Dans des conditions de conception et de fonctionnement correctes, la lumière Ultraviolette (UV) peut avoir des propriétés antibactériennes et antivirales et peut détruire les organismes pathogènes dans l'eau non trouble.

La lumière UV peut causer des dommages cellulaires irréparables aux micro-organismes pathogènes, et son efficacité dépend du temps d'exposition, de l'intensité de la lumière UV, de la longueur d'onde de la lumière UV et de la qualité de l'eau brute. Les UV fournissent une inactivation de 3 log des bactéries végétatives et des parasites protozoaires, y compris Cryptosporidium et Giardia à de faibles expositions (1–10 mJ/cm²). Pour l'inactivation des virus entériques et des spores bactériennes, des expositions plus élevées (30 à 150 mJ/cm²) sont nécessaires. Le temps d'exposition dépend de la conception et du débit. Les UV sont plus efficaces sur certains agents pathogènes (par exemple, Cryptosporidium) qui sont résistants au désinfectant chimique le plus largement appliqué (chlore) et, contrairement au chlore, les UV ne forment pas de sous-produits de désinfection nocifs (SPD). Cependant, la désinfection UV ne fournit aucune protection résiduelle contre la recontamination et la repousse microbienne.

Considérations sur la conception

Un système de désinfection UV typique comprend une série de tubes UV. Les lampes UV sont installées à l'intérieur d'un tube dans un canal couvert, assurant la proximité de l'eau à la source UV. Si la lampe n'est pas placée directement dans le flux, elle aura besoin d'un manchon en quartz fondu pour permettre l'émission d'UV. Le tube est généralement en plastique ou en acier inoxydable avec une surface intérieure réfléchissant la lumière. Pour éviter les turbulences indésirables, la tuyauterie d'entrée ne doit pas avoir de dilatations en amont pour au moins 10 diamètres de tuyau, et toutes les vannes de la tuyauterie doivent être complètement ouvertes pendant le fonctionnement UV. La dose UV requise pour la désinfection de l'eau est généralement ≥ 40 mJ/cm², et seuls les systèmes UV certifiés fournissant au moins cette dose dans des régimes de débit typiques doivent être utilisés.

La turbidité et les solides en suspension réduisent l'efficacité de la désinfection. Pour être efficace, la turbidité doit être < 1 NTU, les solides en suspension < 10 mg/L, il doit y avoir absence de couleur, le fer doit être < 0,3 mg/L et le manganèse < 0,05 mg/L ; sinon, un prétraitement est nécessaire. Les procédés classiques de clarification, tels que la Filtration rapide sur sable T.2 , la Microfiltration T.3 ou l'Ozonation T.14 , peuvent être utilisés en fonction de la composition de l'eau brute et du contexte. Les traitements décentralisés de l'eau potable utilisent le plus souvent des lampes au mercure à basse pression et à faible intensité qui émettent un seul pic de rayonnement UV à 254 nm. Pour les systèmes à grande échelle, on utilise généralement des lampes à moyenne pression qui émettent un rayonnement UV sur une très large gamme (185 à 400 nm). Les LED émettant des UV sont également de plus en plus populaires.

Matériaux

Les réacteurs de désinfection UV peuvent être montés sur châssis et expédiés sur site. La validation peut être effectuée hors site, avant expédition. Les UV nécessitent une alimentation électrique fiable, c'est pourquoi de nombreuses installations incluent une alimentation de secours et des consommables spécialisés, tels que des produits de nettoyage, des produits chimiques et des essuie-glaces, ainsi que des remplacements périodiques de lampes. Les lampes UV peuvent ne pas être facilement disponibles dans certains contextes et peuvent devoir être importées ou transportées par avion.

Applicabilité

Les systèmes UV peuvent potentiellement être appliqués dans toutes les phases d'une intervention d'urgence et mis en œuvre rapidement lorsque les matériaux, les pièces de rechange et les opérateurs qualifiés sont disponibles. Ces systèmes nécessitent une source d'alimentation fiable (voir S.9 – S.12 ) et une eau prétraitée à une turbidité minimale (< 1 NTU). Les UV n'offrent pas de protection résiduelle, une Chloration T.6 supplémentaire est donc nécessaire.

