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Le traitement de l’eau par rayonnement UV

Le dispositif de traitement, bactéricide, a pour principe de générer des rayons ultra-violets au sein d’une chambre d’irradiation. Ces rayons que l’on explicitera plus loin, irradient les cellules vivantes contenues dans le liquide traversant l’appareil.
Le principe de base, connu depuis le début du siècle, bénéficie aujourd’hui de matériaux nouveaux (lampes à haut pouvoir germicide, et chambre d’irradiation à haut coefficient de réflexion), et d’une maîtrise totale des paramètres annexes de fonctionnement (environnement, débit, application). La qualité de l’eau étant depuis quelques années pointée du doigt, le principe de décontamination par UV s’est alors beaucoup développé.
Principe de fonctionnement
Les rayons ultra-violets sont une onde électromagnétique et regroupent des fréquences oscillants entre 10 et 400 nm (10 nm étant la limite des rayons X et 400 nm la limite des radiations visibles).
Ces radiations UV ont une action photochimique sur les corps, action qui se manifeste par des réactions très diverses telles que :
• pigmentation de la peau (pour des longueurs d’onde UV-A comprises entre 315 et 400 nm),
• vitamination des produits alimentaires (pour des longueurs d’onde UV-B comprises entre 285 et 315 nm),
• destruction des micro-organismes (pour des longueurs d’onde UV-C comprises entre 200 et 280 nm),
• formation d’ozone (pour des longueurs d’onde de l’ordre de 185 nm).
L’action stérilisante, est due à la perturbation apportée par les radiations ultra-violettes dans la structure chimique des constituants de la cellule vivante, et par suite, de leur fonctionnement. La courbe d’adsorption de l’ADN (acide désoxyribonucléique), véritable support de l’information génétique dans le noyau des cellules, pour des longueurs d’onde comprises entre 200 et 285 nm met en évidence un pic à la longueur d’onde de 257 nm, c’est à dire un profond effet germicide à cette longueur d’onde.
Suivant la quantité d’énergie UV reçue, la cellule vivante sera soit stérilisée (effet bactériostatique) soit détruite (effet bactéricide). L’effet bactériostatique dans le cas d’une absorption modérée d’énergie UV, permet à la cellule de continuer à vivre, mais sans avoir la possibilité de se reproduire. Cette cellule est donc condamnée à disparaître. L’effet bactéricide, dans le cas d’une absorption d’énergie supérieure à une certaine dose, permet la destruction de la cellule. La dose minimale légale selon la circulaire du 19/01/87 de la Direction Générale de la Santé est de 25 000 micro watt seconde par centimètre carré.
La loi de Lambert-Beer donne le calcul de l’énergie et met en évidence un certain nombre de paramètres dont dépend cette énergie :
• la puissance de la lampe, source UV, P en Watts,
• la surface émettrice S en m²,
• le coefficient d’adsorption des rayons UV dans le liquide à traiter K en 1/m,
• l’épaisseur de la lame d’eau Y en m,
• le temps d’exposition d’un élément de volume T en s.
d’où : D (dose d’exposition) = P / S × exp(-KY)×T exprimée en J/m² ou en 10 micro Ws/cm²
L’action abiotique des radiations UV sera d’autant plus efficace que la structure de l’être vivant se rapprochera de la structure mono-cellulaire. Les microbes, virus , bactéries, seront donc particulièrement sensibles aux rayons UV puis pour des doses plus fortes les végétaux inférieurs tels que les algues, les moisissures et leur spores.
Technologie, caractéristiques
Les rayons UV sont produits par des lampes à vapeur de mercure qui émettent à la longueur d’onde de 254 nm, très proche de la longueur d’onde de 257 nm à haut pouvoir germicide.
Deux types de lampes existent : lampes basse pression et haute pression.
Ces dernières émettent des puissances UV-C plus élevées, environ 100 à 150 W UV-C mais avec des rendements énergétiques inférieurs. Les durées de vie de ces lampes sont d’environ 3000 heures pour les lampes de type HP et de 8000 heures pour les lampes de type BP.
