FR3131916A3

FR3131916A3 - Systeme de desinfection et de traitement d’eau par irradiation ultraviolette

Info

Publication number: FR3131916A3
Application number: FR2200405A
Authority: FR
Inventors: Thomas Zunino; Jules Gouret
Original assignee: Thomas Zunino Innovation Conseil
Current assignee: Thomas Zunino Innovation Conseil
Priority date: 2022-01-18
Filing date: 2022-01-18
Publication date: 2023-07-21
Anticipated expiration: 2032-01-18
Also published as: WO2023139495A1; FR3131916B3

Abstract

SYSTEME DE DESINFECTION ET DE TRAITEMENT D’EAU PAR IRRADIATION ULTRAVIOLETTE L’invention porte principalement sur un système de désinfection d’eau (1) par irradiation ultraviolette qui comprend au moins un dispositif de circulation et de traitement d’eau (2) qui s’étend entre une entrée d’eau à désinfecter (3) et une sortie principale d’eau désinfectée (4), caractérisé en ce que le dispositif de circulation et de traitement (2) comprend : • un module de désinfection (6) sous la forme d’une conduite de circulation d’eau à désinfecter qui s’étend entre l’entrée d’eau à désinfecter (2) et une sortie intermédiaire d’eau désinfectée (5) fluidiquement reliée à la sortie principale d’eau désinfectée (4), et • un module d’irradiation (7) comportant une chambre d’irradiation ultraviolette (8) configurée pour irradier l’eau circulant dans le module de désinfection (6), et en ce que les modules de désinfection (6) et d’irradiation (7) sont reliés entre eux de manière amovible. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 1

Description

SYSTEME DE DESINFECTION ET DE TRAITEMENT D’EAU PAR IRRADIATION ULTRAVIOLETTE

L'invention s’inscrit dans le domaine du traitement de l’eau et plus précisément dans le domaine de la désinfection de l’eau.

L’invention porte plus particulièrement sur un système de désinfection de l’eau par irradiation ultraviolette.

Il est bien connu, par exemple de la publication FR 1855808, un système de désinfection de l’eau par irradiation ultraviolette, comprenant un boitier dans lequel sont logées des diodes électroluminescentes ultraviolettes dites LEDs UV, et un tube transparent au rayonnement ultraviolet formant conduit de circulation de l’eau à traiter, les LEDs UV étant disposées en vis-à-vis du tube de circulation d’eau de manière à irradier sa paroi transparente et donc l’eau y circulant. En outre et pour rendre la désinfection plus efficace, le système de désinfection comprend également une pièce réfléchissante pour générer des réflexions multiples à l’intérieur du tube, et ainsi augmenter le trajet des rayons ultraviolets dans le tube.

Cependant, le système de désinfection de l’art antérieur est adapté à une installation hydraulique aux paramètres prédéfinis. En outre, ce système de désinfection peut être délicat à entretenir.

Pour pallier les différents inconvénients évoqués plus haut, l’invention a pour objet un système de désinfection et de traitement d’eau par irradiation ultraviolette ergonomique et simple d’entretien.

À cet effet, l’invention vise un système de désinfection d’eau par irradiation ultraviolette qui comprend au moins un dispositif de circulation et de traitement d’eau qui s’étend entre une entrée d’eau à désinfecter et une sortie principale d’eau désinfectée, caractérisé en ce que le dispositif de circulation et de traitement comprend :

un module de désinfection sous la forme d’une conduite de circulation d’eau à désinfecter qui s’étend entre l’entrée d’eau à désinfecter et une sortie intermédiaire d’eau désinfectée fluidiquement reliée à la sortie principale d’eau désinfectée, et
un module d’irradiation comportant une chambre d’irradiation ultraviolette configurée pour irradier l’eau circulant dans le module de désinfection,

et en ce que les modules de désinfection et d’irradiation sont reliés entre eux de manière amovible.

