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Désinfection par rayons Ultraviolets

Contenu:

- Effet des ultraviolets
- Production des UV-C
- Dose d'UV
- Relation Dose/Destruction
- Applications
- Tube à arc de moyenne et forte pression
- Lampes basse pression
- Chambres d'irradiation
- Configuration du tube à arc simple
- Contrôle de l'intensité des UV
- Dimensionnement des systèmes

Depuis les 100 dernières années, la science a reconnu l'effet bactéricide de la région ultraviolet du spectre électromagnétique.

Les longueurs d'onde spécifiques responsables de cet effet se situent entre 240 et 280nm, avec un pic à 265nm. Ces longueurs d'onde correspondent aux rayons UV-C.

Fig.1 - UV-C dans le spectre électromagnétique.

Fig.2 - distribution de l'énergie spectrale pour l'action germicide et la distribution de la puissance spectrale pour les lampes UV basses et moyennes pressions.

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EFFETS DES UV

Lorsqu'un micro-organisme est exposé aux UV-C, le noyau des cellules est modifié sous l'effet du processus photolytique, empêchant toute division et donc reproduction.

PRODUCTION D'UV-C

La source de production des UV est un tube de verre de quartz et silice, avec un diamètre compris entre 15 et 25mm et une longueur de 100-1200mm. Le gaz inerte dont est rempli le tube procure la première décharge nécessaire pour exciter et vaporiser les dépôts minuscules de mercure qui sont à l'intérieur.

La lampe UV à basse pression peut seulement opérer à 185nm et 284nm. Une augmentation du courant d'alimentation entrainerait un échauffement trop rapide de la lampe et par là une augmentation de la pression de mercure jusqu'à la longueur d'onde typique de production des lampes à moyenne pression (v. schéma 2).

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DOSE D'ULTRAVIOLETS

La dose d'UV nécessaire est le produit de l'intensité des UV (exprimée en énergie par unité de surface) par le temps de résidence.

D'où: DOSE = I x T

Elle s'exprime généralement en mJ/cm2 (1mJ/cm2=1000 micro Watt second/cm2)

La dose minimale donnée par Willand fournit aux utilisateurs une garantie de succès. Les doses moyennes et cumulatives fournies par d'autres dependent des caractéristiques du débit (turbulence, etc).

Willand recommande la dose d'UV appropriée pour chaque application, en prenant en compte la qualité de l'eau, le vieillissement du tube à arc, les spécifications industrielles ainsi que les normes microbiologiques.

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RELATION DOSE/DESTRUCTION

La relation entre la dose et la déstruction d'une cible peut être résumée comme suit:

N/No = e-KD

Où:
N = Nombre initial d'organismes cibles
No = Nombre d'organismes cibles après traitement
K = Constante associée aux organismes cibles
D = Dose

A partir de l'équation ci-dessus, doubler la dose appliquée augmentera la destruction par un facteur 10. Par conséquent, doubler la dose requise pour une destruction de 90% produira une destruction de 99% de l'organsisme cible. Tripler la dose produira une destruction de 99.9% de l'organisme cible et ainsi de suite.

Le tableau ci-dessous donne des valeurs de destruction de 90% et la relation entre la dose UV et la destruction se trouve dans le tableau Fig. 4.

Fig. 3 - DOSE REQUISE - MICRO-ORGANISMES COMMUNS

Species

Dose (mJ/cm2)
Bacillus subtilis (spore) 12.0
Clostridium tetani 4.9
Legionella Pneumophilla 2.04
Pseudonomas aeruginosa 5.5
Streptococcus feacalis 4.5
Hepatitis A virus 11.0
Hepatitis Poliovirus 12.0
Saccharomyces cervisiae 6.0
Infectious pancreatic necrosis 60.0

Fig. 4 - E.coli (Waterborne indicator Pathogen) DOSE = 5.4 mJ/cm2

Dose mJ/cm2 Reduction in number of live microorganisms
5.4 90.0%
10.8 99.0%
16.2 99.9%
21.6 99.99%
27.0 99.999%

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APPLICATIONS

DESINFECTION

  • LIQUIDES: eau, sirops, émulsions, saumûres.
  • SURFACES: emballage, convoyeurs, alimentaire, surfaces de travail.
  • GAZ/AIR: préparation agro-alimentaire, pièce propre, climatisation.