Un appareil de traitement UV se compose d’une ou plusieurs lampes placées dans des gaines de quartz pour être isolées thermiquement de l’eau. Ces lampes peuvent être assemblées dans un tube cylindrique (appareil de type fermé) ou dans un canal (appareil de type ouvert). Dans les deux cas l’eau circule, au voisinage des lampes, en couches minces car les rayons UV sont rapidement absorbés par l’eau. Les gaines de quartz se trouvent confinées dans un réacteur qui, suivant la pression de fonctionnement est construit en acier inoxydable, acier zingué à chaud ou polyéthylène à haute densité.
L’ensemble est commandé par une armoire électrique assurant l’allumage des lampes, leur fonctionnement, le comptage des heures de fonctionnement et d’une alarme indiquant un éventuel dysfonctionnement.
L’énergie consommée par la désinfection varie en fonction de l’adsorption du rayonnement par l’eau à traiter (turbidité, présence de métaux, matières organiques…) Cette énergie se situe généralement entre 15 et 40 Wh par mètre cube d’eau traitée.
L’efficacité obtenue varie entre 90 et 99,99 % suivant la durée d’exposition de l’eau à traiter au rayonnement.
La capacité de traitement des appareils est très vaste, depuis quelques litres par heures pour un dispositif mono-lampe, jusqu’à 1 000 mètres cubes pour les plus grosses installations industrielles. L’investissement à réaliser suit la même évolution, depuis 2 000 F environ pour un appareil traitant 48 litres/heure jusqu’à 200 000 F pour un dispositif traitant 500 mètres cubes/heure.
Avantages et inconvénients
Le système de décontamination de l’eau par UV possède de nombreux avantages. Le plus intéressant est que la désinfection s’accompagne de la formation d’aucun produit de réaction avec les matières organiques de l’eau. L’utilisation de l’appareil est simple, il est adaptable sur un circuit de distribution d’eau déjà en place, son entretien réduit et son coût de fonctionnement est relativement bas.
Ces avantages sont contrecarrés par quelques inconvénients majeurs. Il n’y a pas de possibilité d’apprécier de façon immédiate l’efficacité du traitement par la mesure d’un résiduel comme dans le cas d’un oxydant chimique. Il n’y a pas d’effet rémanent. L’emploi de la désinfection par UV est donc réservé à la désinfection d’eaux dont le circuit de distribution est court et bien entretenu. Enfin, le bon fonctionnement de l’appareil nécessite une eau de bonne transmittance, c’est à dire une turbidité inférieure à 1 NTU.
Domaines d’application
Nous avons beaucoup parlé d’eau car c’est surtout pour le traitement des eaux que les UV sont utilisés. Toutefois, certaines applications spéciales concernent la décontamination de l’air dans les industries d’emballage en particulier.
Sinon, en ce qui concerne le traitement de l’eau, le domaine d’application de la méthode est très vaste :
• Traitement de l’eau potable. Alimentation en eau potable publique et particulière, hôtels, restaurants, hôpitaux, écoles, centrales électriques, systèmes militaires, centres sportifs…
• Agriculture et aquaculture. Eau potable et d’usage général pour fermes, laiteries, bétail, vollailles et pisciculture, mollusques et crustacés…
• Lignes maritimes et chemin de fer. Eau potable sur les parcours maritimes internationaux et intérieurs, plate-formes de forage, voitures restaurant…
• Industries alimentaires et de boissons. Eau de table, eaux de process (dillutions, rinçages), sucre liquide…
• Electronique. Eau de process pour les circuits intégrés et imprimés, eau de lavage recyclée…
• Industries chimiques, pharmaceutiques, cosmétiques. Eau de production de pureté élevée, protection contre les micro-organismes se développant dans les réservoirs, eau de circulation…
• Photochimie, climatisation…