Le système peut également comporter les caractéristiques optionnelles suivantes considérées isolément ou selon toutes les combinaisons techniques possibles :

Le module d’irradiation comprend un canal de circulation d’eau désinfectée, lequel canal s’étend entre la sortie intermédiaire d’eau désinfectée et la sortie principale d’eau désinfectée.
Le canal de circulation d’eau désinfectée s’étend autour de la chambre d’irradiation.
Les modules de désinfection et d’irradiation sont aboutés de manière coaxiale.
L’entrée d’eau à désinfecter et la sortie principale d’eau désinfectée sont coaxiales.
L’un des modules de désinfection ou d’irradiation est emmanché dans l’autre module de désinfection ou d’irradiation.
La chambre d’irradiation comprend des moyens d’irradiation ultraviolette comportant au moins une diode électroluminescente ultraviolette montée sur une carte électronique et une vitre d’étanchéité transparente au rayonnement ultraviolet et située entre le module d’irradiation et le module de désinfection, la diode étant disposée en regard de la vitre transparente.
Le module d’irradiation comprend un dissipateur thermique solidaire des moyens d’irradiation et prévu pour être au contact de l’eau circulant dans le canal de circulation d’eau désinfectée.
Le système comprend un module d’homogénéisation du flux d’eau disposé transversalement dans le module de désinfection en vis-à-vis de l’entrée d’eau à désinfecter.
Le module d’homogénéisation comprend une plaque pleine et une plaque perforée en regard l’une de l’autre, en ce que la plaque pleine est en vis-à-vis de l’entrée d’eau à désinfecter, et en ce que la plaque perforée, disposée dans le module de désinfection sur toute sa section transversale interne, comprend une pluralité d’orifices traversants.
La surface interne des parois du module de désinfection est réfléchissante au rayonnement ultraviolet.

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront clairement de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées :

La représente une vue en perspective et en coupe longitudinale du système de désinfection de l’invention ;

La représente une vue en perspective d’une partie du système de désinfection de l’invention ;

La représente une vue en perspective du système de désinfection de l’invention en cours d’assemblage ;

La représente une vue en perspective du module d’homogénéisation du système de désinfection de l’invention.

La représente une vue éclatée du module d’homogénéisation de la .

Il est tout d’abord précisé que sur les figures, les mêmes références désignent les mêmes éléments quelle que soit la figure sur laquelle elles apparaissent et quelle que soit la forme de représentation de ces éléments. De même, si des éléments ne sont pas spécifiquement référencés sur l’une des figures, leurs références peuvent être aisément retrouvées en se reportant à une autre figure.

Il est également précisé que les figures représentent essentiellement un mode de réalisation de l’objet de l’invention mais qu’il peut exister d’autres modes de réalisation qui répondent à la définition de l’invention.

L’invention trouve son application dans le domaine du traitement de l’eau, et plus précisément dans le domaine de la désinfection de l’eau par irradiation ultraviolette. De manière avantageuse, l’invention est particulièrement adaptée au traitement des eaux claires destinées la consommation et présentant une transmittance aux rayonnement ultraviolet supérieure ou égale à 90%, et notamment dans le domaine de la désinfection en ligne de l’eau potable.

Il est en effet connu qu’une irradiation ultraviolette dans des longueurs d’ondes comprises entre deux-cent-vingt nanomètres et trois cents nanomètres induit un effet germicide sur les microorganismes présents dans l’eau à traiter, en particulier et de manière non limitative les microbes, virus, bactéries et levures.

En référence aux figures 1 à 3, l’invention concerne un système de désinfection d’eau 1 par irradiation ultraviolette intégré dans un circuit de désinfection d’eau polluée, et qui comprend une entrée d’eau à désinfecter 3, une sortie principale d’eau désinfectée 4 et un dispositif de circulation et de traitement d’eau 2 qui s’étend entre l’entrée d’eau à désinfecter 3 et la sortie principale d’eau désinfectée 4.

Selon l’invention, le dispositif de circulation et de traitement d’eau 2 comprend deux modules 6, 7 reliés entre eux de manière amovible, respectivement un module de désinfection 6 et un module d’irradiation 7 qui vont maintenant être décrits.

Le module de désinfection 6 comprend un capot 19 en forme de cylindre creux comprenant une paroi latérale 20 et une seule paroi d’extrémité 21. En d’autres termes, le cylindre est ouvert au niveau de son extrémité opposée. La paroi d’extrémité 21 du capot 19 comprend un orifice traversant ménagé au centre de ladite paroi d’extrémité 21 et relié à l’entrée d’eau à désinfecter 3, laquelle entrée 3 se présente sous la forme d’un tube cylindrique fileté pour assurer sa liaison au circuit de désinfection d’eau polluée.

