WO2020002515A1 - Systeme de desinfection et de traitement d'eau par irradiation ultraviolette - Google Patents

Systeme de desinfection et de traitement d'eau par irradiation ultraviolette Download PDF

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WO2020002515A1
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Thomas ZUNINO
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Definitions

  • the invention is in the field of water treatment and more specifically in the field of water disinfection.
  • the invention relates more particularly to a system for disinfecting water by ultraviolet irradiation.
  • a system for purifying water by ultraviolet irradiation comprising a parallelepipedic housing in which are housed ultraviolet light-emitting diodes called UV LEDs, and a quartz tube forming a conduit for circulation of the water to be treated, the UV LEDs being arranged on the same side face of the housing so as to irradiate part of the transparent wall of the tube and therefore the water circulating in the conduit.
  • a layer reflecting UV radiation is covered with a layer reflecting UV radiation.
  • the invention thus aims to provide a disinfection system to overcome the drawback mentioned above, by optimizing the effectiveness of the disinfection of the water circulating in the disinfection system.
  • the invention relates to a water disinfection system by ultraviolet irradiation, comprising at least one means of circulating water comprising at at least one water inlet to be disinfected, at least one transparent water circulation conduit and at least one disinfected water outlet, the disinfection system further comprising means for ultraviolet irradiation of the water circulating in the conduit , and a reflecting piece of material suitable for reflecting inside said conduit the ultraviolet radiation emitted by the irradiation means, characterized in that the reflecting piece comprises at least a first portion facing the incident ultraviolet radiation and at least one second portion opposite the ultraviolet radiation reflected by the first portion of the reflecting piece.
  • the reflective part surrounds the circulation duct perimeter, and if necessary includes openings to allow the passage of incident radiation emitted by the ultraviolet irradiation means through said part.
  • the disinfection system comprises at least one transparent window interposed in a sealed manner between the ultraviolet irradiation means and the water circulation means for sealing the ultraviolet irradiation means.
  • the disinfection system comprises a formwork, at least one transparent tube comprising a circulation duct housed in the formwork and two ends respectively forming inlet of water to be disinfected and outlet of disinfected water, in that the means of ultraviolet irradiation are integral with the formwork so that said irradiation means are facing the water circulation conduit, in that it comprises at least one transparent window integral with the formwork and arranged in a sealed manner between the wall of the circulation conduit and the means of irradiation, and that the piece of reflective material circumferentially surrounds the water circulation conduit and is perforated to allow the passage of ultraviolet radiation in the water circulation conduit.
  • the circulation duct is a rectilinear sheath made of quartz and in that the water inlet comprises at least one diffuser adapted to standardize the flow of water inside the rectilinear sheath, which diffuser is formed by a superposition trunks of cones whose respective small bases are concentric and whose curved faces are radially spaced to allow the passage of water between the trunks of adjacent cones.
  • the circulation means forms a serpentine inside the formwork to increase the path traveled by the water circulating in said circulation means and its duration of irradiation by the ultraviolet irradiation means, the circulation means comprising a plurality straight quartz sheaths arranged parallel to each other inside the formwork.
  • the circulation means is formed by a tube, in that the water inlet to be disinfected and the disinfected water outlet are formed in the wall of the circulation tube, in that the irradiation means are arranged at the at least at one of the ends of the circulation tube, in that it comprises at least one transparent pane arranged in leaktight manner between the irradiation means and the considered end of the circulation tube, and in that the piece in reflective material comprises a layer covering at least partially the wall of the circulation tube.
  • the disinfection system comprises at least one means for evaluating the transparency of the water flowing in the conduit and control means capable of controlling said evaluation means, which control means are capable of modifying the power of irradiation of the ultraviolet irradiation means as a function of the transparency of the water evaluated by the means considered.
  • the disinfection system includes wireless communication means and in that the control means are deported to allow remote control and / or monitoring of said disinfection system.
  • the disinfection system comprises means for determining the flow of water passing through the circulation means which are electrically connected to the control means, which control means are capable of controlling the disinfection system as a function of the flow of water passing through the means of circulation.
  • the ultraviolet irradiation means comprise a plurality of light emitting diodes emitting ultraviolet light in a wavelength range between two hundred and fifty nanometers and four hundred and ten nanometers.
  • the disinfection system comprises an element arranged in the conduit so as to be exposed both to ultraviolet radiation emitted by the irradiation means and to water circulating in the conduit, which element comprises a photocatalytic material of the dioxide type titanium.
  • the invention also relates to a dynamic drinking water treatment system, comprising a disinfection system as described above and a water pumping device connected to the water inlet to be disinfected or to the outlet of disinfected water from the disinfection system.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a disinfection system of the invention in a first embodiment
  • FIG. 2 is a perspective view of a diffuser connected to the inlet or outlet connector of the disinfection system of Figure 1;
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a disinfection system of the invention in a second embodiment
  • FIG. 4 is a perspective view of a disinfection system of the invention in a third embodiment. Detailed description of the invention
  • the system of the invention finds its application in the field of water treatment, and more specifically in the field of disinfection of drinking water by ultraviolet irradiation.
  • the disinfection system of the invention is particularly suitable for the treatment of filtered gray water.
  • This gray water is slightly polluted, and for example is domestic waste water from the evacuation of showers, sinks or sinks in a home.
  • UV light will be used to refer to such radiation.
  • the disinfection system 1 a of FIG. 1 comprises a circulation tube 2a comprising a rectilinear and preferably cylindrical conduit 5a made of transparent material ensuring the circulation of water to be purified by said system 1a.
  • This duct 5a is preferably a sheath made of quartz, because it is a material which has an excellent coefficient of transmission of UV light, typically greater than ninety percent for the wavelengths mentioned above, giving such a quartz sheath 5a an almost perfect transparency. UV light from an irradiation source and having passed through the sheath 5a will therefore have a light intensity less than ten percent lower than the intensity of UV light emitted by the irradiation source.
  • the circulation tube 2a comprises at its two ends respectively a water inlet to be disinfected 3a and an outlet for disinfected water 4a.
  • the water inlet to be disinfected 3a is positioned upstream of the disinfected water outlet 4a relative to the direction of flow of the water passing through the disinfection system 1a.
  • the tube 2a comprises two fluid connectors 12a, 13a tightly secured respectively to the water inlet to be disinfected 3a and the outlet of disinfected water 4a.
  • the system of the invention 1a is intended to be integrated in a sealed manner in the circuit of a dynamic water treatment system.
  • This treatment system comprises in particular the disinfection system of the invention 1a and at least one pump, for example powered by electrical energy, the inlet of which is connected to an inlet for water to be disinfected, for example a arrival of filtered gray water, the outlet of which is connected to the inlet connector 12a of the disinfection system 1a.
  • the outlet connector 13a of the disinfection system 1a makes it possible to close the circuit.
  • Each fluid connector 12a, 13a comprises a cylindrical part 120a, 130a to allow the fluid connection in the water supply circuit to be disinfected, and a frustoconical part 121a, 131a secured to the cylindrical part considered and the end considered of the quartz sheath 5a.
  • each connector 12a, 13a makes it possible to integrate the quartz sheath 5a in a sealed manner in the water supply circuit to be disinfected.
  • each fluid connector 12a, 13a comprises a diffuser 10a adapted to standardize the flow of water F inside the circulation duct 5a.
  • the diffuser 10a is formed by a superposition of trunks of cones 100a - 102a whose respective small bases are concentric and whose curved faces 103a - 105a are radially spaced, this to allow the passage of water between the trunks of adjacent cones.
  • the trunks of cones 100a - 102a are joined together, for example using rods.
