Désinfection d'effluents municipaux par rayonnements ultraviolets

Abstract

Le rayonnement aux ultraviolets connaît depuis quelques années une attention toute particulière dans le domaine de la désinfection des eaux usées de par son principe essentiellement physique; principe, qui fait de ce procédé une alternative potentiellement viable à la chloration. Les principales caractéristiques d'un système de désinfection aux ultraviolets se résument comme suit: 1- Les rayons UV d'une longueur d'onde avoisinant 254 nm (2540 A), émis par des lampes spécialement conçues à cet effet, exercent une action destructive sur les bactéries et autres micro-organismes; 2- Ces rayons s'attaquent aux cellules des micro-organismes plus ou moins résistants, arrêtent temporairement la division cellulaire contrôlée par les chaînes d'ADN, diminuant ainsi leurs activités; 3- Cette inactivation, souhaitable, se traduit par un abattement marqué des bactéries, virus, etc..., dont certains sont pathogènes pour l'organisme humain; 4- Par contre, lorsque partielle, cette destruction peut provoquer un phénomène de "mutation" biologique dont les effets subséquents restent encore inconnus; 5- En outre, il peut arriver que les chaînes d'ADN soient capables sous des conditions propices, c'est-à-dire entre 310 nm et 500 nm, de se réparer par des réactions enzymatiques. C'est ce que l'on nomme: "la photoréactivation". La photoréactivation est aussi influencée par la présence de matières en suspension qui, lorsqu'agglomérées, contribuent à protéger en quelque sorte les micro-organismes en leur servant d'écran. Il est important de prendre en considération cette réactivation des micro­organismes qui fait d'ailleurs l'objet d'une controverse entre certains manufacturiers et les concepteurs, et entre l'EPA et les Ministères de l'Environnement de l'Ontario et du Québec. Par ailleurs, la désinfection aux ultraviolets voit sa performance diminuée en présence d'une quantité de matières en suspension élevée, d'une forte concentration en sels ferriques et d'une eau dure. Cependant, elle est indépendante de la température de l'eau lorsque celle-ci se situe entre 5°C et 30°C. Il existe deux modes de désinfection aux ultraviolets; modes qui dépendent de l'agencement des lampes et de l'épaisseur de la nappe d'eau à désinfecter. Le premier se caractérise par des lampes suspendues assujetties de réflecteurs, et un mince film d'eau qui passe à travers un conduit fermé (sous pression) ou à travers un canal ouvert (gravitairement). Le second mode comporte un système modulaire de lampes, chacune scellée dans une enveloppe de quartz et immergée dans un film d'eau plus épais. Tout comme pour le premier mode, on rencontre des modèles fonctionnant sous pression ou encore par gravité. Les coûts d'investissement et d'opération d'un système aux ultraviolets sont directement proportionnels au nombre de kilowatts requis pour atteindre l'inactivation des organismes désirée. Somme toute, des facteurs tels qu'un fort débit, une qualité d'affluent moindre, une norme de rejet à respecter sévère, etc., représentent tous des paramètres pouvant faire accroître les coûts d'investissement et d'opération. Enfin, deux (2) modèles mathématiques ont été développés par SEVERIN et al afin d'interpréter l'inactivation de certains micro-organismes à partir d'un système de désinfection aux UV. Toutefois, un seul modèle a été développé pour définir les critères de conception relatifs aux UV. Son application se restreint à un système de lampes submergées et disposées perpendiculairement au sens de l'écoulement dans un canal ouvert, et dont les espacements centre-à-centre entre les tubes demeurent constants, horizontalement et verticalement.