Fonctionnement et entretien

Les systèmes UV nécessitent un fonctionnement minutieux, des opérateurs compétents et bien formés et une surveillance pour garantir leur efficacité. Des mesures précises du débit, de l'intensité UV, de la transmission UV et de l'état de la lampe sont nécessaires. Les systèmes UV à grande échelle sont conçus pour un fonctionnement continu et ne doivent être arrêtés que s'il n'y a pas besoin de traitement pendant plusieurs jours. Les lampes doivent être réchauffées pendant quelques minutes avant de fonctionner. Pour les systèmes communautaires et à petite échelle, le fonctionnement quotidien comprend l'allumage et l'extinction de la lampe en fonction du débit d'eau, ce qui est généralement un processus entièrement automatisé.

Lorsque l'exposition de la lampe réglée s'écarte trop de la dose UV mesurée (~70 % ou moins de la valeur réglée/initiale), un certain nombre de raisons doivent être prises en compte : (1) la matière absorbant les UV (dissoute ou en suspension) peut interrompre le trajet de lumière et le réacteur doit être rincé. L'eau en Amont doit être vérifiée pour la turbidité et, si nécessaire, le prétraitement doit être amélioré. (2) Le capteur UV ou la lampe peut être sale. Ici, le réacteur doit être ouvert et le capteur, la lampe et la surface interne du réacteur doivent être nettoyés avec un chiffon doux pour éviter les rayures. Dans de nombreux systèmes, un capteur intégré surveille l'intensité de la lumière UV à chaque tube de traitement. Certains systèmes ont un mécanisme de nettoyage automatisé qui essuie les manchons de quartz autour des lampes une fois que le capteur indique une réduction d'intensité en dessous d'un certain seuil défini. Lorsque l'encrassement des chambres de la lampe se produit trop rapidement, tout traitement en amont doit être vérifié pour un bon fonctionnement. (3) Si ni (1) ni (2) ne s'appliquent, la lampe UV doit être remplacée. La durée de vie nominale varie de 8 000 à 12 000 heures de fonctionnement (environ 1 an de fonctionnement continu) pour les lampes au mercure. Pour les LED, la durée de vie varie en fonction des spécifications et du fabricant. Lors du remplacement de la lampe, la surface interne du réacteur doit être inspectée et nettoyée.

Santé et sécurité

Les UV n'offrent aucune protection résiduelle contre la recontamination microbienne en aval pendant le transport ou le stockage à domicile. L'eau traitée aux UV doit donc être distribuée et stockée en toute sécurité (surpression constante dans les réseaux de distribution et/ou ajout de chlore résiduel). Si la lampe se brise, du mercure toxique peut être libéré dans l'environnement, ce qui peut entraîner un risque pour la santé de l'opérateur et nuire à l'environnement. Les lampes à basse pression représentent moins de danger pour les opérateurs en cas de bris et les LED sont généralement sans danger. La surveillance opérationnelle de la désinfection UV est moins difficile que les systèmes de dosage de chlore, car elle peut être effectuée en surveillant les paramètres techniques de fonctionnement de la lampe UV ou par des tests microbiens de l'eau.

Coûts

Les coûts d'investissement varient selon le type de système. Les systèmes à basse pression coûteront environ 50 USD/m³/jour de capacité. Les coûts de fonctionnement dépendent du contexte et varient entre 2,7 et 4 USD/m³/jour de capacité et incluent la consommation d'électricité et le remplacement périodique des lampes et autres composants spécialisés.

Considérations sociales et environnementales

Le traitement UV est généralement bien accepté par les consommateurs, car il n'altère pas le goût de l'eau. Les lampes UV doivent être éliminées en toute sécurité et conformément aux réglementations nationales pour éviter de nuire à l'environnement.