  • the diffuser 10a is secured at the internal face of the frustoconical part 121a, 131a of the connector considered 12a, 13a, using fixing means of the fixing ears type so that the large cone 100a of the diffuser 10a is spaced from the frustoconical part 121a, 131a of the connector considered 12a, 13a.
  • each diffuser 10a comprises between one and five trunks of cones 100a - 102a, and more preferably three trunks of cones.
  • the ratio between the large base and the small base of each cone 100a - 102a of the diffuser 10a is between seventy-five percent and one hundred and twenty-five percent of the ratio between the passage section of the quartz sheath 5a and the section of passage of the cylindrical part 120a, 130a of the fluid connector considered 12a, 13a.
  • this ratio between large base and small base is identical for all the cones 100a - 102a of the diffuser 10a.
  • Such diffusers 10a placed at the inlet and outlet of water from the circulation tube 2a ensure a homogeneous distribution of the water flow F in the quartz sheath 5a, without the occurrence of vortices and without water speed gradients in certain portions of tube 2a. This results in a homogeneous exposure to UV light from the water circulating in the quartz sheath 5a, thereby optimizing the disinfection process by UV light.
  • Such diffusers 10a provide the certainty that the flow speeds of the water circulating in the quartz sheath 5a between the two diffusers 10a are constant and identical at all points inside the sheath 5a. in particular, and in the embodiment of FIG.
  • the diffusers 10a make it possible to homogenize the flow of water in the tube 2a, whereas this flow of water comes from a water inlet pipe whose section is much greater than the section of the tube 2a. This results in an optimization of water disinfection.
  • the quartz sheath 5a is arranged inside a formwork 9a, for example and in a nonlimiting manner of parallelepiped shape.
  • the two fluidic connectors 12a, 13a pass through the two transverse walls 14a facing the formwork 9a respectively, and optionally in a sealed manner, called small walls 14a in the following description of the first embodiment of the disinfection system 1a .
  • the free ends of the connectors 12a, 13a thus projecting from the respective small walls 14a of the formwork 9a, the integration of the disinfection system 1a into the dynamic treatment system is easy.
  • the formwork 9a further comprises ultraviolet irradiation means 6a, 6’a formed by a plurality of UV irradiation sources, preferably ultraviolet light emitting diodes 60a.
  • UV 60a LEDs will be used. These UV 60a LEDs are distributed on the internal faces of the four side walls of the formwork 9a perpendicular to the two small walls 14a, so that the ultraviolet light waves emitted by these UV 60a LEDs go towards the quartz sheath 5a to irradiate the water. circulating there.
  • the distribution of UV LEDs 60a ensures uniform irradiation of the water flowing in the quartz sheath 5a.
  • the UV LEDs 60a are for example uniformly distributed over two side walls facing each other, perpendicular to the small walls 14a.
  • the LEDS UV 60a are distributed on a single side wall.
  • the UV LEDs 60a of the disinfection system 1a have emission wavelengths between two hundred and fifty nanometers and three hundred and ten nanometers.
  • the UV LEDs 60a of the disinfection system 1a of the invention emit at wavelengths between two hundred and fifty and two hundred and ninety nanometers, in order to be even more effective in destroying microorganisms.
  • the UV LEDs 60a are also connected to control means formed by at least one electronic card provided for this purpose, a card which is integrated into the dynamic processing system, supplied with electrical energy and connected to a man-machine interface. at least partly integrated into the dynamic processing system.
  • control means formed by at least one electronic card provided for this purpose, a card which is integrated into the dynamic processing system, supplied with electrical energy and connected to a man-machine interface. at least partly integrated into the dynamic processing system.
  • HMI will be used to designate the man-machine interface.
  • the electronic card further comprises an electronic sensor of the flow or pressure sensor type which is configured to detect the circulation of water to be disinfected through the circulation tube 2a.
  • an electronic sensor of the flow or pressure sensor type which is configured to detect the circulation of water to be disinfected through the circulation tube 2a.
  • the HMI allows a user to ensure that the system is working properly, to be alerted when maintenance is required, and potentially of the correct interaction between the disinfection system and the dynamic processing system integrating the disinfection system of the invention.
  • the HMI also allows you to adjust various parameters, such as the water flow through the disinfection system 1a, or the frequency of UV light emitted by LEDs 60a. The user can thus favor one or more specific frequencies of the UV light emitted according to the desired result.
  • the water flow circulating in the disinfection system 1a will be adapted: the more the lower the flow rate, the longer the UV exposure time, and the longer the microorganisms present in the water are exposed to UV radiation. This results in stronger disinfection when the water flow rate is low.
  • the circulating water flow in system 1 a can also be adapted according to the transparency of the water determined by the disinfection system.
  • the disinfection system 1a comprises at least one ultraviolet light sensor electrically connected to the electronic card and coupled to other sensors installed on the electronic card which measure in real time the characteristics of the electric current supplying the UV 60a LEDs.
  • the electronic card compares in real time the data from the UV light sensor to adapt the intensity of light radiation emitted by the UV 60a LEDs from a table of values saved in a memory space on the electronic card. This table makes it possible in particular to associate irradiation intensity values with light intensity values measured and acquired by the brightness sensor. Of course, this option can be disabled by the user via HMI.
  • the electronic card also makes it possible to control the intensity of the UV radiation emitted by the UV LEDs 60a. This control can be manual, via HMI, or automated depending on the transparency of the water circulating in the tube 2a.
  • the electronic card therefore also makes it possible to maintain the intensity of UV radiation at a level necessary for disinfection, and this taking into account the aging of the components losing yield over time. In fact, the older the components, the lower the light intensity of emission of the LEDs 60a, and the lower the light sensor will record values. The electronic card then uses this data to compensate and increase the intensity of irradiation of the LEDs 60a using the table of values described above.
  • the coupling by the electronic card of data coming on the one hand from the UV light sensor and on the other hand from the sensors measuring the characteristics of the electric current passing through the UV LEDs 60a allows said card not only to follow the aging of each UV LED as specified above, but also to detect any failures of the UV LEDs, independently of each other.
  • the UV light sensor also makes it possible to detect fouling of a transparent optical part (circulation tube 2a for example).
  • the disinfection system includes several UV light sensors, these allow the electronic card to monitor them: for example, erratic data from one of the UV light sensors will be interpreted by the electronic card as a malfunction of said sensor.
  • the number of sensors and their arrangement in the system depend on the size and the conformation of the disinfection system, to ensure optimal monitoring of the components of said system.
  • the UV brightness sensor is oriented in the same direction as the UV LEDs 60a, in order to monitor the reflections of UV rays in the circulation tube 2a.
  • the electronic card can automatically adapt the intensity of the UV rays emitted by the UV LEDs as a function of the water flow rate passing through the disinfection system 1a, from a second table of values recorded in the memory space of the electronic card: the higher the speed, the higher the intensity of emission of UV LEDs.
  • This option can optionally be disabled by the user via HMI.
  • the disinfection system of the invention comprises wireless communication means, for example of the Bluetooth, radio frequency, GSM, Wifi type.
  • the electronic card also includes a wired connection port to allow, for example, to connect a display type display device, or to connect HMI.
  • These wireless communication means allow the electronic card of the system to communicate remotely with I ⁇ HM, which is preferably a portable computer system of the smartphone type on which application control software is installed.
  • I ⁇ HM is preferably a portable computer system of the smartphone type on which application control software is installed.
  • the application software can also generate a log for monitoring the operational data of the or disinfection systems, which data include for example information relating to the consumption of water, to the consumption of electrical energy, to the operating times of the disinfection system or systems to provide in particular for maintenance operations.
  • the application software is also able to generate alerts in the event of a malfunction or simply in the event of scheduled maintenance, then to signal these alerts to the user for example by the emission of an audible or light signal on the portable computer system and / or by sending an electronic message.
