission (7) jusqu’à la portion de traitement (8). Figure à publier avec l’abrégé : Figure 1 DISPOSITIF ET SYSTEME DE DESINFECTION ET DE TRAITEMENT D’EAU PAR IRRADIATION ULTRAVIOLETTE L'invention s’inscrit dans le domaine du traitement de l’eau et plus précisément dans le domaine de la désinfection de l’eau. L’invention porte plus particulièrement sur un dispositif et un système de désinfection de l’eau par irradiation ultraviolette. Il est bien connu, par exemple de la publication FR 1855808, un système de désinfection de l’eau par irradiation ultraviolette, comprenant un boitier dans lequel sont logées des diodes électroluminescentes ultraviolettes dites LEDs UV, et un tube transparent au rayonnement ultraviolet formant conduit de circulation de l’eau à traiter, les LEDs UV étant disposées en vis-à-vis du tube de circulation d’eau de manière à irradier sa paroi transparente et donc l’eau y circulant. En outre et pour rendre la désinfection plus efficace, le système de désinfection comprend également une pièce réfléchissante pour générer des réflexions multiples à l’intérieur du tube, et ainsi augmenter le trajet des rayons ultraviolets dans le tube. Cependant, l’efficacité du traitement reste limitée par la faible transmittance ultraviolette de certaines eaux usées. Ainsi, le système de désinfection décrit dans la publication FR 1855808 est adapté aux eaux faiblement polluées, notamment les eaux grises, dont la transmittance ultraviolette est suffisamment élevée. Pour pallier les différents inconvénients évoqués plus haut, l’invention a pour objet un dispositif et un système de désinfection et de traitement d’eau par irradiation ultraviolette dont l’efficacité est indépendante de la transmittance ultraviolette des eaux à désinfecter. À cet effet, l’invention vise un dispositif de désinfection d’eau par irradiation ultraviolette qui comprend au moins une conduite de circulation d’eau dont au moins une partie est transparente au rayonnement ultraviolet, une entrée d’eau à désinfecter et une sortie d’eau désinfectée agencées aux extrémités respectives de la conduite de circulation, et des moyens d’irradiation ultraviolette de l’eau circulant dans la conduite disposés en regard de la partie de conduite transparente, caractérisé en ce que la conduite de circulation d’eau comprend : une portion d’admission fluidiquement reliée à l’entrée d’eau à traiter et une portion de traitement fluidiquement reliée à la sortie d’eau traitée, lesquelles portions d’admission et de traitement sont décalées et s’étendent selon deux axes longitudinaux distincts, et une portion intermédiaire d’homogénéisation qui s’étend depuis la portion d’admission jusqu’à la portion de traitement. Le dispositif peut également comporter les caractéristiques optionnelles suivantes considérées isolément ou selon toutes les combinaisons techniques possibles : Les portions d’admission et de traitement s’étendent dans deux plans distincts parallèles respectivement aux deux axes longitudinaux en étant distantes d’une hauteur H. La portion d’homogénéisation s’étend dans un plan selon un angle rentrant ou saillant par rapport aux deux axes longitudinaux. Le plan dans lequel s’étend la portion d’homogénéisation est perpendiculaire aux deux axes longitudinaux. Chaque portion présente en section une forme quadrilatérale, la conduite de circulation présentant en section selon les axes longitudinaux une forme générale de marche d’escalier. Chaque portion de la conduite de circulation présente une largeur l constante. Le rapport entre la hauteur H et la largeur l est supérieur ou égal à 0,3. Chaque portion de la conduite présente une épaisseur e constante, et en ce que le rapport entre la largeur l et l’épaisseur e est comprise entre 1 et 5. La partie de conduite transparente comprend au moins une ouverture traversante ménagée dans une paroi supérieure ou inférieure de la portion de traitement sur une largeur comprise entre 50% et 100% de la largeur l de ladite portion de traitement, et