De nombreux articles ont décrit l'effet bactéricide du rayonnement ultraviolet. Il ne paraît donc pas utile de revenir en détail sur la théorie du phénomène ; par contre, il est intéressant d’en évoquer les avantages, de signaler quelques exemples d’applications pratiques et de présenter les résultats obtenus.
GÉNÉRALITÉS
L'effet bactéricide du rayonnement ultraviolet dépend de plusieurs facteurs : certains sont inhérents au matériel utilisé, d'autres varient avec les conditions d'utilisation ; c’est ainsi que la longueur d'onde employée constitue un élément essentiel du procédé. Les tubes U.V. utilisés dans les appareils fonctionnent sous une longueur d’onde de 253,7 nm (proche de l'action maximale qui se situe à 260 nm) ; par ailleurs la dose U.V. que reçoit le produit à stériliser, fonction de la puissance de la lampe et du débit de l'appareil, ne doit pas descendre au-dessous de 16 mWs/cm². Elle peut être altérée par diverses causes :
- — formation d'un écran entre la lampe et le produit irradié ;
- — vieillissement de la lampe ;
- — température d'utilisation ;
- — nature de l'eau traitée ;
qui conditionnent les précautions d'utilisation et la maintenance à observer.
LES AVANTAGES DU PROCÉDÉ
L'utilisation des rayons ultraviolets pour l'épuration des eaux est une méthode intéressante : elle est d'un prix de revient relativement bas et assure une potabilité bactériologique conforme aux normes françaises et européennes. Elle n’entraîne aucune modification organoleptique de l'eau traitée et n’engendre aucun composé nuisible. Par ailleurs, la surexposition (surdosage) effectuée pour respecter le coefficient de sécurité ne présente pas d’inconvénients.
Elle est réalisée dans des installations simples qui n’exigent ni surveillance pour l'exploitation, ni compétence particulière pour la maintenance.
En outre, elle permet d’éviter le stockage de produits dangereux et les risques qui en découlent.
LES APPAREILS
Il existe des appareils de type fermé et d’autres de type ouvert. Seuls les premiers sont utilisables pour la stérilisation de l'eau de distribution. Ils sont constitués d'une chambre de traitement cylindrique, au centre de laquelle se trouve la source d’ultraviolets, isolée par une gaine de quartz (figure 1). L’eau circule dans l’espace annulaire compris entre la gaine de quartz et la chambre.
Le marché propose actuellement différents modèles qui se distinguent par quelques caractéristiques :
- — le matériau de construction (acier inoxydable, acier galvanisé, pyrex, P.V.C., etc.) ;
- — la source d'ultraviolets (puissance totale installée, rendement germicide, origine, etc.) ;
- — la disposition de la chambre de traitement (position horizontale ou verticale) ;
- — la présence d’accessoires complémentaires (dont l’utilité est plus ou moins discutable).
Quelle que soit la conception d'un appareil, il faut souligner que, avant tout, ses performances découlent de ses conditions d’utilisation et du respect de précautions élémentaires.
Précautions d'utilisation
Elles découlent naturellement des causes possibles de perturbation du fonctionnement des appareils, ce qu’elles visent à éviter :
- respect du débit pour lequel l'appareil est prévu, compte tenu de la qualité de l’eau à stériliser ;
- éventuel traitement primaire de cette eau pour éviter ou retarder l'opacification de la gaine de quartz ;
- changement systématique des lampes à l’issue du temps d'utilisation indiqué ;
- protection contre les variations importantes de température.
QUELQUES EXEMPLES D'APPLICATION
Nos installations citées en exemple ont toutes été réalisées à partir d’appareils en acier inoxydable, disposés horizontalement, équipés de lampes de 15, 30 ou 36 W ayant un rendement germicide de l’ordre de 40 % et précédés éventuellement d'un filtre clarificateur (et dans certains cas, d'un détartreur).
Elles répondent à des besoins d’utilisateurs particuliers, communautaires, communaux.
