Développements de la technologie des lampes UV à haut rendement en phase avec la solution de traitement des eaux usées

Dans la deuxième partie de la série XPES qui compare les offres technologiques des fabricants, nous abordons la technologie croissante du traitement par ultraviolets. Nous nous demandons comment les fabricants suivent le rythme des micropolluants et des contaminants émergents, qui font la une des journaux à l’échelle mondiale.
 
La lampe UV XPES 300w traite les contaminants nocifs
Vivian Xin, Ventes municipales mondiales, XPES UV
 
Au cours du siècle dernier, la lumière UV a joué un rôle de plus en plus clé dans la désinfection de l’eau. Une désinfection sans ajout de produits chimiques et de leurs sous-produits, un faible encombrement et la capacité de détruire les micro-organismes résistants au chlore ont contribué à son adoption rapide ces dernières années. On sait également que les UV, seuls ou en conjonction avec un oxydant, peuvent être utilisés pour traiter les micropolluants chimiques, y compris, mais sans s’y limiter, les pesticides et les produits pharmaceutiques qui continuent d’être détectés dans l’eau.
 
L’oxydation UV est l’action combinée de la lumière UV et d’un oxydant, tel que le peroxyde d’hydrogène. Cette technologie s’est imposée comme une option rentable pour traiter les contaminants difficiles à éliminer, tels que les composés du goût et de l’odeur de l’eau potable ou les contaminants dérivés des eaux usées dans les applications de réutilisation de l’eau.
 
Voici comment cela fonctionne : Tout d’abord, la lumière UV décompose directement les contaminants dans un processus appelé photolyse UV. Ce processus est le résultat de l’absorption par un micropolluant des photons de haute énergie de la lumière UV et de la décomposition ultérieure du contaminant. Certains micropolluants, comme la N-nitrosodiméthylamine (NDMA), sont traités préférentiellement par ce mécanisme. D’autres composés qui n’absorbent pas aussi facilement la lumière UV peuvent être dégradés par un processus simultané appelé oxydation UV. Ce dernier commence par la séparation du peroxyde d’hydrogène en deux radicaux hydroxyles. Ces radicaux réagissent indistinctement avec les micropolluants présents dans l’eau pour détruire le composé cible.
 
Une grande variété de micropolluants peuvent être éliminés grâce à la combinaison de ces deux processus. XPES UV a effectué des recherches approfondies pour évaluer spécifiquement comment les systèmes d’oxydation UV traitent les contaminants nocifs. Par exemple, le ruissellement agricole résultant des précipitations permet à divers pesticides et autres produits chimiques utilisés pour l’entretien des cultures de pénétrer dans les rivières et les ruisseaux qui fournissent de l’eau de source aux usines de traitement de l’eau des communautés.
 
À l’échelle mondiale, les réglementations imposent des limites strictes sur les concentrations de contaminants – tels que les pesticides – qui peuvent pénétrer dans le système de distribution. L’oxydation UV dans les systèmes de traitement de l’eau joue un rôle clé dans la réduction de la concentration de ces contaminants nocifs. Le processus d’oxydation UV est également utilisé pour l’assainissement des eaux souterraines, où les composés organiques nocifs tels que le tétrachloréthylène, le 1,4-dioxane et le chlorure de vinyle sont détruits.
 
Le changement climatique actuel entraîne une pénurie d’eau plus généralisée. Les régions soumises à un stress hydrique utilisent souvent des sources d’eau potable non conventionnelles afin de maintenir un approvisionnement durable. Par exemple, un certain nombre de communautés à l’échelle mondiale traitent les eaux usées à des niveaux élevés de pureté en éliminant les micropolluants qui restent après le traitement secondaire (eaux usées biologiques). L’oxydation UV, combinée à d’autres technologies de traitement telles que l’osmose inverse, permet d’éliminer les micropolluants et de générer une eau de la plus haute pureté.
 
Réduire les coûts d’exploitation et d’entretien
L’utilisation de la lumière ultraviolette pour la désinfection de l’eau potable est utilisée aux États-Unis depuis près d’un siècle. L’utilisation de la désinfection par UV a augmenté rapidement dans les années 1980 et 1990, alors que les municipalités cherchaient des solutions de rechange aux désinfectants chimiques, dont il avait été démontré qu’ils formaient des sous-produits cancérigènes nocifs pour la santé humaine. Des milliers de municipalités sont passées de la désinfection chimique, comme le chlore gazeux, aux UV en raison des avantages significatifs en matière de sécurité.
 
Au fil du temps, cependant, les propriétaires de nombreux systèmes UV ont exprimé des inquiétudes quant aux coûts globaux liés à l’exploitation de la désinfection par UV. Le coût du remplacement et de l’entretien des lampes et les coûts associés au maintien du fonctionnement constant du système étaient particulièrement préoccupants. Les systèmes UV conventionnels utilisant des lampes électrodes s’estompent avec le temps, nécessitant un remplacement toutes les 60 000 heures de fonctionnement. De plus, comme les lampes UV sont allumées et éteintes, l’usure des lampes est accélérée. Lorsque les lampes se dégradent ou tombent en panne, les opérateurs doivent passer beaucoup de temps à s’assurer que les systèmes UV fonctionnent à des performances optimales, en motorisant et en remplaçant constamment les lampes.
Lampe UV 254nm
Les systèmes conventionnels nécessitent également des systèmes d’essuie-glace, comprenant souvent des produits chimiques, pour garder le manchon des lampes propre et permettre à un maximum de lumière UV de pénétrer dans l’eau. Ces systèmes d’essuie-glaces ajoutent des coûts et de la complexité à l’entretien des unités UV elles-mêmes.
 