Le capot 19 comprend deux portions coaxiales 22, 23 dans le prolongement longitudinal l’une de l’autre et présentant des diamètres différents : une portion principale 22 de plus faible diamètre qui s’étend depuis la paroi d’extrémité 21 du capot 19 et une portion de liaison 23 de plus large diamètre qui s’étend jusqu’au bord libre circulaire de la paroi latérale 20 dudit capot 19. En outre, ces deux portions 22, 23 sont reliées entre elle par un épaulement 24, et la portion de liaison 23 comprend un taraudage interne.

Le module de désinfection 6 comprend en outre un tube de circulation d’eau 25 logé dans le capot 19, de même longueur L que ledit capot 19, et dont le diamètre externe est sensiblement égal au diamètre interne D de la portion principale 22 du capot 19. Aussi, il existe un espace de liaison annulaire 26 entre le tube de circulation 25 et la portion de liaison 23 du capot 19 dont la fonction sera décrite ci-après. Par ailleurs, la surface interne du tube de circulation 25 est réfléchissante au rayonnement ultraviolet. Le tube de circulation 25 s’étend entre l’entrée d’eau à désinfecter 3 et une sortie intermédiaire d’eau désinfectée 5, fluidiquement reliée à la sortie principale d’eau désinfectée 4 et qui sera décrite plus loin.

En référence aux figures 1, 4 et 5, le système de désinfection d’eau comprend un module d’homogénéisation 15 du flux d’eau circulant dans le module de désinfection 6, lequel module d’homogénéisation 15 est disposé transversalement dans le module de désinfection 6 en regard de l’entrée d’eau à désinfecter 3, et plus précisément dans un logement annulaire 27 ménagé dans la partie d’extrémité du tube de circulation 25 en regard de l’entrée d’eau 3. Ce logement annulaire 27 présente un diamètre supérieur au diamètre interne D₁du reste du tube de circulation 25 de manière à former une surface d’épaulement sur laquelle repose le module d’homogénéisation 15.

Le module d’homogénéisation 15 comprend une plaque circulaire perforée 17, munie d’une pluralité de d’orifices traversants 18, laquelle plaque perforée 17 présente un diamètre égal au diamètre du logement annulaire 27 : la plaque perforée 17 repose donc sur la surface d’épaulement dudit logement annulaire 27.

Le module d’homogénéisation 15 comprend également une plaque circulaire pleine 16 comprenant un plot central 28 en saillie logé dans l’un des trous traversant 18 de la plaque perforée 17 pour relier la plaque pleine 16 à la plaque perforée 17. Cette plaque pleine 16 présente un diamètre inférieur à celui de la plaque perforée 17 de manière à délimiter un espace annulaire 29 entre le bord circonférentiel de la plaque pleine 16 et la surface du logement annulaire 27. En outre, la plaque pleine 16 demeure à distance de la paroi d’extrémité 21 du capot 19 de manière à délimiter un espace cylindrique 30 entre ladite plaque pleine 16 et la surface interne de la paroi d’extrémité 21 du capot 19.

Le module d’irradiation 7 comprend un boitier 31 formé d’une portion de logement 32 comprenant une paroi latérale circonférentielle 33 et une paroi de fond 34. En outre, la surface interne de la paroi latérale circonférentielle 33 est cylindrique. La paroi de fond 34 du boitier 31 comprend un orifice traversant ménagé au centre de ladite paroi de fond 34 et relié à la sortie principale d’eau désinfectée 4, laquelle sortie 4 se présente sous la forme d’un tube cylindrique fileté pour assurer sa liaison au circuit de désinfection d’eau polluée.

Selon le mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 3, la paroi de fond 34 et la paroi latérale 33 sont formées de deux pièces indépendantes qui sont assemblées de manière étanche, par exemple par vissage ou bien par collage ou soudage.

Le module d’irradiation 7 comprend en outre une chambre d’irradiation ultraviolette 8 solidaire de la paroi latérale 33, laquelle chambre 8 comprend des moyens d’irradiation 10 formés par une pluralité de diodes électroluminescentes 11 ultraviolettes émettant à une longueur d’ondes comprise entre 220 et 300 nanomètres, et préférentiellement à une longueur d’ondes comprise entre 265 et 280 nanomètres inclus, connue pour avoir un excellent pouvoir germicide et bactéricide. Ces diodes 11 sont montées sur une carte électronique 12.