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avril 28, 2009 Posted by | Uncategorized | Laisser un commentaire

La pollution de la ciel

Le ciel est de moins en moins bleu au-dessus de nos têtes. Des chercheurs américains ont confirmé que l’augmentation de la pollution atmosphérique a assombri le ciel sur la majeure partie de la planète depuis 30 ans.

LE COLEUR DE CIEL
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Une partie du rayonnement électromagnétique émis par le soleil est réfléchie par l’atmosphère terrestre, y compris des rayonnements visibles (lumière). Une autre partie pénètre cette atmosphère, et éventuellement la traverse, plus ou
moins directement, jusqu’à atteindre l’œil d’un observateur. L’atmosphère terrestre diffuse les rayonnements provenant du soleil, d’autant plus que leur longueur d’onde est courte (ce qui correspond, dans le spectre visible, aux couleurs proches du violet).
Lorsque nous dirigeons notre regard vers le soleil ou au voisinage de celui-ci, nous percevons les rayonnements les plus directs : ce sont ceux de grande longueur d’onde (couleur tendant vers le rouge), moins diffusés par l’atmosphère.
Lorsque nous dirigeons notre regard ailleurs dans le ciel, nous percevons des rayonnements dont la trajectoire à partir du soleil est très indirecte : ce sont ceux de courte longueur d’onde (couleur tendant vers le violet), très diffusés par l’atmosphère.
LES AEROSOLS
C’est la première fois que nous avons des informations globales à long terme concernant les aérosols sur terre pour compléter les informations déjà disponibles sur les relevés d’aérosol au-dessus des océans.
Fait intéressant: la baisse de la luminosité céleste observée un peu partout sur la planète n’a toutefois pas été constatée en Europe, puisque la réduction de la pollution y permet d’avoir un ciel plus clair.
Les scientifiques pensent que les aérosols pourraient avoir un effet sur le climat, même si cela n’a pas encore été prouvé. La présence de ces polluants conduirait à un refroidissement en réfléchissant la lumière du soleil vers l’espace, mais ils pourraient aussi absorber l’énergie solaire et réchauffer l’atmosphère.

avril 25, 2009 Posted by | Uncategorized | Laisser un commentaire

La grippe et la changemnet climatique

(Nous avons déjà dépassé le seuil dangereux de concentration du gaz carbonique dans l’atmosphère », a déclaré James Hansen, directeur de l’Institut Goddard d’études spatiales de la NASA à New York, lors de la réunion annuelle de l’Institut américain des sciences biologiques (AIBS), qui s’est tenue à Arlington (Virginie) les 12 et 13 mai sur le thème du climat, de l’environnement et des maladies infectieuses.

Le climat et la grippe

Cet aspect du changement climatique présente également une menace pour la santé publique : inondations, vagues de chaleur et sécheresses provoquées par l’augmentation des températures, et perturbations au niveau des relations entre les insectes vecteurs de maladies et leurs hôtes.

Les maladies infectieuses émergentes sont, des infections nouvelles qui affectent une population ou des infections qui ont existé mais qui se propagent rapidement sur le plan de l’incidence et de la zone géographique. Des exemples de telles maladies sont le VIH/sida, le syndrome pulmonaire à hantavirus et le syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS).

Les virus de la grippe, y compris ceux de la grippe aviaire, s’infiltrent facilement au sein des populations humaines. Mais malgré leurs apparitions régulières, on en sait si peu sur eux que les chercheurs ont du mal à prédire comment le changement climatique risque d’affecter la maladie. Les changements saisonniers sont l’une des inconnues.
Dans les tropiques, la situation est un peu plus compliquée, et certains affirment que la grippe y sévit toute l’année. Dans certaines régions, il semble y avoir deux périodes de pointe, à savoir la saison sèche et celle des pluies.

« Ce que nous considérons comme une maladie hivernale se porte très bien dans des conditions chaudes et humides. Ce ne sont donc pas le froid et la sécheresse de l’hiver qui facilitent la propagation de la grippe. Il y a autre chose. » Un climat global plus chaud pourrait modifier la nature des grippes saisonnières et affecter la propagation de la maladie dans le monde.

En ce qui concerne la grippe aviaire, le réchauffement climatique pourrait modifier les trajectoires des oiseaux migrateurs soupçonnés d’infecter les oiseaux domestiques avec le virus H5N1 très pathogène. De tels changements pourraient influencer les relations entre le gibier d’eau et la volaille ainsi qu’entre les éleveurs et la volaille, et avoir des répercussions sur l’exportation et l’importation de volailles dans le monde entier.

avril 20, 2009 Posted by | Uncategorized | Laisser un commentaire

Le transport et la polution

Il y a 55 millions d’années, la Terre a connu une période de réchauffement extrême, au cours de laquelle des gaz à effet de serre se seraient échappé du sous-sol terrestre à un rythme ultra rapide: 10 000 ans (eh oui, à l’échelle géologique, c’est ultra rapide). Or, si la tendance se maintient, la même quantité, émise par nos carburants fossiles, aura été expédiée dans notre atmosphère en… 300 ans.
chaque automobile émet, dépendamment du modèle, entre 3.1 et 10 tonnes de gaz à effet de serre dans l’air à chaque année (calculs basés sur une distance de 24,000 kms

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La pollution atmosphérique des transports provient à 80% des véhicules routiers (voitures, motos, scooters, camions, bus) et à 20% du transport aérien … (la pollution générée par les trains et les bateaux est ici d’un ordre de grandeur négligeable). 