  • the electronic message includes all the information relating to the alert generated, which allows rapid and targeted intervention in the event of maintenance.
  • the wireless communication means allow the user to control the disinfection system or systems remotely.
  • the control of several disinfection systems installed in geographical locations distant from each other is therefore made possible by these wireless communication means.
  • the side walls of the formwork 9a perpendicular to the small walls 14a include heat sinks 1 1a, responsible for removing the heat emitted by the UV LEDs 60a.
  • At least one transparent window 8a is installed between the UV LEDs 60a and the quartz circulation sheath 5a to form a secondary optical diopter making it possible to optimize the nature of the optical flux emitted, for example by allowing the transmission of the wavelengths most suited to the desired application.
  • the transparent pane 8a also acts as an optical concentrator and makes it possible to concentrate the ultraviolet radiation inside the quartz circulation duct 5a. The disinfecting efficiency of ultraviolet radiation is thus further improved.
  • the quartz window 8a is secured in a sealed manner to the formwork 9a, for example using a seal or an adhesive provided for this purpose, so as to seal the UV LEDs 60a and to protect from a possible water leak inside the formwork 9a.
  • the disinfection system 1a comprises four quartz panes 8a protecting against water leakage the UV LEDs 60a respectively installed in a sealed manner on the four side walls perpendicular to the small walls 14a of the formwork 9a.
  • the disinfection system only includes UV 60a LEDs on two opposite side walls as shown in FIG. 1, then said disinfection system 1a will only include two quartz panes 8a protecting waterproof these two sets of UV LEDs 60a.
  • the quartz sheath 5a is advantageously centered in the formwork 9a.
  • the diameter of the quartz sheath 5a is less than the distance separating two transparent panes 8a opposite. There is therefore a space filled with air 16 separating the circulation duct 5a from each sealing window 8a of the UV LEDs 60a. This layer of air 16 inside the formwork 9a further improves the sealing of the UV LEDs 60a by moving the quartz sheath 5a away from the UV LEDs 60a.
  • the disinfection system 1a further comprises a piece of reflective material 7a disposed inside the formwork 9a.
  • This material is for example a metallic sheet folded so as to form a structure at least partially surrounding the quartz sheath 5a, and disposed inside the formwork 9a over its entire length between said quartz sheath 5a and the UV LEDs 60a, where appropriate between the quartz sheath 5a and the quartz panes 8a when the disinfection system 1a comprises such panes 8a.
  • the reflecting part 7a can be perforated with a plurality of through openings 70a arranged opposite the LEDs so as to allow UV radiation from the LEDs to pass, in particular when the part 7a completely surrounds the quartz circulation sheath 5a.
  • this part 7a is secured at least to one of the transverse walls 14a of the formwork 9a.
  • this part 7a is secured to the wall of the quartz sheath 5a.
  • the reflective part 7a allows multiple reflections of UV rays inside the water circulation sheath 5a.
  • the part 7a which surrounds the quartz sheath 5a thus comprises a first portion 71a which reflects the incident UV rays io emitted by the LEDs UV60ai and having crossed the first time quartz sheath 5a, and at least a second portion 72a adapted to reflect the UV rays reflected h by the first portion 71a of the part 7a and having passed through the quartz sheath 5a.
  • the rays reflected h on the second portion 72a are liable to pass through the sheath 5a once again so as to be again reflected by the first portion 71a or possibly another portion (not shown) of the part 7a, and so on until with complete absorption of UV rays in the water circulating in the sheath 5a and in the disinfection system 1a.
  • the multiple reflections make it possible to create a homogeneous UV irradiance field in the formwork 9a of the disinfection system 1a.
  • the reflective part (7a, 7b, 7c) thus makes it possible to reflect multiple times the UV rays emitted by the UV LEDs 60a.
  • the optical path of UV rays in the water circulating inside the quartz sheath 5a is therefore greatly increased, thereby inducing an increase in the exposure of this water to UV rays. This results in better disinfection of the water at identical flow and irradiation compared to a disinfection system devoid of such a reflecting part 7a, or provided with a single reflecting layer which does not allow multiple reflections.
  • this piece 7a When the reflecting piece 7a completely surrounds the quartz sheath 5a, this piece 7a has in cross section a circular or polygonal shape, for example hexagonal.
  • the disinfection system 1b in FIG. 3 comprises a water circulation tube 2b in serpentine form. More precisely, this serpentine tube 2b is made up of a plurality of rectilinear quartz sheaths 5b arranged inside the formwork 9b, parallel to the four side walls of the formwork 9b. Two adjacent sheaths 5b are fluidly connected to each other by a curved connector 15 housed in one of the transverse walls 14b of the formwork 9b and the respective ends of which are connected to one of the ends of the two adjacent sheaths 5b.
  • the coil 2b comprises two free ends connected respectively to a water inlet connector to be disinfected 12b and to a disinfected water outlet connector 13b, these inlet 12b and outlet connectors 13b projecting from one of the transverse walls 14b of the formwork 9b.
  • the input 12b and output 13b connectors project respectively from the two transverse faces 14b of the formwork 9b (not shown).
  • the sheaths 5b of the serpentine tube 2b are intended to be irradiated by UV LEDs 60b secured to the side walls of the formwork 9b.
  • This serpentine structure 2b has the advantage of increasing the distance traveled by the water inside the formwork 9b. At an equal flow rate with respect to the disinfection system 1 a of the first embodiment, the water is therefore exposed to UV radiation for a longer time, which in fact increases the germicidal efficiency of the disinfection system 1 b of the second embodiment. of achievement.
  • the disinfection system 1c comprises a circulation tube 2c made of an opaque metallic or plastic material having a high degree of reflectivity at the fluid / solid interface, for example in teflon .
  • This circulation tube 2c is for example cylindrical, is closed at these two ends and forms the circulation conduit 5c.
  • the conduit 5c is closed at one end by a single wall, and closed at the other end by another wall 1 1 c in which are integrated the irradiation means 6c.
  • the conduit 5c is closed at these two ends by walls 1 1 c comprising respectively first 6c and second parts 6’c of the irradiation means.
  • Each part 6c, 6'c of the irradiation means is therefore integrated in the wall considered 1 1 c, the shape of which is identical to the shape of the section transverse of the tube 5c, and comprises a plurality of UV LEDs 60c integral with this wall 1 1 c and oriented towards the inside of the conduit 5c, so as to emit UV radiation in the water circulating in the conduit 5c.
  • the disinfection system 1c comprises two transparent quartz panes 8c interposed respectively between the first part of the irradiation means 6c and one of the ends of the conduit 5c, and between the second part of the irradiation means 6'c and the other of the ends of the conduit 5c.
  • each window 8c is secured both to the wall 1 1 c comprising the part 6c, 6’c considered as irradiation means, and to the end considered of the circulation duct 5c.
  • the disinfection system 1c further comprises at least one water inlet 3c to be disinfected and an outlet for disinfected water 4c, formed by inlet connectors 12c and outlet 13c formed in the cylindrical wall of the tube 2c to allow the integration of the disinfection system 1c into a dynamic treatment system as described above.
  • the disinfection system 1c can also comprise at least one optimization element (not shown) of the flow of water circulating inside the conduit 5c.
  • optimization elements make it possible to optimize the distribution of the water flow inside the conduit 5c, so that the speed of the water flow is equal at all points inside the circulation conduit 5c.
  • These optimization elements are particularly necessary because of the two abrupt changes of direction taken by the water flow on the one hand between the inlet 3c and the conduit 5c, and on the other hand between the conduit 5c and the outlet 4c , which changes of direction generate gradients of flow velocities in the duct 5c which harm the uniformity of the disinfection, or even the efficacy of the disinfection because without the optimization elements, the flow would flow too quickly in certain portions of the conduit 5c.
