Impact du mode d'alimentation électronique d'une lampe UV-C sur le processus de désinfection des eaux Improvement of water disinfection process by UV-C irradiation

Résumé

En vue d’améliorer le processus de désinfection des eaux (usées et potables) par irradiation UV-C, une lampe UV-C à vapeur de mercure à basse pression est mise en fonctionnement en utilisant deux types d’alimentation électronique : une alimentation électronique traditionnelle de 50 Hz, et une alimentation électronique modifiée à haute fréquence de 64 KHz. L’exploitation des résultats de la cinétique d’inactivation bactérienne par un modèle de simulation mathématique, le modèle de « Series-Events », a permis de mettre en relief l’amélioration du processus de traitement par irradiation UV, en utilisant une lampe UV à basse pression, alimentée à haute fréquence. Cette amélioration est traduite par l’augmentation de l’abattement bactérien avec une réduction notable du temps d’exposition UV par rapport à celui déterminé après une irradiation par une lampe UV-C classique. En plus, la détermination du coefficient de réactivation bactérienne (Cr), après la mise en repos des bactéries postirradiées en présence et ou en absence de la lumière visible, montre une inactivation irréversible des bactéries testées par les mécanismes de réactivation photodépendants et photoindépendants, dans le cas d’irradiation par une lampe UV-C alimentée à haute fréquence. L’augmentation de l’abattement irréversible des bactéries testées à un temps d’exposition réduit est en rapport direct avec l’augmentation du flux spectral UV monochromatique de la raie 253,7 nm fourni par la lampe UV à basse pression, alimentée à haute fréquence (64 KHz). Cette augmentation de flux UV de germicide permet de surmonter les inconvénients liés à l’utilisation d’une lampe UV conventionnelle, à savoir la détermination de la dose létale et le problème de réactivation bactérienne après traitement par la lumière ultraviolette.

Mots-clés :

• irradiation UV,
• lampe UV-C à basse pression,
• alimentation électronique,
• cinétique d'inactivation bactérienne,
• réactivation bactérienne

Abstract

In order to improve the process of water disinfection (waste water and drinking water) by UV-C irradiation, a low pressure UV lamp was supplied by two types of electronic power: traditional power at 50 Hz and high frequency power at 64 KHz. The simulation of bacterial inactivation kinetics using a mathematical model of « series-events » demonstrated the ability of the high frequency UV lamp to provide an effective UV dose capable of inactivating bacteria over a shorter exposure time than that determined for a conventional UV-C lamp. Moreover, the determination of bacterial reactivation factor (Cr) after a rest time in the presence and or in absence of visible light showed an irreversible inactivation in the tested bacteria of the photo-dependent and photo-independent reactivation mechanisms in the case of irradiation by the high frequency UV-C lamp. The increase in the bacterial inactivation without subsequent reactivation, for a reduced time of UV exposure, is consistent with the increase of the monochromatic UV spectral radiant flux at 253,7 nm provided by the high frequency power supply UV-C lamp (64 KHz). The increase of germicidal UV flux overcomes the disadvantages related to the use of a conventional UV lamp, namely the determination of a lethal dose and problems related to bacterial reactivation after treatment by ultraviolet light.

Keywords:

• UV irradiation,
• UV low pressure lamp,
• eletronic power,
• bacterial inactivation kinetics,
• bacterial reactivation