au moins une vitre transparente logée de manière étanche dans l’ouverture. La partie de conduite transparente comprend au moins deux ouvertures traversantes respectivement ménagées dans deux parois supérieure et inférieure en vis-à-vis de la portion de traitement, chacune sur une largeur comprise entre 50% et 100% de la largeur l de ladite portion de traitement, et au moins deux vitres transparentes respectivement logées de manière étanche dans les ouvertures. L’invention vise également un système de désinfection d’eau par irradiation ultraviolette comprenant une pluralité de dispositifs de désinfection tels que décrits précédemment. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront clairement de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées : La représente une vue en perspective du dispositif de désinfection de l’invention ; La représente une vue schématique en perspective de la conduite de l’invention ; La représente une vue de dessous des moyens d’irradiation ultraviolette ; La représente une vue en perspective d’un système de désinfection selon l’invention. Il est tout d’abord précisé que sur les figures, les mêmes références désignent les mêmes éléments quelle que soit la figure sur laquelle elles apparaissent et quelle que soit la forme de représentation de ces éléments. De même, si des éléments ne sont pas spécifiquement référencés sur l’une des figures, leurs références peuvent être aisément retrouvées en se reportant à une autre figure. Il est également précisé que les figures représentent essentiellement un mode de réalisation de l’objet de l’invention mais qu’il peut exister d’autres modes de réalisation qui répondent à la définition de l’invention. L’invention trouve son application dans le domaine du traitement de l’eau, et plus précisément dans le domaine de la désinfection de l’eau par irradiation ultraviolette. De manière avantageuse, l’invention est particulièrement adaptée au traitement des eaux usées ou industrielles présentant une transmittance aux rayonnement ultraviolet supérieure ou égale à 30%, mais l’invention peut également trouver application dans le domaine de la désinfection de l’eau potable. Il est en effet connu qu’une irradiation ultraviolette dans des longueurs d’ondes comprises entre deux-cent-vingt nanomètres et trois cents nanomètres induit un effet germicide sur les microorganismes présents dans l’eau à traiter, en particulier et de manière non limitative les microbes, virus, bactéries et levures. En référence aux figures 1 et 2, l’invention concerne un dispositif de désinfection d’eau 1 par irradiation ultraviolette intégré dans un circuit de désinfection d’eau polluée, et qui comprend une conduite de circulation d’eau 2, qui sera simplement nommée conduite dans la suite de la description. Cette conduite 2 comprend une entrée d’eau 4 à désinfecter et une sortie d’eau 5 désinfectée agencées aux extrémités respectives de la conduite 2. Les entrée et sortie d’eau 4, 5 comprennent chacune une portion cylindrique 11, 12 solidaire de la conduite 2 et une collerette de liaison 13, 14 à un conduit du circuit de désinfection. Cette collerette 13, 14 comprend en outre un joint d’étanchéité torique 15. De manière connue, la circulation d’eau dans le circuit de désinfection et dans la conduite 2 du dispositif 1 de l’invention est assurée par des moyens de circulation du type pompe. Selon l’invention, la conduite de circulation 2 comprend une portion d’admission 7 d’eaux usées, une portion de traitement 8 d’eaux usées et une portion intermédiaire dite d’homogénéisation 9. Les deux portions d’admission et de traitement 7, 8 sont décalées et s’étendent selon deux axes longitudinaux X, X’ distincts. Avantageusement, les portions d’admission et de traitement 7, 8 s’étendent dans des plans distincts parallèles respectivement selon les deux axes longitudinaux X, X’, également parallèles entre eux. La portion intermédiaire 9 s’étend depuis la portion d’admission 7 jusqu’à la portion de traitement 