Application chez les particuliers
Il s'agit généralement de traiter l’eau destinée à l’alimentation d’une habitation isolée (ferme, villa, château). L'eau peut être d'origine souterraine (puits) ou superficielle (ruissellement, eau de pluie récupérée dans une citerne). Les débits traités sont de 400 l/h maximum avec une lampe de 15 W et de 800 l/h maximum avec une lampe de 30 W (figure 2).
Lorsque la filtration préalable n'est pas nécessaire, le stérilisateur est installé directement sur la canalisation de distribution, en aval du groupe électro-pompe. Dans les autres cas, il est fourni sous forme d'une petite unité groupant un filtre à cartouche, un filtre à charbon actif et le stérilisateur. Le tout est monté sur une platine support qui se fixe en applique sur un mur (figure 3).
Tous les appareils comprennent un limiteur de débit qui interdit de dépasser le débit maximal pour lequel ils sont fournis.
Les deux types d’installations peuvent être complétés par un dispositif de temporisation qui n’autorise le puisage de l’eau que deux minutes après l’allumage de la lampe germicide (figure 4).
La mise en place ne demande aucune aptitude particulière. Elle peut être faite par l'utilisateur lui-même ou par un plombier.
Applications communautaires
Nous donnons ci-après deux exemples d’installations en service dans des communautés.
Etablissement hospitalier et d'accueil pour handicapés
Cet établissement consomme journellement 30 à 40 m³ d'eau qu'il payait 10 F le m³, ce qui représentait un budget annuel de l’ordre de 110 000 à 145 000 F.
Il disposait des eaux en provenance de deux forages alimentant un château d’eau de 70 m³ mais la présence de streptocoques fécaux (un des forages est réalimenté par l’eau d’un ruisseau) en interdisait l’utilisation.
Un stérilisateur U.V. a été installé avec l'accord de la D.D.A.S.S. qui a subventionné l’opération. Placé en aval du château d'eau, directement sur la conduite d’alimentation des bâtiments, son débit de 10 m³/h couvre largement les besoins de tout l’établissement pendant les périodes de pointe ; les analyses pratiquées démontrent que toute pollution fécale est éliminée.
Grâce à cette installation qui a permis de se passer de l’eau du service communal, le budget « eau » de cet établissement a été réduit de 80 %. L’amortissement des frais engagés a été réalisé en six mois.
Base « vie » sur un chantier de construction
Cet exemple est celui d’un cas difficile mais parfaitement résolu par les ultraviolets.
La base se situe dans le sud algérien et regroupe les habitations du personnel de chantier, les villas familiales du personnel d’encadrement, le restaurant, l’infirmerie et d’autres locaux collectifs.
L’eau est pompée dans un oued, livrée par camions-citernes et stockée dans une bâche de plein air d’un volume de 1 000 m³. Elle est fortement minéralisée (TH supérieur à 70), chargée de sable, de poussières atmosphériques provenant du chantier et présente une pollution fécale importante.
Plusieurs postes de traitement ont été prévus, en amont des centres d’utilisation : villas et restaurant, baraquements, infirmerie, bureaux.
Les débits prévus vont de 1,5 à 20 m³/h.
Dès l’origine, un filtre à poche a été installé en amont du stérilisateur. En raison de la forte teneur en matières en suspension et de la finesse de certaines particules, il a fallu le compléter par un filtre à cartouches d’une surface nettement supérieure et d’une plus grande efficacité (figure 5).
La forte minéralisation a nécessité l’installation d’un dispositif anti-tartre magnétique. Ces dispositions ont permis d’allonger les périodes d’utilisation avant nettoyage des tubes de quartz.
L’emploi des ultraviolets pour la stérilisation s’est révélé être une solution pratique, économique à l’exploitation et fiable. Elle a évité tous les problèmes de stockage et d’approvisionnement qu’aurait engendrés la chloration.