 

Les principaux polluants atmosphériques sont les suivants :
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Dioxyde de carbone (CO2) : c’est le principal gaz à effet de serre, il contribue à 60% du réchauffement climatique.

Monoxyde de carbone (CO) : il se fixe sur l’hémoglobine du sang et empêche le transport d’oxygène dans l’organisme. C’est un gaz inodore qui se dilue très facilement dans l’air ambiant, mais en milieu fermé, sa concentration le rend toxique, voire mortel.

Oxyde d’azote (NOx) : il provoque des troubles respiratoires et augmente la sensibilité aux attaques microbiennes. Il contribue aussi au réchauffement climatique à hauteur de 6%.

Ozone (O3) : il y est principalement produit sous l’influence de la lumière solaire par la réaction des hydrocarbures imbrûlés et des oxydes d’azote des gaz d’échappement avec l’oxygène de l’air. Lors de fortes températures, son évacuation vers les couches supérieures de l’atmosphère est freinée, ce qui peut entraîner des problèmes de santé chez les citadins à la santé fragile (irritation des muqueuses et des yeux). Ne pas confondre cet ozone nocif avec l’ozone de la stratosphère, la fameuse couche d’ozone, qui constitue un filtre indispensable des rayons UVs.

Hydrocarbures (HC) : ils constituent un des deux précurseurs de l’ozone.

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avril 19, 2009 Posted by | Uncategorized | Laisser un commentaire

Les dangers de l’eau pour l’homme

Certains paramètres contenus dans l’eau présentent des dangers pour l’homme tels que les nitrates, le plomb, le fluor, les virus et les bactéries, les pesticides ou produits phytosanitaires.

LES NITRATES :

Les nitrates (NO3-) sont extrêmement solubles. La norme française (50 mg/L au maximum) a été fixée en fonction des risques courus par la population la plus vulnérable, les nourrissons et les femmes enceintes. Si la quantité de nitrates dépasse 100 mg/L, il ne faut ni boire ni utiliser l’eau, même pour la préparation d’aliments. Les nitrates sont présents dans le sol à l’état naturel, ils proviennent des déjections animales, des élevages intensifs, des résidus de la vie des végétaux et des engrais utilisés pour l’agriculture. Dans l’organisme, au contact des bactéries dans l’intestin, les nitrates se transforment en nitrites et en se fixant sur l’hémoglobine, ils transforment celle-ci en méthémoglobine, ce qui entraîne un mauvais transfert de l’oxygène vers nos cellules donc une méthémoglobinémie (plus connue sous le nom de cyanose). De plus, les nitrites ont été identifiés comme cancérogènes pour plusieurs espèces animales. Chez l’homme, ceci n’a pas été établi de façon formelle mais certaines études épidémiologiques concluent à l’existence d’une relation entre l’ingestion de nitrates et l’apparition de cancers gastriques.

LE PLOMB :

 La réglementation française limite la concentration du plomb (Pb 2+) dans l’eau à 50 µgr/L. Les populations les plus vulnérables sont les nourrissons et les jeunes enfants. Le plomb provient des canalisations en plomb, c’est en fait la corrosion des tuyauteries dans les réseaux des anciens bâtiments qui entraîne la présence du plomb dans l’eau. L’intoxication par le plomb appelée saturnisme entraîne des troubles neurologiques et compromet le développement intellectuel de l’enfant. Le caractère cancérogène du plomb est reconnu.

LE FLUOR :

A faible dose, le fluor est indispensable à la santé. En effet, il protège les dents contre les caries. La norme française fixe à 1.5 Mgr/L la teneur maximale en fluor de l’eau potable. A trop forte dose, le fluor pourrait provoquer des lésions dentaires telles que des taches ou des dents cassantes. Si la quantité dépasse 4 Mgr/L, cela peut provoquer des douleurs osseuses : c’est la fluorose osseuse.