REACTIONS PHOTOCHIMIQUES

  • OXYDATION: réduction des COT, déstruction de l'ozone, élimination du chlore.
  • CATALYSE: élimination des pesticides, traitement d'effluent, remédiation du sol.
  • DESODORISATION: égoût et émissions indudstrielles.

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TUBES A ARC MOYENNE ET FORTE PRESSION

La puissance nominale va de 0.4kW à 7.0kW, avec une capacité maximale de traitement de 600 m3/h pour une lampe seule.

La forte production d'énergie est pareillement efficace sur des fluides chauds ou froids.

Le large spectre de production performe plus efficacement que les lampes basses pression pour des débits supérieurs à 13 m3/hour. Le rapport entre apport d'energie et production biocide est supérieur à 15%.

La durée de vie du tube à arc se situe entre 4000 - 8000 heures, suivant les conditions d'opérations.

Un spectre complet de 185 - 480 nm est disponible pour les réactions photochimiques.

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LAMPES BASSE PRESSION

Idéales pour des situations de faible débit avec une puissance nominale de 15W à 200W.

Longueur d'onde de 254 nm.

Conversion en UV-C typiquement 30% - 35%.

Les lampes de 120 - 200 watt restent inaffectées par la température de l'eau.

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CHAMBRES D'IRRADIATION

Le process de désinfection implique l'exposition des liquides contaminés par des micro-organismes à une source d'UV, laquelle est installée centralement dans une chambre d'irradiation.

La conception d'une chambre adaptée est une part significative pour une désinfection efficace. Une modélisation sur ordinateur assure un bon mélange et une exposition équilibrée à de hauts et bas débits ainsi que les caractéristiques du temps de contact, en établissant un débit agité.

Les systèmes UV Lenntech sont dimensionnés de sorte que la dose est au mur, en fin de vie de la lampe. Cela protège le process d'un traitement possiblement inadéquat, qui pourrait apparaitre pendant un court-circuit lorsque des doses moyennes et cumulées sont utilisées.

Une haute finission interne permet d'éviter le piégeage d'autres bactéries.

Les chambres standards ont des points d'échantillonnage, vidange et évents intégrés.

Le client peut déterminer l'orientation de l'entrée et sortie afin de facilier l'installation.

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CONFIGURATION TUBE A ARC SIMPLE

Cette configuration améliore de manière importante la performance. Une lampe de forte intensité est capable de désinfecter jusqu'à 600m3/hour. Le controle de l'intensité des UV est positive, simple, efficace et prouvé.

Les conceptions à multi-tube utilisant de large quantités de lampes basse pression installées dans une chambre présentent des problèmes hydrauliques et mécaniques. L'entretien est conséquent et cher. designs utilizing quantities of low pressure lamps housed in one chamber present both hydraulic and mechanical problems. Maintenance is time consuming and expensive. Des chicanes sont utilisées pour introduire de la turbulence, ce qui permet à de l'eau non traitée de circuler sans être contrôlée.

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CONTROLE DE L'INTENSITE DES UV

Nos controleurs repondent aux UV-C. Lorsque le seuil de production des bas UV-C est atteint, une alarme se déclenche. Nous pouvons fournir un système de controle avancé avec BEM ou PLC de manière à assurer un fonctionnement optimal de l'installation.

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DIMENSIONNEMENT

Afin de fournir l'installation adéquate, il est recommendé de contacter un des consultants spécialisés de Lenntech.

Informations requises afin de dimensionner correctement l'équipement:

1. Débit de pointe

2. Echantillon pour test de transmission (si non réalisé)

3. Analyse microbiologique

4. Normes requises after traitement UV

Toute information fournie reste dans la plus grande confidentialité.

 

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