Les moyens d’irradiation 10 comprennent en outre une vitre transparente 13, par exemple en quartz, disposée transversalement entre le module d’irradiation 7 et le module de désinfection 6 et en appui de contact étanche contre une patte annulaire 35 supportant la chambre d’irradiation ultraviolette 8 et solidaire de la paroi latérale 33 de la portion de logement 32 du boitier 31. Cette vitre 13 est en outre disposée en vis-à vis de la carte électronique 12 et parallèlement à cette dernière, et protège les diodes 11 et ladite carte électronique 12 de l’humidité tout en assurant la transmission des rayons ultraviolets en direction de l’eau circulant dans le tube de circulation 25.

Par ailleurs, la paroi latérale 33 de la portion de logement 32 comprend un orifice 36 d’accès aux moyens d’irradiation 10 pour permettre l’alimentation en électricité de la carte électronique 12 portant les diodes 11.

Enfin, le module d’irradiation 7 comprend un dissipateur thermique 14, préférentiellement métallique et encore préférentiellement en cuivre, monté de manière étanche contre la carte électronique 12 et prévu pour refroidir les diodes 11 en fonctionnement.

Comme représenté sur la , il existe un espace quasi-annulaire entre la patte annulaire 35 portant la chambre d’irradiation 8 et la surface interne de la portion de logement 32 du boitier 31. Cet espace quasi annulaire forme un canal de circulation d’eau désinfectée 9 qui s’étend autour de la chambre d’irradiation 8 et du dissipateur thermique 14.

Par ailleurs, le dissipateur thermique 14 est maintenu à distance de la paroi de fond 34 de la portion de logement 32 du boitier 31 de manière à délimiter un espace cylindrique (non représenté) entre le dissipateur thermique 14 et la surface interne de ladite paroi de fond 34 dans lequel circule l’eau désinfectée. Il y a ainsi une communication fluidique entre le canal quasi-annulaire 9, l’espace cylindrique et la sortie principale d’eau désinfectée 4.

Enfin, le boitier 31 comprend un tube de liaison 37 faisant saillie de la portion de logement 32 du boitier 31 sur une paroi opposée 38 à la paroi de fond 34. Ce tube de liaison 37 comprend un filetage externe prévu pour coopérer avec le taraudage interne de la portion de liaison 23 du capot 19 du module de désinfection 6 de manière à relier de manière amovible par vissage les deux modules 6, 7 (voir la représentant le système de désinfection 1 en cours d’assemblage).

Selon le mode de réalisation de l’invention, les modules de désinfection 6 et d’irradiation 7 reliés entre eux sont emmanchés l’un dans l’autre et aboutés de manière coaxiale. En outre, l’entrée d’eau à désinfecter 3 et la sortie principale d’eau désinfectée 4 sont agencées coaxialement, ce qui permet avantageusement de réaliser le montage du système en ligne.

Selon la , le module d’irradiation 7 est emmanché dans le module de désinfection 6. Alternativement et sans sortir du cadre de l’invention, le module de désinfection est emmanché dans le module d’irradiation.

Comme représenté sur la , la sortie intermédiaire d’eau désinfectée 5 est délimitée par la surface oblique 39 ménagée au niveau de l’extrémité du tube de circulation 25 du module de désinfection 6 et par le bord de la patte de fixation annulaire 35 du boitier 31 du module d’irradiation 7. Cette sortie intermédiaire 5 est donc également de forme quasi annulaire.

Ainsi, le tube de circulation 25 du module de désinfection 6 est en communication de fluide avec l’entrée d’eau à désinfecter 3 et la sortie intermédiaire 5, laquelle sortie intermédiaire 5 débouche dans le canal quasi annulaire 9 lui-même débouchant dans l’espace cylindrique entre le dissipateur thermique 14 et la paroi de fond 34 de la portion de logement 32 du boitier 31 du module d’irradiation 7, lequel espace cylindrique débouche vers la sortie principale d’eau désinfectée 4.

Le fonctionnement du système de désinfection 1 de l’invention va maintenant être décrit.

L’eau à désinfecter provenant du circuit d’eau pollué pénètre dans le système 1 au niveau de l’entrée d’eau 3. Le flux vient heurter la plaque pleine 16 du module d’homogénéisation 15, passe au travers de l’espace annulaire 29 entre le bord circulaire de la plaque pleine 16 et la surface du logement annulaire 27 ménagé dans le tube de circulation 25 puis traverse les orifices 18 de la plaque perforée 17 pour circuler à l’intérieur du tube de circulation 25 du module de désinfection 6 dans lequel l’eau est irradiée par les moyens d’irradiation 8.

Le module d’homogénéisation 15 assure un flux d’eau homogène dans le tube de circulation 25, assurant de fait une désinfection uniforme et complète.