LES VIRUS ET LES BACTERIES

: L’eau doit être exempte de bactéries et de virus pathogènes. L’eau ne doit pas non plus contenir des « germes tests » de contamination car ceux-ci, bien qu’inoffensifs, signalent la présence de germes pathogènes. Par contre la présence de germes banals est admise dans l’eau. L’eau en France est bien protégée contre la présence de germes pathogènes. Les traitements de clarification et de désinfection permettent de les éliminer efficacement. La contamination de l’eau provient des défections animales ou est provoquée par les milieux naturels. Les germes pathogènes peuvent entraîner des infections sans gravité comme la diarrhée mais aussi des infections graves voire mortelles comme la méningite ou le choléra.

 LES PESTICIDES OU PRODUITS PHYTOSANITAIRES :

Les produits phytosanitaires, plus communément appelés pesticides, sont destinés à désherber et à lutter contre les ennemis des cultures. Ces produits sont par nature toxiques. Outre les risques d’intoxication aiguë touchant les applicateurs des produits, le risque principal est lié à l’exposition à de faibles doses cumulées qui pourraient, à long terme, avoir des effets mutagènes ou cancérogènes.

avril 14, 2009 Posted by | Uncategorized | Laisser un commentaire

La durte de l’eau

Une eau est dite « dure » lorsqu’elle est fortement chargée en ions calcium (Ca++) et magnésium (Mg++) et, par opposition, « douce » lorsqu’elle contient peu de ces ions. Lorsqu’une eau dure est chauffée (60°C), il se forme un précipité insoluble : c’est le tartre ou calcaire. La dureté d’une eau s’exprime en degrés français (df ou °F). Un degré français de dureté correspond à une teneur en calcium et magnésium équivalente à 10 mg de carbonate de calcium (CaCO3) par litre. 1°F = 4 mg de Ca++/l = 2,4 mg de Mg++/l = 10 mg de CaCO3/l On considère qu’une eau est : douce:de 0 à 18°F mi-dure : de 18 à 30°F dure : + de 30°F La dureté de l’eau résulte de son contact avec les formations rocheuses lors de son passage dans le sous-sol. Elle varie donc en fonction de la nature de celui-ci et de la région d’où provient l’eau. En Belgique, la plupart des eaux sont naturellement dures (les plus dures se retrouvent en province de Brabant et de Hainaut), à l’exception des eaux de quelques nappes peu profondes à l’est du pays (province de Liège et de Luxembourg).

CONNAÎTRE LA DURETÉ DE SON EAU

La dureté d’une eau peut être déterminée approximativement à l’aide de bandelettes de test que l’on trouve, par exemple, chez les marchands d’aquarium. Si vous désirez connaître la dureté de votre eau, vous pouvez aussi vous adresser à votre société de distribution d’eau. Vous trouverez ses coordonnées sur votre facture d’eau. Toutefois, il faut savoir que la dureté de l’eau qui vous est fournie peut varier au cours du temps. Vous pouvez également faire analyser votre eau par un laboratoire ; cette analyse est payante.

IMPACT DE LA DURETÉ DE L’EAU SUR LES UTILISATIONS DOMESTIQUES

 Une eau dure peut poser des problèmes d’entartrage des appareils et des canalisations d’eau chaude. Lorsque les résistances chauffantes des appareils sont entartrées, la consommation énergétique s’élève, parfois très fortement. L’efficacité des produits de lessive et d’entretien diminue au fur et à mesure que croît la dureté de l’eau. On doit donc en utiliser plus, ce qui augmente la pollution des eaux.

IMPACT DE LA DURETÉ DE L’EAU SUR LA SANTÉ HUMAINE

Malgré certaines rumeurs, l’eau dure n’est pas mauvaise pour la santé. Au contraire, il semble que les populations alimentées en eau naturellement dure sont moins sujettes à l’incidence de l’infarctus du myocarde. Par contre, l’eau adoucie peut présenter certains dangers : L’adoucissement des eaux dans une habitation où subsistent d’anciennes canalisations peut être dangereux. Les eaux adoucies dissolvent d’abord les anciens dépôts de calcaire, puis le plomb, le zinc et le cuivre des tuyaux. Les eaux ainsi contaminées présentent des risques pour la santé. L’eau adoucie est riche en sodium (Na+), plus l’eau est dure au départ, plus grande sera la concentration en sodium de l’eau adoucie. Cette eau n’est donc pas recommandée pour l’alimentation des personnes souffrant ’hypertension, des cardiaques, des femmes enceintes et des personnes soumises à un régime sans sel. Légalement, une eau potable ne peut contenir plus de 150 mg/l de sodium (Na+).

avril 14, 2009 Posted by | Uncategorized | Laisser un commentaire