Applications communales
Dans certains départements, de nombreuses petites communes ou hameaux ne sont pas alimentés en eau courante et souhaitent remédier à cette situation. Leur raccordement à un réseau de distribution existant pose souvent des problèmes en raison de leur éloignement ou de leur situation géographique. La solution consiste à distribuer aux habitants de ces hameaux de l’eau captée sur place ou à proximité immédiate, en créant une petite station de pompage et de traitement, dans laquelle la stérilisation par U.V. est un moyen économique, sans risques, et apprécié des habitants qui, depuis toujours, sont habitués à consommer une eau naturelle, rigoureusement sans goût.
Un exemple d’une telle réalisation se situe dans l’Aveyron : il permet l’alimentation d’une petite commune et d’un certain nombre de fermes isolées.
La station de traitement y est alimentée à partir d’un forage qui a été réalisé spécialement. Deux groupes moto-pompes immergés, à fonctionnement alternatif, refoulent l'eau à travers un filtre puis dans le stérilisateur U.V. et un ballon sous pression à partir duquel elle est distribuée vers les habitations. Le débit est de 6 m³/h ; il est intermittent, en fonction de la demande.
Le stérilisateur, d'une puissance de 72 W seulement, fonctionne en permanence (figure 6). La station est isolée et surveillée une fois par semaine par l’entreprise qui l’a installée. Un dispositif automatique la maintient hors gel en hiver.
L’eau est contrôlée régulièrement par la Direction départementale des services vétérinaires : les prélèvements se font sur l'eau brute (en sortie de forage) et sur l'eau traitée (en sortie du stérilisateur). Après traitement, aucun germe ne subsiste, bien que le forage soit souillé par l'eau d’un ruisseau qui présente une pollution fécale.
Les résultats obtenus intéressent fortement la D.D.A.S.S. ainsi que plusieurs autres communes.
Là encore, la stérilisation par U.V. s'est présentée comme la solution la mieux adaptée en raison de l'isolement de la station et des habitudes des utilisateurs qui étaient défavorables à la distribution d'une eau chlorée.
RÉSULTATS PRATIQUES
Toutes les installations citées sont suivies attentivement sur le plan bactériologique.
Les analyses pratiquées démontrent l'efficacité des stérilisateurs ultraviolets dans tous les cas et, particulièrement, la suppression totale de germes fécaux lorsque l’eau brute en contient.
Nous reproduisons en figure 7 des résultats d’analyses pratiquées sur l'eau de l’installation communale que nous avons citée. On y voit que l’eau traitée est conforme aux normes de potabilité sur le plan bactériologique.
Le coût du traitement est très bas en raison de la faible consommation électrique des lampes utilisées et de leur grande durée d'utilisation.
CONCLUSION
De l'installation particulière à l’installation communale, la stérilisation par U.V. s’applique fort bien au traitement de l'eau de consommation. Les unités réalisées, contrôlées régulièrement, prouvent qu’il n’est pas nécessaire d'utiliser des appareils sophistiqués pour obtenir de bons résultats puisque des agencements simples permettent, à coup sûr, d’y parvenir. Le respect des conditions d'utilisation (contrôle du débit à travers le stérilisateur) est la condition essentielle du succès.
L’entretien systématique du matériel est indispensable mais, du fait de sa périodicité, il est peu contraignant. Il ne paraît pas utile de chercher à lui substituer un système automatique compliqué qui ne peut qu’augmenter considérablement l'investissement sans en accroître l'efficacité et la fiabilité.
La mise en place des appareils est facile et peut être réalisée par l'utilisateur lui-même pour les équipements individuels ou par une entreprise locale (plombier) pour des installations plus importantes. Enfin, le traitement par les U.V. est économique et la stérilité de l'eau est avérée.
Nous espérons que les exemples cités dans cet article convaincront les hésitants ou les sceptiques et contribueront au développement de l’utilisation de cette technique de stérilisation tant dans les installations individuelles que dans les collectivités ou les distributions communales.
