Développements technologiques des lampes UV à haute puissance qui suivent la phase avec les solutions 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 aux ultraviolets. 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. La désinfection sans ajout de produits chimiques et de leurs sous-produits, une empreinte réduite et la capacité à détruire les micro-organismes résistants au chlore ont contribué à son adoption rapide ces dernières années. Il est également connu que les UV, seuls ou en association 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, comme le peroxyde d’hydrogène. Cette technologie s’est imposée comme une option rentable pour traiter les contaminants difficiles à éliminer, tels que les composés au goût et à l’odeur dans l’eau potable ou les contaminants dérivés des eaux usées dans les applications de réutilisation de l’eau.
 
Here's how it works: First, UV light directly breaks down contaminants in a process called UV-photolysis. This process is the result of a micropollutant absorbing the high energy photons of UV light and subsequent breakdown of the contaminant. Some micropollutants, such as N-nitrosodimethylamine (NDMA), are preferentially treated through this mechanism. Other compounds that don't absorb UV light as readily can be degraded by a simultaneous process called UV-oxidation. The latter starts with the splitting of hydrogen peroxide into two hydroxyl radicals. These radicals react indiscriminately with micropollutants in water to destroy the target compound.
 
Une grande variété de micropolluants peut être éliminée grâce à la combinaison de ces deux procédés. XPES UV a mené des recherches approfondies pour évaluer spécifiquement comment les systèmes d’oxydation UV traitent les contaminants nocifs. Par exemple, le ruissellement agricole résultant des pluies permet à divers pesticides et autres produits chimiques utilisés pour l’entretien des cultures d’entrer dans les rivières et les ruisseaux qui fournissent l’eau source aux stations de traitement de l’eau communautaire.
 
Regulations globally place strict limits on the concentrations of contaminants – such as pesticides – that can enter the distribution system. UV-oxidation in water treatment systems is playing a key role in reducing the concentration of these harmful contaminants. The UV-oxidation process is also used for groundwater remediation, where harmful organic compounds such as tetrachloroethylene, 1,4-dioxane, and vinyl chloride are destroyed.
 
Today's changing climate is leading to water scarcity on a more widespread basis. Water stressed regions often use unconventional sources of drinking water in order to maintain a sustainable supply. For example, a number of communities globally treat wastewater to high levels of purity by removing the micropollutants that remain after secondary (biological wastewater) treatment. UV-oxidation, in combination with other treatment technologies such as reverse osmosis, works to remove micropollutants and generate water of the highest purity.
 
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 UV a rapidement augmenté dans les années 1980 et 1990, alors que les municipalités cherchaient des alternatives aux désinfectants chimiques, qui avaient démontré la forme de sous-produits cancérigènes nocifs pour la santé humaine. Des milliers de municipalités sont passées de la désinfection à base de produits chimiques, comme le gaz chloré, 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 au coût global de la désinfection UV. Les préoccupations spécifiques étaient le coût du remplacement et de la maintenance des lampes ainsi que les coûts liés au maintien du système en état de fonctionnement constant. Les systèmes UV conventionnels utilisant des lampes électrodés s’estompent avec le temps, nécessitant un remplacement toutes les 60 000 heures de fonctionnement. De plus, à mesure que les lampes UV s’allument et s’éteignent, l’usure des lampes s’accélère. À mesure que les lampes se dégradent ou tombent en panne, les opérateurs doivent consacrer beaucoup de temps à s’assurer que les systèmes UV fonctionnent à leur plein potentiel, en continuant à démarrer et en remplaçant les lampes.
 Lampe UV 254 nm
Les systèmes conventionnels nécessitent également des essuie-glaces, souvent des produits chimiques, pour garder la gaine des lampes propre et permettre au maximum la lumière UV de pénétrer dans l’eau. Ces systèmes d’essuie-glaces ajoutent coût et complexité à l’entretien des unités UV elles-mêmes.
 