  • the conduit 5c is made of a transparent material also having reflective properties.
  • the external face of the cylindrical wall of the circulation conduit 5c may be covered at least in part with a reflecting piece 7c formed by a layer reflecting UV light, to reinforce the multiple reflections of UV light inside the circulation duct 5c.
  • This reflective layer 7c by further increasing the optical path traveled by UV light in the circulation duct 5c, has been explained in detail above.
  • the disinfection system 1 a - 1 c may include an element disposed inside the water circulation conduit 5a - 5c and adapted to be exposed both to UV irradiation emitted by UV LEDs 60a - 60c and to water flowing in the conduit 5a - 5c.
  • This element comprises a photocatalytic material 17 which is advantageously a semiconductor based on sulphide oxide, for example titanium dioxide.
  • sulphide oxide for example titanium dioxide.
  • These sulfur oxides have the particularity, when exposed to UV radiation and water, to emit free radicals, that is to say OH hydroxide ions, and active dioxygen, for example in the form of hydrogen peroxide H2O2.
  • free radicals that is to say OH hydroxide ions
  • active dioxygen for example in the form of hydrogen peroxide H2O2.
  • These compounds produced by illumination of the catalyst with UV when this catalyst is in contact with water, allow the occurrence of well-known redox reactions which make it possible to degrade pollutants such as nitrogen oxides and oxides of sulfur.
  • free radicals and active oxygen can destroy microorganisms by degrading their cell membranes.
  • Such photocatalytic deposition is particularly reactive at wavelengths between three hundred eighty nanometers and four hundred ten nanometers.
  • part of the UV 60a LEDs of the disinfection system emit at wavelengths between two hundred and fifty and two hundred and ninety nanometers - this range of wavelengths corresponding to UVC being particularly effective in destroying microorganisms - and another part of the UV 60a LEDs emit at wavelengths between three hundred and eighty nanometers and four hundred and ten nanometers - this wavelength range being particularly effective for the activation of the material photocatalytic.
  • This photocatalytic element 17, capable of being integrated into the disinfection system 1 a - 1 c according to any of the embodiments described above, can be produced by one or more deposits in thin layer on a grid metallic according to a known process, for example by chemical vapor deposition assisted by plasma.
  • This grid covered with the catalytic deposit is housed in the circulation duct 5a - 5c and fixed to the walls of said duct, to be exposed both to the water flowing in the duct 5a - 5c and to UV rays emitted by the UV LEDs 60a - 60c.
  • this photocatalytic element 17 is in the form of a foam type cartridge of photocatalytic material.
  • This porous cartridge is housed in the circulation duct 5a - 5c and fixed to the walls of said duct, to be exposed both to the water flowing in the duct and to the UV rays emitted by the UV LEDs 60a - 60c.
  • the disinfection system 1 a - 1 c of the invention forms a means of advanced oxidation of gray waters.
  • the formwork 9a - 9c can have another shape, in particular in polygonal or circular cross-section, provided that the UV LEDs 60a - 60c are distributed in the formwork 9a - 9c opposite the conduit of water circulation 5a - 5c to irradiate the water circulating in this conduit in a uniform manner.
  • the circulation duct 5a - 5c is preferably cylindrical, other shapes can be envisaged.

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Abstract

L'invention porte principalement sur un système de désinfection (1a) d'eau par irradiation ultraviolette, comprenant au moins un moyen de circulation d'eau (2a) comportant au moins une entrée d'eau à désinfecter (3a), au moins un conduit transparent de circulation d'eau (5a) et au moins une sortie d'eau désinfectée (4a), le système de désinfection comprenant en outre des moyens d'irradiation ultraviolette (6a) de l'eau circulant dans le conduit (5a), et une pièce réfléchissante (7a) en matériau adapté pour réfléchir à l'intérieur dudit conduit (5a) les radiations ultraviolettes émises par les moyens d'irradiation (6a), caractérisé en ce que la pièce réfléchissante (7a) comprend au moins une première portion (71a) en regard des radiations ultraviolettes incidentes (i0) et au moins une deuxièmeportion (72a) en regard des radiations ultraviolettesréfléchies (i1) par la première portion de la pièce réfléchissante (7a).

Description

"SYSTÈME DE DÉSINFECTION ET DE TRAITEMENT D’EAU PAR IRRADIATION
ULTRAVIOLETTE"
Domaine de l’invention
[0001 ] L'invention s’inscrit dans le domaine du traitement de l’eau et plus précisément dans le domaine de la désinfection de l’eau.
[0002] L’invention porte plus particulièrement sur un système de désinfection de l’eau par irradiation ultraviolette.
Art antérieur
[0003] Il est bien connu, par exemple du document EP3006406, un système de purification de l’eau par irradiation ultraviolette, comprenant un boîtier parallélépipédique dans lequel sont logées des diodes électroluminescentes ultraviolettes dites LEDs UV, et un tube en quartz formant conduit de circulation de l’eau à traiter, les LEDs UV étant disposées sur une même face latérale du boîtier de manière à irradier une partie de la paroi transparente du tube et donc l’eau circulant dans le conduit. En outre, une autre partie de la paroi du tube, diamétralement opposée à celle directement en regard des LEDS UV est recouverte d’une couche réfléchissant le rayonnement UV.
Inconvénient de l’art antérieur
[0004] Cependant, l’efficacité de la désinfection de l’eau circulant dans le tube en quartz n’est pas optimale.
Objectifs de l’invention
[0005] L’invention vise ainsi à proposer un système de désinfection permettant de pallier l’inconvénient cité ci-dessus, en permettant d’optimiser l’efficacité de la désinfection de l’eau circulant dans le système de désinfection.
Exposé de l’invention
[0006] À cet effet, l’invention vise un système de désinfection d’eau par irradiation ultraviolette, comprenant au moins un moyen de circulation d’eau comportant au moins une entrée d’eau à désinfecter, au moins un conduit transparent de circulation d’eau et au moins une sortie d’eau désinfectée, le système de désinfection comprenant en outre des moyens d’irradiation ultraviolette de l’eau circulant dans le conduit, et une pièce réfléchissante en matériau adapté pour réfléchir à l’intérieur dudit conduit les radiations ultraviolettes émises par les moyens d’irradiation, caractérisé en ce que la pièce réfléchissante comprend au moins une première portion en regard des radiations ultraviolettes incidentes et au moins une deuxième portion en regard des radiations ultraviolettes réfléchies par la première portion de la pièce réfléchissante.
[0007] Ainsi, en permettant les réflexions multiples du rayonnement ultraviolet à l’intérieur du conduit de circulation, l’efficacité de la désinfection de l’eau circulant dans le système de désinfection est améliorée et optimisée.
[0008] Le système de l’invention peut également comporter les caractéristiques optionnelles suivantes considérées isolément ou selon toutes les combinaisons techniques possibles :
- La pièce réfléchissante entoure périmétriquement le conduit de circulation, et comprend le cas échéant des ajourages pour permettre le passage des radiations incidentes émises par les moyens d’irradiation ultraviolette au travers de ladite pièce.
- Le système de désinfection comprend au moins une vitre transparente interposée de façon étanche entre les moyens d’irradiation ultraviolette et le moyen de circulation d’eau pour étanchéifier les moyens d’irradiation ultraviolette.
