L’utilisation de la lumière ultraviolette comme méthode pratique et efficace pour la désinfection des eaux résiduaires urbaines a été établie au début des années 80 sur le continent nord-américain.
Depuis, les procédés utilisant l’immersion des lampes à vapeur de mercure dans des chenaux ouverts se sont de plus en plus développés, et aujourd’hui ils sont devenus des standards internationaux.
À l’heure actuelle, plus de 2000 installations dans le monde utilisent cette technologie qui fournit une alternative efficace et économique à l’utilisation de la chloration-déchloration.
Évolution de la technologie UV proposée en désinfection d’eaux résiduaires urbaines
Si l’efficacité des chenaux ouverts vis-à-vis des réacteurs fermés n’est plus à démontrer, l’évolution de la technologie UV s’est focalisée sur le type de lampe à utiliser et sur le principe de lavage des gaines protectrices.
Les premiers équipements installés en France depuis 1992, et principalement les UV 3000 proposés par Trailigaz, reposent sur l’utilisation de lampes à vapeur de mercure basse pression immergées horizontalement dans un chenal ouvert. Ces lampes émettent une faible intensité UV mais présentent un haut rendement germicide (35 à 40 % de l’énergie à 254 nm).
Leur coût d’exploitation est attractif du fait de leur faible consommation électrique et de leur durée de vie supérieure à une année.
Cette technologie est bien adaptée à la désinfection d’effluents urbains présentant un niveau d’épuration « e » ou « f » et des débits inférieurs à 1500/2000 m³/h.
En France, à ce jour, les UV 3000 sont en service sur plus d’une douzaine d’installations qui confirment chaque jour l’efficacité de cette technologie.
Les plus grosses réalisations actuelles sont :
- Saint-Cyprien (près de Perpignan), qui désinfecte 1000 m³/h ;
- Le Portel (près de Boulogne-sur-Mer), qui désinfecte 420 m³/h ;
- Le Syndicat des cinq communes (près de Draguignan), qui désinfecte 250 m³/h ;
- Le Syndicat du Beausset - Le Castellet (près de Toulon), qui désinfecte 325 m³/h ; etc.
Pour des qualités d’eaux inférieures à un niveau « e » présentant une transmission UV inférieure à 40 % sur 10 mm (sortie d’un physico-chimique, eaux de déversoirs d’orage, eaux pluviales, etc.), la technologie utilisant les lampes à vapeur de mercure basse pression devient inopérante.
En effet, l’intensité UV émise par ces
[Photo : UV 4000 - Compacité des équipements.]
[Photo : UV 4000 - Nettoyage de la gaine en fonctionnement.]
La lampe n’est plus suffisante pour assurer une bonne désinfection, car elles ne permettent pas de surmonter les handicaps apportés par les matières en suspension, la couleur et la faible transmission UV de l’effluent.
D’autre part, pour des eaux de bonne qualité (niveau « e »), mais de forts débits (> 2000 m³/h), le nombre de lampes installées devient très important et se répercute sur le coût de la maintenance. Dans de telles conditions, l’utilisation de lampes à vapeur de mercure moyenne pression devient nécessaire et, dans cet esprit, Trailigaz propose maintenant une technologie appelée « UV 4000 ».
Les Ultraviolets UV 4000
La technologie UV 4000, développée par le leader mondial de cette activité, la société canadienne Trojan en partenariat avec Trailigaz, est basée sur l’immersion de lampes à vapeur de mercure moyenne pression dans un chenal ouvert.
Afin d’optimiser l’hydraulicité du chenal tout en minimisant les pertes de charge, les lampes sont positionnées horizontalement dans le sens du flux.
Trois innovations significatives distinguent le système UV 4000 du système UV 3000 :
L'utilisation de lampes à vapeur de mercure moyenne pression à la place des lampes basse pression
Cette substitution, associée à une configuration hydraulique adaptée, permet d’obtenir les avantages suivants :
- réduction de 90 % du nombre total des lampes nécessaires à la désinfection,
- réduction importante de l’emprise au sol nécessaire à l’implantation des équipements,
- réduction importante du temps d’exposition de l’eau au niveau des lampes.
L’intensité germicide émise par ces lampes permet de s’affranchir des problèmes de qualité de l’eau. La désinfection reste efficace sur des eaux renfermant des teneurs en MES de l’ordre de 40 à 80 mg/l ou des eaux contenant des teneurs en fer résiduel de quelques mg/l, tout en présentant des transmissions UV inférieures à 30 % sur cuve de 10 mm.
L’utilisation de ces lampes permet de diminuer considérablement leur nombre, dans une proportion voisine de 1 lampe moyenne pression pour 8 à 10 lampes basse pression, ce qui se répercute sur l’emprise au sol dans les mêmes proportions.
L’asservissement de la puissance des lampes en fonction du débit à traiter et de la qualité de l’effluent à désinfecter
L’installation UV 4000 est gérée automatiquement par un calculateur qui, sur réception d’un signal de débit d’eau et d’une valeur de transmission UV de l’effluent, va réguler la puissance des lampes en fonction d’un objectif de désinfection à atteindre.
Cette adaptation permanente du traitement permet d’optimiser la consommation électrique tout en prolongeant la durée de vie des lampes.
L’incorporation d’une technologie entièrement automatisée pour le nettoyage en continu des gaines de quartz
Généralement, les procédés proposés reposent soit sur le nettoyage chimique des gaines (en dehors du chenal ou par bypass du chenal), soit sur l’utilisation d’un racleur (manuel ou automatique) qui n’est en fait qu’une sorte de « lèvre souple » qui vient théoriquement enlever les impuretés déposées sur les gaines.
En fait, si ce type de racleur fonctionne moyennement pour la désinfection.
[Photo : UV 4000 - Wilkesboro 1600 m³/h.]
[Photo : Saint-Cyprien. UV 3000 - 1000 m3/h.]
des eaux destinées à la potabilisation (eaux sans matière en suspension et de bonne qualité physico-chimique), il s'avère tout à fait inefficace vis-à-vis des eaux usées riches en MES, en composés protéiniques et pouvant contenir du fer résiduel.
Le procédé incorporé aux « UV 4000 » utilise en continu un nettoyage mécanique et chimique qui peut se déclencher automatiquement, sans nécessiter la sortie des gaines et sans arrêter la désinfection.
La technologie UV 4000 proposée par Trailigaz permet donc de désinfecter les effluents des grosses stations d’épuration, les eaux pluviales et celles en provenance des déversoirs d’orage, sans être pénalisée par leur qualité physico-chimique. Pour des installations de plus faible débit (entre 500 et 1500 m³/h) utilisant un procédé physico-chimique, les UV 4000 seront systématiquement proposés.
Actuellement un certain nombre d’installations fonctionnent avec cette technologie sur le continent nord-américain, et une première réalisation en Europe verra le jour courant 1996.
Conclusion
Au début des années 90, la désinfection des eaux résiduaires urbaines par les ultraviolets n’était étudiée en France qu’au stade expérimental.
En quelques années, les stations d’épuration qui se sont équipées de cette étape finale de traitement ont suscité un intérêt croissant et, devant la fiabilité du procédé et la qualité des résultats obtenus, de nombreuses demandes nouvelles sont apparues.
Aujourd’hui, avec les technologies UV 3000 et UV 4000, Trailigaz est à même de répondre à tout projet de désinfection d’effluents urbains, d’eaux pluviales, d'eaux de déversoirs d’orage, quels qu’en soient le débit et la qualité.
[Publicité : Les Agences de l'Eau]