8, et avantageusement, ladite portion intermédiaire 9 s’étend perpendiculairement aux deux autres portions d’admission et de traitement 7, 8 selon un axe Z et selon un plan perpendiculaire aux axes longitudinaux X, X’. De fait, les portions d’admission 7 et de traitement 8 sont distantes d’une hauteur H selon l’axe Z. Bien entendu, la portion intermédiaire 9 peut s’étendre de manière oblique par rapport aux axes longitudinaux X, X’ sans sortir du cadre de l’invention, c’est-à-dire que le plan dans lequel s’étend ladite portion intermédiaire forme un angle non plat avec les axes longitudinaux X, X’. Avantageusement, cet angle est supérieur ou égal à 45°. Les portions d’admission 7 et de traitement 8 de la conduite 2 présentent une première dimension transversale l selon l’axe Y dite largeur qui est constante sur toute la longueur desdites portion 7, 8. Par ailleurs, les portions d’admission 7 et de traitement 8 présentent une seconde dimension transversale e selon l’axe Z dite épaisseur, qui est également constante pour ces deux portions 7, 8. La portion intermédiaire 9 présente en outre cette même épaisseur e et cette même largeur l, si bien que l’épaisseur de la conduite 2 est également constante sur toute sa longueur. De faite, la conduite 2 présente en section une forme quadrilatérale parallélépipédique et présente en section selon les axes longitudinaux X, X’ une forme en marche d’escalier. En outre, les portions d’admission 7 et de traitement 8 présentent respectivement une longueur L1 et L2, tandis que la portion intermédiaire 9 présente une dimension selon l’axe Z égale à la hauteur H. Enfin, la portion de traitement 8 de la conduite 2 comprend quatre ouvertures traversantes 32, 33 (voir ) ménagées deux-deux en regard l’une de l’autre dans des parois opposées 16, 17 et parallèles au plan d’extension de ladite portion de traitement 8, c’est-à-dire dans les parois supérieure 16 et inférieure 17 de la portion de traitement 8. De manière avantageuse, ces ouvertures traversantes 32, 33 présentent une largeur comprise entre 50% et 100% de la largeur l de la portion de traitement 8, et préférentiellement autour de 80 à 90% de la largeur l. La fonction de ces ouvertures 32, 33 sera décrite plus loin. Dans le mode de réalisation de l’invention, chaque paroi 16, 17 comprend deux ouvertures 32, 33 espacées selon l’axe longitudinal X’. En référence aux figures 1 et 3, le dispositif de désinfection 1 comprend en outre des moyens d’irradiation ultraviolette 6 de l’eau circulant dans la portion de traitement 8 de la conduite 2. Ces moyens d’irradiation 6 comprennent deux modules d’irradiation 18, chacun disposé en regard de la paroi considérée 16, 17 comprenant les ouvertures 32,33 ménagées dans la portion de traitement 8 de la conduite 2. Chaque module 18 comprend des dimensions longitudinale et transversale selon l’axe Y sensiblement identiques à celles de la portion de traitement 8, c’est-à-dire que chaque module 18 présente une longueur L2 et une largeur l. Le module 18 comprend un coffrage 19 dans lequel sont logées deux blocs 20, 21 de diodes électroluminescentes 22 visibles sur la figue 3 et émettant dans le rayonnement ultraviolet – notées LEDS UV ci-après – à une longueur d’ondes comprise entre 220 et 300 nanomètres, et préférentiellement à une longueur d’ondes comprise entre 265 et 280 nanomètres inclus, connue pour avoir un excellent pouvoir germicide et bactéricide. Ces deux blocs 20, 21 de LEDS UV 22 sont espacés entre eux et disposés dans la longueur du coffrage 19, qui par ailleurs fait office de dissipateur thermique pour les LEDS UV 22. Pour améliorer encore la dissipation thermique, un ventilateur 23 visible sur la est installé sur le coffrage 19 pour faciliter la circulation d’air dans ce dernier. Ces blocs 20, 21 de LEDS UV 22 sont disposés en vis-à-vis des ouvertures considérées des parois 16, 17 de la portion de traitement 8, pour irradier l’eau polluée circulant dans la portion de traitement 8. Chaque bloc 20, 