- Le système de désinfection comprend un coffrage, au moins un tube transparent comprenant un conduit de circulation logé dans le coffrage et deux extrémités formant respectivement entrée d’eau à désinfecter et sortie d’eau désinfectée, en ce que les moyens d’irradiation ultraviolette sont solidaires du coffrage de sorte que lesdits moyens d’irradiation sont en regard du conduit de circulation d’eau, en ce qu’il comprend au moins une vitre transparente solidaire du coffrage et disposées de manière étanche entre la paroi du conduit de circulation et les moyens d’irradiation, et en ce que la pièce en matériau réfléchissant entoure circonférentiellement le conduit de circulation d’eau et est ajourée pour permettre le passage de radiations ultraviolettes dans le conduit de circulation d’eau.
- Le conduit de circulation est une gaine rectiligne en quartz et en ce que l’entrée d’eau comprend au moins un diffuseur adapté pour uniformiser le flux d’eau à l’intérieur de la gaine rectiligne, lequel diffuseur est formé par une superposition de troncs de cônes dont les petites bases respectives sont concentriques et dont les faces courbes sont radialement espacées pour permettre le passage d’eau entre les troncs de cônes adjacents.
- Le moyen de circulation forme un serpentin à l’intérieur du coffrage pour augmenter le trajet parcouru par l’eau circulant dans ledit moyen de circulation et sa durée d’irradiation par les moyens d’irradiation ultraviolette, le moyen de circulation comprenant une pluralité de gaines rectilignes en quartz disposées parallèlement entre elles à l’intérieur du coffrage.
- Le moyen de circulation est formé par un tube, en ce que l’entrée d’eau à désinfecter et la sortie d’eau désinfectée sont ménagées dans la paroi du tube de circulation, en ce que les moyens d’irradiation sont disposées au moins à l’une des extrémités du tube de circulation, en ce qu’il comprend au moins une vitre transparente disposée de manière étanche entre les moyens d’irradiation et l’extrémité considérée du tube de circulation, et en ce que la pièce en matériau réfléchissant comprend une couche recouvrant au moins en partie la paroi du tube de circulation.
- Le système de désinfection comprend au moins un moyen d’évaluation de la transparence de l’eau circulant dans le conduit et des moyens de commande aptes à piloter ledit moyen d’évaluation, lesquels moyens de commande sont aptes à modifier la puissance d’irradiation des moyens d’irradiation ultraviolette en fonction de la transparence de l’eau évaluée par le moyen considéré.
- Le système de désinfection comprend des moyens de communication sans fil et en ce que les moyens de commande sont déportés pour permettre le contrôle et/ou la surveillance à distance dudit système de désinfection. - Le système de désinfection comprend des moyens de détermination du débit d’eau traversant le moyen de circulation qui sont électriquement reliés aux moyens de commande, lesquels moyens de commande sont aptes à piloter le système de désinfection en fonction du débit d’eau traversant le moyen de circulation.
- Les moyens d’irradiation ultraviolette comprennent une pluralité de diodes électroluminescentes émettant de la lumière ultraviolette dans un intervalle de longueurs d’ondes comprises entre deux cent cinquante nanomètres et quatre cent dix nanomètres.
- Le système de désinfection comprend un élément disposé dans le conduit de façon à être exposé à la fois aux radiations ultraviolettes émises par les moyens d’irradiation et à l’eau circulant dans le conduit, lequel élément comprend un matériau photocatalytique du type dioxyde de titane.
[0009] L’invention vise également un système dynamique de traitement de l’eau potable, comprenant un système de désinfection tel que décrit précédemment et un dispositif de pompage d’eau relié à l’entrée d’eau à désinfecter ou à la sortie d’eau désinfectée du système de désinfection.
Présentation des figures
[0010] 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 parmi lesquelles :
- La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d’un système de désinfection de l’invention dans un premier mode de réalisation ;
- La figure 2 est une vue en perspective d’un diffuseur relié au connecteur d’entrée ou de sortie du système de désinfection de la figure 1 ;
- La figure 3 est une vue en coupe longitudinale d’un système de désinfection de l’invention dans un deuxième mode de réalisation ;
- La figure 4 est une vue en perspective d’un système de désinfection de l’invention dans un troisième mode de réalisation. Description détaillée de l’invention
[001 1 ] 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.
[0012] Il est également précisé que les figures représentent essentiellement trois modes 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.
[0013] Le système de 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 potable par irradiation ultraviolette. De manière avantageuse, le système de désinfection de l’invention est particulièrement adapté au traitement des eaux grises filtrées. Ces eaux grises sont faiblement polluées, et sont à titre d’exemple les eaux usées domestiques provenant de l’évacuation des douches, éviers ou lavabos d’une habitation.
[0014] Il est en effet connu qu’une irradiation ultraviolette dans des longueurs d’ondes comprises entre deux cent cinquante nanomètres et quatre cent dix 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. Dans la suite de la description, on utilisera l’expression lumière UV pour se référer à de telles radiations.
[0015] En référence aux figures 1 et 2, un premier mode de réalisation de l’invention va maintenant être décrit.
[0016] Le système de désinfection 1 a de la figure 1 comprend un tube de circulation 2a comportant un conduit rectiligne et préférentiellement cylindrique 5a en matériau transparent assurant la circulation d’eau à purifier par ledit système 1 a. Ce conduit 5a est préférentiellement une gaine réalisée en quartz, car c’est un matériau qui présente un excellent coefficient de transmission de la lumière UV, typiquement supérieure à quatre-vingt-dix pour cent pour les longueurs d’ondes citées ci-dessus, conférant à une telle gaine en quartz 5a une transparence presque parfaite. La lumière UV provenant d’une source d’irradiation et ayant traversé la gaine 5a présentera donc une intensité lumineuse moins de dix pour cent plus faible que l’intensité de la lumière UV émise par la source d’irradiation.
[0017] Le tube de circulation 2a comprend à ses deux extrémités respectivement une entrée d’eau à désinfecter 3a et une sortie d’eau désinfectée 4a. Bien entendu, l’entrée d’eau à désinfecter 3a est positionnée en amont de la sortie d’eau désinfectée 4a relativement au sens de l’écoulement de l’eau parcourant le système de désinfection 1 a.
[0018] En outre, le tube 2a comprend deux connecteurs fluidiques 12a, 13a solidaires de manière étanche respectivement de l’entrée d’eau à désinfecter 3a et de la sortie d’eau désinfectée 4a. En effet, le système de l’invention 1 a est destiné à être intégré de manière étanche dans le circuit d’un système de traitement dynamique de l’eau. Ce système de traitement comprend notamment le système de désinfection de l’invention 1 a et au moins une pompe, par exemple alimentée par de l’énergie électrique, dont l’entrée est reliée à une arrivée d’eau à désinfecter, par exemple une arrivée d’eaux grises filtrées, et dont la sortie est reliée au connecteur d’entrée 12a du système de désinfection 1 a. Dans cette configuration, le connecteur de sortie 13a du système de désinfection 1 a permet de fermer le circuit.
[0019] Chaque connecteur fluidique 12a, 13a comprend une partie cylindrique 120a, 130a pour permettre la connexion fluidique dans le circuit d’arrivée d’eau à désinfecter, et une partie tronconique 121 a, 131 a solidaire de la partie cylindrique considérée et de l’extrémité considérée de la gaine en quartz 5a. Ainsi chaque connecteur 12a, 13a permet d’intégrer de manière étanche la gaine en quartz 5a dans le circuit d’arrivée d’eau à désinfecter.