Arrivée au niveau de la sortie intermédiaire 5, l’eau désinfectée pénètre dans le canal quasi annulaire 9 jusqu’à l’espace cylindrique compris entre le dissipateur thermique 14 et la paroi de fond 34 de la portion de logement 32 du boitier 31 du module d’irradiation 7. Cette circulation de l’eau désinfectée dans le canal quasi annulaire 9 autour du dissipateur 14 et de la chambre d’irradiation 8 et dans l’espace cylindrique contre le dissipateur 14 assure un refroidissement efficace des diodes 11, ce qui permet le cas échéant de les suralimenter en courant électrique pour augmenter l’irradiance dans le tube de circulation 25 sans pour autant augmenter la puissance nominale des diodes.

Enfin, l’eau désinfectée sort du système de désinfection 1 par la sortie principale d’eau désinfectée 4.

Un tel système de désinfection 1 permet donc d’adapter la longueur L du module de désinfection 1 en fonction de la pollution de l’eau à désinfecter, ou encore d’entretenir plus facilement la partie électronique et optique du système de désinfection 1. En outre, le montage du système de désinfection 1 est facilité puisqu’il est réalisé en ligne. Enfin, le refroidissement des moyens d’irradiation 8 par le flux d’eau désinfectée permet de suralimenter les diodes 11 et donc d’augmenter l’irradiance sans pour autant limiter l’espérance de vie des diodes 11, dont la température en fonctionnement est maîtrisée.

Claims

Système de désinfection d’eau (1) par irradiation ultraviolette qui comprend au moins un dispositif de circulation et de traitement d’eau (2) qui s’étend entre une entrée d’eau à désinfecter (3) et une sortie principale d’eau désinfectée (4), caractérisé en ce que le dispositif de circulation et de traitement (2) comprend :
un module de désinfection (6) sous la forme d’une conduite de circulation d’eau à désinfecter qui s’étend entre l’entrée d’eau à désinfecter (2) et une sortie intermédiaire d’eau désinfectée (5) fluidiquement reliée à la sortie principale d’eau désinfectée (4), et

un module d’irradiation (7) comportant une chambre d’irradiation ultraviolette (8) configurée pour irradier l’eau circulant dans le module de désinfection (6),
et en ce que les modules de désinfection (6) et d’irradiation (7) sont reliés entre eux de manière amovible.
Système (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module d’irradiation (7) comprend un canal de circulation d’eau désinfectée (9), lequel canal (9) s’étend entre la sortie intermédiaire d’eau désinfectée (5) et la sortie principale d’eau désinfectée (4).
Système (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le canal de circulation d’eau désinfectée (9) s’étend autour de la chambre d’irradiation (8).
Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les modules de désinfection (6) et d’irradiation (7) sont aboutés de manière coaxiale.
Système (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’entrée d’eau à désinfecter (3) et la sortie principale d’eau désinfectée (4) sont coaxiales.
Système (1) selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l’un des modules de désinfection (6) ou d’irradiation (7) est emmanché dans l’autre module de désinfection (6) ou d’irradiation (7).
Système (1) selon l’une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la chambre d’irradiation (8) comprend des moyens d’irradiation ultraviolette (10) comportant au moins une diode électroluminescente ultraviolette (11) montée sur une carte électronique (12) et une vitre d’étanchéité (13) transparente au rayonnement ultraviolet et située entre le module d’irradiation (7) et le module de désinfection (6), la diode (11) étant disposée en regard de la vitre transparente (13).
Système (1) selon l’une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que le module d’irradiation (7) comprend un dissipateur thermique (14) solidaire des moyens d’irradiation (10) et prévu pour être au contact de l’eau circulant dans le canal de circulation d’eau désinfectée (9).
Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend un module d’homogénéisation (15) du flux d’eau disposé transversalement dans le module de désinfection (6) en vis-à-vis de l’entrée d’eau à désinfecter (3).
Système (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le module d’homogénéisation (15) comprend une plaque pleine (16) et une plaque perforée (17) en regard l’une de l’autre, en ce que la plaque pleine (16) est en vis-à-vis de l’entrée d’eau à désinfecter (3), et en ce que la plaque perforée (17), disposée dans le module de désinfection (6) sur toute sa section transversale interne, comprend une pluralité d’orifices traversants (18).
Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface interne des parois du module de désinfection (6) est réfléchissante au rayonnement ultraviolet.