21 comprend par ailleurs une vitre transparente 24, 25 logée dans l’ouverture correspondante (32, 33) de la portion de traitement (8) au rayonnement ultraviolet disposée en regard des LEDS UV 22, et solidarisée de manière étanche au coffrage 18 pour éviter toute pénétration d’eau dans le bloc de LEDS 20, 21, par exemple et tel que représenté sur la , avec un cadre en téflon 26, 27. Enfin, chaque bloc 20, 21 comprend un joint d’étanchéité 28, 29 ayant la forme de l’ouverture 32, 33 en regard dudit bloc 20, 21, de sorte que les vitres 24, 25 de chaque bloc des modules d’irradiation 6 soient installés de manière étanche dans les ouvertures traversantes 32, 33. L’ensemble comprenant les vitres 24, 25 logées dans les ouvertures traversantes 32, 33 de manière étanche par les joints d’étanchéité 28, 29 forment une partie transparente 3 de la conduite 2. Pour assurer la solidité de l’ensemble, le coffrage 18 de chaque module d’irradiation 6 est solidarisé à la conduite 2, par exemple par vissage. De manière alternative, il est possible de ne prévoir qu’un seul module d’irradiation 6, le traitement de l’eau sera suffisamment efficace. Néanmoins, la présence de deux modules d’irradiation 6 assure un traitement plus rapide et plus efficace de l’eau polluée. En outre, la largeur des ouvertures, proche de voire égale à la largeur l de la conduite 2, assure une irradiation homogène du flux d’eau dans la portion de traitement 8 de la conduite 2, notamment pour certaines eaux usées de faible transmittance ultraviolette. De manière à permettre un écoulement homogène sur toute la largeur l de la portion de traitement 8 de la conduite 2, le rapport entre la hauteur H de la portion d’homogénéisation 9 et la largeur l de la conduite est supérieur ou égal à 0,3. Par ailleurs, afin de permettre un traitement efficace de l’eau polluée dans la portion de traitement 8, le rapport entre la largeur l et l’épaisseur e de la portion de traitement 8 est comprise entre 1 et 5. Aussi, plus ce rapport est grand, plus l’écoulement dans la portion de traitement 8 est fin par rapport à sa largeur et plus l’irradiation ultraviolette est efficace (car une faible épaisseur relative de liquide augmente la transmittance ultraviolette relative de l’eau polluée). De fait, plus le rapport l/e est élevé, plus le débit d’eau polluée peut être élevé sans faire varier la puissance des LEDS UV ni l’efficacité de traitement. Une plus grande quantité d’eau polluée peut ainsi être désinfectée dans un même temps. Comme précisé ci-dessus, la géométrie en escalier de la conduite 2 et la valeur du rapport H/l permet d’obtenir un flux d’eau homogène sur toute la longueur L2 de la portion de traitement 8 de la conduite 2. Par flux homogène, on entend un flux dont le débit est sensiblement identique en tout point dans la portion de traitement 8 de la conduite 2. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, le dispositif de désinfection 1 de l’invention est positionné en fonctionnement de sorte que les portions d’admission 8 et de traitement 9 s’étendent dans des plans horizontaux, tandis que la portion intermédiaire 9 s’étend dans un plan vertical. L’eau circulant dans la portion intermédiaire 9 accélère donc rapidement par gravité, ce qui induit une homogénéité encore meilleure du flux d’eau sur toute la longueur L2 de la portion de traitement 8 de la conduite 9, et cela quelle que soit cette longueur L2 dont la valeur est uniquement conditionné par la puissance des LEDS UV 22. En d’autres termes, la longueur L2 de la portion de traitement doit être suffisante pour permette aux LEDS UV de désinfecter totalement l’eau y circulant. Par ailleurs, l’homogénéisation du flux par la portion intermédiaire d’homogénéisation 9 est également indépendante de la longueur L1 de la portion d’admission 8, pourvu que cette longueur soit au moins égale à la hauteur H de la portion d’homogénéisation. En référence à la , l’invention concerne également un système de désinfection 10 d’eau formé d’une