[0020] Alternativement, la pompe est positionnée en aval du système de désinfection 1 a par rapport à l’écoulement du flux d’eau F. Dans ce cas, l’entrée de la pompe est reliée au connecteur de sortie 13a du système de désinfection 1 a, et la sortie de la pompe est reliée au circuit d’arrivée d’eau. En outre, le connecteur d’entrée 12a du système de désinfection 1 a est relié à une arrivée d’eau à désinfecter, par exemple une arrivée d’eaux grises filtrées. [0021 ] En référence à la figure 2, chaque connecteur fluidique 12a, 13a comprend un diffuseur 10a adapté pour uniformiser le flux d’eau F à l’intérieur de la gaine de circulation 5a. Le diffuseur 10a est formé par une superposition de troncs de cônes 100a - 102a dont les petites bases respectives sont concentriques et dont les faces courbes 103a - 105a sont radialement espacées, cela pour permettre le passage d’eau entre les troncs de cônes adjacents. Les troncs de cônes 100a - 102a sont solidarisés entre eux par exemple à l’aide de baguettes. En outre, le diffuseur 10a est solidarisé au niveau de la face interne de la partie tronconique 121 a, 131 a du connecteur considéré 12a, 13a, à l’aide de moyens de fixation du type oreilles de fixation de sorte que le grand cône 100a du diffuseur 10a soit espacé de la partie tronconique 121 a, 131 a du connecteur considéré 12a, 13a.
[0022] Préférentiellement, chaque diffuseur 10a comprend entre un et cinq troncs de cônes 100a - 102a, et encore préférentiellement trois troncs de cônes.
[0023] Pour permettre un flux d’eau F homogène à l’intérieur de la gaine 5a, et pour minimiser la perte de charge induite par ce diffuseur 10a au niveau du connecteur 12a et les tourbillons au niveau du connecteur de sortie 13a, le rapport entre la grande base et la petite base de chaque cône 100a - 102a du diffuseur 10a est compris entre soixante-quinze pour cent et cent vingt-cinq pour cent du rapport entre la section de passage de la gaine en quartz 5a et la section de passage de la partie cylindrique 120a, 130a du connecteur fluidique considéré 12a, 13a.
Préférentiellement, ce rapport entre grande base et petite base est identique pour tous les cônes 100a - 102a du diffuseur 10a.
[0024] Des tels diffuseurs 10a placés en entrée et en sortie d’eau du tube de circulation 2a assurent une répartition homogène du flux d’eau F dans la gaine en quartz 5a, sans occurrence de tourbillons et sans gradients de vitesses d’eau dans certaines portions du tube 2a. Il en résulte une exposition homogène à la lumière UV de l’eau circulant dans la gaine en quartz 5a, optimisant de fait le processus de désinfection par lumière UV. En effet, de tels diffuseurs 10a apportent la certitude que les vitesses d’écoulement de l’eau circulant dans la gaine en quartz 5a entre les deux diffuseurs 10a sont constantes et identiques en tout point à l’intérieur de la gaine 5a. en particulier, et dans le mode de réalisation de la figure 1 , les diffuseurs 10a permettent d’homogénéiser le flux d’eau dans le tube 2a, alors que ce flux d‘eau provient d’une conduite d’arrivée d’eau dont la section est bien supérieure à la section du tube 2a. Il en résulte une optimisation de la désinfection de l’eau.
[0025] En référence à la figure 1 , la gaine en quartz 5a est disposée à l’intérieur d’un coffrage 9a, par exemple et de manière non limitative de forme parallélépipédique. Les deux connecteurs fluidiques 12a, 13a traversent respectivement et éventuellement de façon étanche les deux parois transversales 14a en vis-à-vis du coffrage 9a, dites petites parois 14a dans la suite de la description du premier mode de réalisation du système de désinfection 1 a. Les extrémités libres des connecteurs 12a, 13a faisant ainsi saillies des petites parois respectives 14a du coffrage 9a, l’intégration du système de désinfection 1 a dans le système de traitement dynamique est aisée.
[0026] Le coffrage 9a comprend en outre des moyens d’irradiation ultraviolette 6a, 6’a formées par une pluralité de sources d’irradiation UV, préférentiellement des diodes électroluminescentes ultraviolettes 60a. Dans la suite de la description on utilisera le terme LEDs UV 60a. Ces LEDS UV 60a sont réparties sur les faces internes des quatre parois latérales du coffrage 9a perpendiculaires aux deux petites parois 14a, de sorte que les ondes lumineuses ultraviolettes émises par ces LEDs UV 60a se dirigent vers la gaine en quartz 5a pour irradier l’eau y circulant. En outre, la répartition des LEDs UV 60a assure une irradiation homogène de l’eau circulant dans la gaine en quartz 5a.
[0027] Alternativement et comme représenté sur la figure 1 , les LEDs UV 60a sont par exemple uniformément réparties sur deux parois latérales en vis-à-vis, perpendiculaires aux petites parois 14a. Encore alternativement, les LEDS UV 60a sont réparties sur une unique paroi latérale.
[0028] Les LEDs UV 60a du système de désinfection 1 a ont des longueurs d’ondes d’émission comprises entre deux cent cinquante nanomètres et trois cent dix nanomètres.
[0029] Préférentiellement, les LEDs UV 60a du système de désinfection 1 a de l’invention émettent à des longueurs d’ondes comprises entre deux cent cinquante et deux cent quatre-vingt-dix nanomètres, afin d’être encore plus efficace sur la destruction des microorganismes.
[0030] Les LEDs UV 60a sont en outre reliées à des moyens de commande formés par au moins une carte électronique prévue à cet effet, carte qui est intégrée au système de traitement dynamique, alimentée en énergie électrique et reliée à une interface homme-machine au moins en partie intégrée au système de traitement dynamique. Dans la suite de la description, on utilisera le terme IHM pour désigner l’interface homme-machine.
[0031] La carte électronique comprend en outre un capteur électronique du type capteur de débit ou de pression qui est configuré pour détecter la circulation d’eau à désinfecter au travers du tube de circulation 2a. Ainsi et de manière particulièrement avantageuse, lorsque la pompe est activée pour permettre la circulation d’eau à l’intérieur du système de désinfection 1 a, le capteur de débit détecte la circulation d’eau à désinfecter au sein du système 1 a, envoie cette information à la carte électronique, qui en réponse commande l’activation automatique des LEDs UV 60a pour assurer la désinfection de l’eau circulant dans le tube 2a.
[0032] L’IHM permet à un utilisateur de s’assurer que le système fonctionne correctement, d’être alerté en cas de besoin de maintenance, et potentiellement de l’interaction correcte entre le système de désinfection et le système de traitement dynamique intégrant le système de désinfection de l’invention. L’IHM permet également de régler différents paramètres, comme le débit d’eau traversant le système de désinfection 1a, ou encore la fréquence de la lumière UV émise par les LEDs 60a. L’utilisateur peut ainsi privilégier une ou des fréquences spécifiques de la lumière UV émise en fonction du résultat recherché.
[0033] En outre, en fonction du degré de pureté recherché après traitement, ou en fonction de la quantité de germes présent dans l’eau à désinfecter, le débit d’eau circulant dans le système de désinfection 1 a sera adapté : plus le débit est faible, plus le temps d’exposition aux UV est élevé, et plus les microorganismes présents dans l’eau sont exposés longtemps aux radiations UV. Cela résulte en une désinfection d’autant plus forte que le débit d’eau est faible. Le débit d’eau circulant dans le système 1 a peut également être adapté en fonction de la transparence de l’eau déterminée par le système de désinfectionl a.
[0034] Pour déterminer la transparence de l’eau circulant dans le tube 2a, le système de désinfection 1 a comprend au moins un capteur de luminosité ultraviolet relié électriquement à la carte électronique et couplé à d’autres capteurs installés sur la carte électronique qui mesurent en temps réel les caractéristiques du courant électrique alimentant les LEDs UV 60a. La carte électronique compare en temps réel les données du capteur de luminosité UV pour adapter l’intensité des radiations lumineuses émises par les LEDs UV 60a à partir d’une table de valeurs enregistrée dans un espace mémoire de la carte électronique. Cette table permet notamment d’associer des valeurs d’intensité d’irradiation à des valeurs d’intensité lumineuse mesurées et acquises par le capteur de luminosité. Bien entendu, cette option peut être désactivée par l’utilisateur via IΊHM.