Un facteur clé du traitement de l’eau par UV est le débit et le contrôle précis du niveau d’eau. Si le débit est trop élevé, l’eau passera à travers sans une exposition suffisante aux UV. Si le débit est trop faible, la chaleur peut s’accumuler et endommager la lampe UV. Compte tenu des nombreux avantages de la désinfection par UV, des recherches et développements considérables ont été entrepris pour développer de nouvelles technologies qui optimisent le processus de désinfection tout en éliminant les préoccupations relatives au coût, à l’entretien du système et à la fiabilité.
 
Les développements de la technologie UV permettent de répondre à la fois aux besoins de désinfection et à l’élimination des micropolluants
 
 
 
Ingénieur Mao, expert UV pour le traitement de l’eau
 
 
À mesure que les méthodes d’analyse nous permettent de connaître les micro-organismes et les micropolluants nouvellement découverts, nous devons nous assurer que nos technologies de traitement UV peuvent rendre ces agents pathogènes inoffensifs, en utilisant un minimum d’énergie et en dépensant le moins d’investissement possible. Les perturbateurs endocriniens, les produits pharmaceutiques et les produits de soins personnels, ainsi que les agents pathogènes d’origine hydrique tels que le cryptosporidium et l’adénovirus sont de bons exemples de menaces pour notre approvisionnement en eau qui ont été découvertes relativement récemment.
Comme les lecteurs le savent peut-être, Cryptosporidium est extrêmement résistant au chlore et présente une forte résistance à d’autres désinfectants chimiques (ozone, dioxyde de chlore), mais il est très facilement inactivé par la désinfection par UV. Ainsi, le défi actuel de l’industrie est de rendre cette technologie puissante et polyvalente plus largement accessible en réduisant les coûts d’exploitation et de mise en place.
 
Le défi pour l’industrie de l’eau et les entreprises de technologie de l’eau en particulier est de savoir comment rendre ces solutions UV efficaces et puissantes aussi rentables et économes en énergie que possible. Dans le domaine des technologies d’oxydation UV, on passe des systèmes UV à moyenne pression aux systèmes UV à basse pression, qui ont une empreinte carbone plus faible en raison de l’incorporation de lampes UV plus économes en énergie. C’est exactement ce dont nous avons besoin. En rendant les technologies UV plus rentables et plus économes en énergie, nous pouvons exploiter cet outil puissant et écologiquement durable pour lutter contre les micro-organismes ou les micropolluants nouvellement découverts dans notre approvisionnement en eau.
Les technologies UV économiques et économes en énergie nous permettront de développer davantage les capacités de réutilisation de l’eau à l’échelle mondiale et de relever le défi de la pénurie d’eau.
 
Prévention de l’utilisation d’antibiotiques dans l’eau
 
Un grand nombre d’applications telles que la purification de l’eau potable, l’eau de traitement dans la production de boissons et d’aliments, la pisciculture et les systèmes d’irrigation agricole nécessitent en outre la décomposition des résidus de médicaments, d’hormones, de pesticides et d’herbicides.
 
Par exemple, dans la pisciculture, des antibiotiques sont ajoutés à l’eau pour réduire la croissance et la propagation des germes pathogènes. Les antibiotiques sont une menace pour les gens lorsqu’ils mangent du poisson. La purification de l’eau à la lumière UV rend souvent l’utilisation d’antibiotiques inutile. Une résistance aux antibiotiques dans le corps humain, qui a un effet négatif sur la santé, est donc évitée.
 
L’oxydation avancée utilise en outre le rayonnement UV dans la gamme inférieure à 254 nanomètres. La lumière, avec une énergie encore plus élevée, détruit dans l’eau les substances qui sont difficiles ou impossibles à décomposer, et brise et inactive les composés chimiques. Le procédé est utilisé par exemple contre « l’odeur de chlore » - appelée chloramines, dans les piscines publiques. La formation de chloramine se produit dans l’eau lorsque le chlore réagit avec l’urée, la créatinine et les acides aminés. La lumière UV à ondes courtes peut décomposer ces composés.
Lampes uv germicides
Outils de modélisation avancés
La désinfection germicide par UV XPES 300W pour éliminer les agents pathogènes d’origine hydrique gagne en popularité en raison de l’efficacité croissante des systèmes de traitement UV et de la capacité croissante à adapter les niveaux de traitement aux exigences du processus.
 
La recherche sur la sensibilité aux UV de nouveaux organismes peut être menée en laboratoire à l’aide d’expériences sur faisceaux collimatés et peut être facilement liée à des tests de performance validés par des tiers. Les outils de modélisation permettent de concevoir des systèmes permettant de traiter des réductions logarithmiques de plus en plus élevées et de traiter des organismes plus difficiles à tuer, ce qui offre une portée et une flexibilité de traitement beaucoup plus grandes. Un nouveau langage réglementaire est en cours d’élaboration dans de nombreux marchés, secteurs et industries, qui permettra aux utilisateurs et aux concepteurs de spécifier les équipements UV avec plus de confiance en spécifiant des exigences de performance validées. De nouveaux produits ont été développés pour permettre la désinfection des organismes dans les fluides à très faible transmission tels que le sucre liquide, les saumures et le lait, ouvrant ainsi de nouveaux processus à la technologie UV. Des lampes plus puissantes logées dans des systèmes de traitement beaucoup plus grands améliorent également l’efficacité du traitement et réduisent la taille des structures civiles nécessaires. Ces nouvelles avancées ont créé des produits qui peuvent maintenant être utilisés, aidant à conserver l’eau dans les zones stressées du monde entier.