pluralité de dispositifs de désinfection 1 branchés en parallèle (quatre dispositifs sont représentés sur la ). Les dispositifs 1 sont assemblés entre eux sur une structure de support 30, par exemple formée de profilés 31 assemblés entre eux. Un tel système de désinfection 10 permet donc de multiplier les entrées d’eau à désinfecter 4 et les sorties d’eau traitées 5, et donc de multiplier le débit de traitement par le nombre de dispositifs de désinfection 1 intégrés dans le système 10. Dispositif de désinfection d’eau (1) par irradiation ultraviolette qui comprend au moins une conduite de circulation d’eau (2) dont au moins une partie est transparente (3) au rayonnement ultraviolet, une entrée d’eau à désinfecter (4) et une sortie d’eau désinfectée (5) agencées aux extrémités respectives de la conduite de circulation (2), et des moyens d’irradiation ultraviolette (6) de l’eau circulant dans la conduite (2) disposés en regard de la partie de conduite transparente (3), caractérisé en ce que la conduite de circulation d’eau (2) comprend : une portion d’admission (7) fluidiquement reliée à l’entrée d’eau à traiter (4) et une portion de traitement (8) fluidiquement reliée à la sortie d’eau traitée (5), lesquelles portions d’admission (7) et de traitement (8) sont décalées et s’étendent selon deux axes longitudinaux distincts (X, X’), et une portion intermédiaire d’homogénéisation (9) qui s’étend depuis la portion d’admission (7) jusqu’à la portion de traitement (8). Dispositif (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les portions d’admission (7) et de traitement (8) s’étendent dans deux plans distincts parallèles respectivement aux deux axes longitudinaux (X, X’) en étant distantes d’une hauteur H. Dispositif (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la portion d’homogénéisation (9) s’étend dans un plan selon un angle rentrant ou saillant par rapport aux deux axes longitudinaux (X, X’). Dispositif (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le plan dans lequel s’étend la portion d’homogénéisation (9) est perpendiculaire aux deux axes longitudinaux (X, X’). Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que chaque portion (7, 8, 9) présente en section une forme quadrilatérale, la conduite de circulation (2) présentant en section selon les axes longitudinaux (X, X’) une forme générale de marche d’escalier. Dispositif (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque portion (7, 8, 9) de la conduite de circulation (2) présente une largeur l constante. Dispositif (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le rapport entre la hauteur H et la largeur l est supérieur ou égal à 0,3. Dispositif (1) selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que chaque portion (7, 8, 9) de la conduite (2) présente une épaisseur e constante, et en ce que le rapport entre la largeur l et l’épaisseur e est comprise entre 1 et 5. Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie de conduite transparente (3) comprend au moins une ouverture traversante (32, 33) ménagée dans une paroi supérieure ou inférieure (16, 17) de la portion de traitement (8) sur une largeur comprise entre 50% et 100% de la largeur l de ladite portion de traitement (8), et au moins une vitre transparente (24, 25) logée de manière étanche dans l’ouverture (32, 33). Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la partie de conduite transparente (3) comprend au moins deux ouvertures traversantes (32, 33) respectivement ménagées dans deux parois supérieure (16) et inférieure (17) en vis-à-vis de la portion de traitement (8), chacune sur une largeur comprise entre 50% et 100% de la largeur l de ladite portion de traitement (8), et au moins deux vitres transparentes (24, 25) respectivement logées de manière étanche dans les ouvertures (32, 33). Système de désinfection (10) d’eau par irradiation ultraviolette comprenant une pluralité de dispositifs de désinfection (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10.