[0035] A l’inverse, on comprendra qu’une eau à désinfecter qui ne présente qu’une faible concentration en microorganismes pourra être traitée avec un débit plus élevé dans le système de désinfection 1 a, ce qui présente l’intérêt d’augmenter la vitesse de traitement.
[0036] La carte électronique permet également de contrôler l’intensité du rayonnement UV émis par les LEDs UV 60a. Ce contrôle peut être manuel, via IΊHM, ou encore automatisé en fonction de la transparence de l’eau circulant dans le tube 2a. La carte électronique permet donc également de maintenir l’intensité du rayonnement UV à un niveau nécessaire à la désinfection, et ce en tenant compte du vieillissement des composants perdant en rendement dans le temps. En effet, plus les composants vieillissent, plus l’intensité lumineuse d’émission des LEDs 60a est faible, et plus le capteur de luminosité enregistrera des valeurs faibles. La carte électronique utilise alors ces données pour compenser et augmenter l’intensité d’irradiation des LEDs 60a en utilisant la table de valeurs décrite ci-dessus.
[0037] En outre, le couplage par la carte électronique des données provenant d’une part du capteur de luminosité UV et d’autre part des capteurs mesurant les carcatéristqiues du courant électrique traversant les LEDs UV 60a permet à ladite carte non seulement de suivre le vieillissement de chaque LEDs UV comme précisé ci-dessus, mais également de détecter les éventuelles pannes des LEDs UV, indépendamment les unes des autres. Avantageusement, le capteur de luminosité UV permet également de détecter un encrassement d’une pièce optique transparente (tube de circulation 2a par exemple). En outre, si le système de désinfection comprend plusieurs capteurs de luminosité UV, ces derniers permettent à la carte électronique de les surveiller : par exemple, des données erratiques provenant de l’un des capteurs de luminosité UV seront interprétées par la carte électronique comme un dysfonctionnement dudit capteur.
[0038] Par ailleurs, le nombre de capteurs et leur disposition dans le système dépendent de la taille et de la conformation du système de désinfection, pour assurer une surveillance optimale des composants dudit système. Avantageusement, le capteur de luminosité UV est orienté dans le même sens que les LEDs UV 60a, afin de surveiller les réflexions des rayons UV dans le tube de circulation 2a.
[0039] Avantageusement, la carte électronique peut adapter automatiquement l’intensité des rayons UV émis par les LEDs UV en fonction du débit d’eau traversant le système de désinfection 1 a, à partir d’une seconde table de valeurs enregistrée dans l’espace mémoire de la carte électronique : plus le débit est élevé, plus l’intensité d’émission des LEDs UV est élevée. Cette option peut le cas échéant être désactivée par l’utilisateur via IΊHM.
[0040] De manière particulièrement avantageuse, le système de désinfection de l’invention comprend des moyens de communication sans fil, par exemple du type Bluetooth, radio fréquence, GSM, Wifi. La carte électronique comprend également un port de connexion filaire pour permettre, par exemple, de brancher un dispositif de visualisation type écran, ou encore de brancher IΊHM.
[0041 ] Ces moyens de communication sans fil permettent à la carte électronique du système de communiquer à distance avec IΊHM, qui est préférentiellement un système informatique portable du type smartphone sur lequel un logiciel applicatif de commande est installé. Ainsi, à partir du logiciel applicatif de commande installé sur son système informatique portable, un utilisateur peut consulter en temps réel l’état du ou des systèmes de désinfection déployés dans une installation. Le logiciel applicatif peut en outre générer un journal de suivi des données opérationnelles du ou des systèmes de désinfection, lesquelles données comprennent par exemple des informations relatives à la consommation d’eau, à la consommation d’énergie électrique, aux temps de fonctionnement du ou des systèmes de désinfection pour prévoir notamment des opérations de maintenance.
[0042] Le logiciel applicatif est également en mesure de générer des alertes en cas de dysfonctionnement ou simplement en cas de maintenance programmée, puis de signaler ces alertes à l’utilisateur par exemple par l’émission d’un signal sonore ou lumineux sur le système informatique portable et/ou par l’envoi d’un message électronique. Le message électronique comprend toutes les informations relatives à l’alerte générée, ce qui permet en cas de maintenance une intervention rapide et ciblée.
[0043] De manière avantageuse, les moyens de communication sans fil permettent à l’utilisateur de piloter le ou les systèmes de désinfection à distance. Le contrôle de plusieurs systèmes de désinfection installés à des endroits géographiques éloignés les uns des autres est donc rendu possible par ces moyens de communication sans fil.
[0044] Avantageusement, les parois latérales du coffrage 9a perpendiculaires aux petites parois 14a comprennent des dissipateurs thermiques 1 1 a, chargés d’évacuer la chaleur émise par les LEDs UV 60a.
[0045] De manière particulièrement avantageuse et selon l’invention, au moins une vitre transparente 8a, par exemple en quartz, est installée entre les LEDs UV 60a et la gaine de circulation en quartz 5a pour former un dioptre optique secondaire permettant d’optimiser la nature du flux optique émis, par exemple en permettant la transmission des longueurs d’onde les plus adaptées à l’application recherchée. La vitre transparente 8a fait en outre office de concentrateur optique et permet de concentrer le rayonnement ultraviolet à l’intérieur de la gaine de circulation en quartz 5a. L’efficacité désinfectante du rayonnement ultraviolet est ainsi encore améliorée.
[0046] Avantageusement, la vitre en quartz 8a est solidarisée de façon étanche au coffrage 9a, par exemple à l’aide d’un joint ou d’une colle prévue à cet effet, de manière à étanchéifier les LEDs UV 60a et à les protéger d’une éventuelle fuite d’eau à l’intérieur du coffrage 9a. [0047] De manière avantageuse, le système de désinfection 1 a comprend quatre vitres en quartz 8a protégeant des fuites d’eau les LEDs UV 60a respectivement installées de manière étanche sur les quatre parois latérales perpendiculaires aux petites parois 14a du coffrage 9a. Bien entendu, si le système de désinfection ne comprend des LEDs UV 60a que sur deux parois latérales en vis-à-vis comme cela est représenté à la figure 1 , alors ledit système de désinfection 1 a ne comprendra que deux vitres en quartz 8a protégeant de manière étanche ces deux ensembles de LEDs UV 60a.
[0048] Comme on le voit sur la figure 1 , la gaine en quartz 5a est avantageusement centrée dans le coffrage 9a. En outre, le diamètre de la gaine en quartz 5a est inférieur à la distance séparant deux vitres transparentes 8a en vis-à-vis. Il existe donc un espace rempli d’air 16 séparant la gaine de circulation 5a de chaque vitre d’étanchéité 8a des LEDs UV 60a. Cette couche d’air 16 à l’intérieur du coffrage 9a améliore encore l’étanchéité des LEDs UV 60a en éloignant la gaine en quartz 5a des LEDs UV 60a.
[0049] Selon l’invention, le système de désinfection 1 a comprend en outre une pièce en matériau réfléchissant 7a disposée à l’intérieur du coffrage 9a. Ce matériau est par exemple une feuille métallique pliée de manière à former une structure entourant au moins partiellement la gaine en quartz 5a, et disposée à l’intérieur du coffrage 9a sur toute sa longueur entre ladite gaine en quartz 5a et les LEDs UV 60a, le cas échéant entre la gaine en quartz 5a et les vitres en quartz 8a lorsque le système de désinfection 1 a comprend de telles vitres 8a. La pièce réfléchissante 7a peut être ajourée d’une pluralité d’ajourages traversants 70a disposées en regard des LEDs de manière à laisser passer les rayonnements UV issus des LEDs, en particulier lorsque la pièce 7a entoure complètement la gaine de circulation en quartz 5a. Avantageusement, cette pièce 7a est solidarisée au moins à l’une des parois transversales 14a du coffrage 9a. Alternativement, cette pièce 7a est solidarisée à la paroi de la gaine en quartz 5a.