Un facteur clé du traitement de l’eau UV est le débit et le contrôle précis du niveau d’eau. Si le débit est trop élevé, l’eau passera sans une exposition suffisante aux UV. Si le débit est trop faible, la chaleur peut s’accumuler et endommager la lampe UV. Grâce aux nombreux avantages de la désinfection UV, de nombreuses recherches et développements ont été menés pour développer de nouvelles technologies qui optimisent le processus de désinfection tout en éliminant les préoccupations concernant le coût, la maintenance et la fiabilité du système.
 
Les avancées technologiques UV suivent à la fois les besoins en désinfection et en élimination des micro-polluants
 
 
 
Ingénieur Mao, expert en UV pour le traitement de l’eau
 
 
À mesure que les méthodes analytiques nous sensibilisent à la découverte de nouveaux micro-organismes et micropolluants, nous devons nous assurer que nos technologies de traitement UV peuvent rendre ces agents pathogènes inoffensifs – en utilisant un minimum d’énergie et nécessitant les dépenses d’investissement minimales possibles. Les produits chimiques perturbateurs endocriniens, les produits pharmaceutiques et de soins personnels ainsi que les agents pathogènes hydriques tels que le Cryptosporidium et l’adénovirus sont de bons exemples de menaces pour notre approvisionnement en eau, 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 désinfection UV. Ainsi, le défi actuel pour l’industrie est de rendre cette technologie puissante et polyvalente plus largement accessible en réduisant les coûts d’exploitation et d’installation.
 
Le défi pour l’industrie de l’eau et les entreprises de technologie de l’eau en particulier est de rendre ces solutions UV efficaces et puissantes aussi économes que possible en termes de coûts et d’énergie. Dans le domaine des technologies d’oxydation UV, on observe un passage des systèmes UV à moyenne pression vers des systèmes UV basse pression, qui ont une empreinte carbone plus faible grâce à l’intégration de lampes UV plus économes en énergie. C’est exactement ce dont nous avons besoin. En rendant les technologies UV plus coûteuses et plus économes en énergie, nous pouvons exploiter cet outil puissant et écologiquement durable pour lutter contre les nouveaux micro-organismes ou micro-polluants dans notre approvisionnement en eau.
Les technologies UV économes en coûts et 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 rareté de l’eau.
 
Empêcher l’utilisation d’antibiotiques dans l’eau
 
Un grand nombre d’applications telles que la purification de l’eau potable, l’eau de transformation dans la production de boissons et d’aliments, l’aquaculture et les systèmes d’irrigation agricole exigent également que les résidus de médicaments, hormones, pesticides et herbicides soient décomposés.
 
Par exemple, en pisciculture, des antibiotiques sont ajoutés à l’eau pour réduire la croissance et la propagation des germes pathogènes. Les antibiotiques représentent une menace pour les gens lorsqu’ils mangent du poisson. La purification de l’eau par 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 également le rayonnement UV dans la plage inférieure à 254 nanomètres. La lumière encore plus énergétique détruit les substances de l’eau difficiles voire impossibles à décomposer, et décompose et inactive les composés chimiques. Ce 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 avancés de modélisation
La désinfection géricide par UV XPES 300W pour éliminer les agents pathogènes hydriques gagne en popularité grâce à l’efficacité croissante des systèmes de traitement UV et à la capacité croissante à adapter les niveaux de traitement aux besoins du procédé.
 
La recherche sur la sensibilité aux UV des nouveaux organismes peut être menée en laboratoire à l’aide d’expériences sur faisceau collimité et peut facilement être reliée à des tests de performance validés par des tiers. Les outils de modélisation permettent de développer des conceptions de systèmes pour traiter jusqu’à des réductions de logarithmitrophes de plus en plus élevées et aussi pour traiter des organismes plus difficiles à tuer, offrant une gamme et une flexibilité de traitement bien plus grandes. Un nouveau langage réglementaire est en cours de développement dans de nombreux marchés, secteurs et industries, permettant 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 d’organismes dans des fluides à très faible transmission tels que le sucre liquide, les saumures et le lait, ouvrant ainsi davantage de nouveaux procédés 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 permis de créer des produits désormais utilisables, contribuant à préserver l’eau dans les zones stressées à travers le monde.