[0050] La pièce réfléchissante 7a, entourant partiellement ou totalement la gaine en quartz 5a, permet de multiples réflexions des rayons UV à l’intérieur de la gaine de circulation d’eau 5a. [0051 ] En effet, et en référence à la figure 1 , la pièce 7a qui entoure la gaine en quartz 5a comprend ainsi une première portion 71 a qui réfléchit les rayons UV incidents io émis par les LEDs UV60ai et ayant traversé une première fois la gaine de quartz 5a, et au moins une deuxième portion 72a adaptée pour réfléchir les rayons UV réfléchis h par la première portion 71 a de la pièce 7a et ayant traversé la gaine en quartz 5a. Puis, les rayons réfléchis h sur la deuxième portion 72a sont susceptibles de traverser une nouvelle fois la gaine 5a pour être de nouveau réfléchis par la première portion 71 a ou éventuellement une autre portion non représentée de la pièce 7a, et ainsi de suite jusqu’à absorption complète des rayons UV dans l’eau circulant dans la gaine 5a et dans le système de désinfection 1 a. Les réflexions multiples permettent de créer un champ d’irradiance UV homogène dans le coffrage 9a du système de désinfection 1 a.
[0052] Quel que soit le mode de réalisation de l’invention, la pièce réfléchissante (7a, 7b, 7c) permet ainsi de réfléchir de multiples fois les rayons UV émis par les LEDs UV 60a. Le trajet optique des rayons UV dans l’eau circulant à l’intérieur de la gaine en quartz 5a est donc fortement augmenté, induisant de fait une augmentation de l’exposition de cette eau aux rayons UV. Il en résulte une meilleure désinfection de l’eau à débit et irradiation identiques par rapport à une système de désinfection dépourvu d’une telle pièce réfléchissante 7a, ou pourvu d’une simple couche réfléchissante ne permettant pas les réflexions multiples.
[0053] Lorsque la pièce réfléchissante 7a entoure complètement la gaine en quartz 5a, cette pièce 7a présente en section transversale une forme circulaire ou polygonale, par exemple hexagonale.
[0054] En référence à la figure 3, le système de désinfection 1 b de l’invention dans un deuxième mode de réalisation va maintenant être décrit.
[0055] A la différence du premier mode de réalisation, le système de désinfection 1 b de la figure 3 comprend un tube de circulation d’eau 2b en forme serpentin. Plus précisément, ce tube en serpentin 2b est constitué d’une pluralité de gaines rectilignes en quartz 5b disposées à l’intérieur du coffrage 9b, parallèlement aux quatre parois latérales du coffrage 9b. Deux gaines adjacentes 5b sont fluidiquement reliées entre elles par un raccord courbé 15 logé dans l’une des parois transversales 14b du coffrage 9b et dont les extrémités respectives sont reliées à l’une des extrémités des deux gaines adjacentes 5b.
[0056] D’autre part, le serpentin 2b comprend deux extrémités libres reliées respectivement à un connecteur d’entrée d’eau à désinfecter 12b et à un connecteur de sortie d’eau désinfectée 13b, ces connecteurs d’entrée 12b et de sortie 13b faisant saillie de l’une des parois transversales 14b du coffrage 9b. Alternativement, les connecteurs d’entrée 12b et de sortie 13b font respectivement saillie des deux faces transversales 14b du coffrage 9b (non représenté).
[0057] A l’instar du premier mode de réalisation, les gaines 5b du tube en serpentin 2b sont destinées à être irradiées par des LEDs UV 60b solidaires des parois latérales du coffrage 9b. Cette structure en serpentin 2b présente l’avantage d’augmenter le trajet parcouru par l’eau à l’intérieur du coffrage 9b. A débit égal par rapport au système de désinfection 1 a du premier mode de réalisation, l’eau est donc exposée au rayonnement UV pendant un temps plus long, ce qui augmente de fait l’efficacité germicide du système de désinfection 1 b du deuxième mode de réalisation.
[0058] En référence à la figure 4, le système de désinfection 1 c de l’invention dans un troisième mode de réalisation va maintenant être décrit.
[0059] Selon une première alternative de ce troisième mode de réalisation, le système de désinfection 1 c comprend un tube de circulation 2c en matériau opaque métallique ou plastique présentant un haut degré de réflectivité à l’interface fluide/solide, par exemple en téflon. Ce tube de circulation 2c est par exemple cylindrique, est fermé à ces deux extrémités et forme le conduit de circulation 5c.
[0060] Par exemple, le conduit 5c est fermé à une extrémité par une simple paroi, et fermé à l’autre extrémité par une autre paroi 1 1 c dans laquelle sont intégrés les moyens d’irradiation 6c. Avantageusement, et comme cela est représenté sur la figure 4, le conduit 5c est fermé à ces deux extrémités par des parois 1 1 c comprenant respectivement des première 6c et deuxième parties 6’c des moyens d’irradiation.
[0061 ] Chaque partie 6c, 6’c des moyens d’irradiation est donc intégrée dans la paroi considérée 1 1 c, dont la forme est identique à la forme de la section transversale du tube 5c, et comprend une pluralité de LEDs UV 60c solidaires de cette paroi 1 1 c et orientées vers l’intérieur du conduit 5c, de manière à émettre un rayonnement UV dans l’eau circulant dans le conduit 5c.
[0062] En outre, de manière à étanchéifier le conduit 5c et les LEDs UV 60c, le système de désinfection 1 c comprend deux vitres transparentes en quartz 8c interposées respectivement entre la première partie des moyens d’irradiation 6c et l’une des extrémités du conduit 5c, et entre la deuxième partie des moyens d’irradiation 6’c et l’autre des extrémités du conduit 5c. Préférentiellement, chaque vitre 8c est solidaire à la fois de la paroi 1 1 c comprenant la partie 6c, 6’c considérée des moyens d’irradiation, et de l’extrémité considérée du conduit de circulation 5c.
[0063] Le système de désinfection 1 c comprend en outre au moins une entrée d’eau 3c à désinfecter et une sortie d’eau désinfectée 4c, formées par des connecteurs d’entrée 12c et de sortie 13c ménagés dans la paroi cylindrique du tube 2c pour permettre l’intégration du système de désinfection 1 c dans un système de traitement dynamique tel que décrit ci-dessus.
[0064] Le système de désinfection 1 c peut en outre comprendre au moins un élément d’optimisation (non représenté) du flux d’eau circulant à l’intérieur du conduit 5c. Ces éléments d’optimisation permettent d’optimiser la répartition du flux d’eau à l’intérieur du conduit 5c, de sorte que la vitesse du flux d’eau est égale en tout point de l’intérieur du conduit de circulation 5c. Ces éléments d’optimisation sont particulièrement nécessaires à cause des deux changements brutaux de direction empruntés par le flux d’eau d’une part entre l’entrée 3c et le conduit 5c, et d’autre part entre le conduit 5c et la sortie 4c, lesquels changements de direction génèrent des gradients de vitesses du flux dans le conduit 5c qui nuisent à l’uniformité de la désinfection, voire à l’efficacité de la désinfection car sans les éléments d’optimisation, le flux s’écoulerait trop rapidement dans certaines portions du conduit 5c.
[0065] Selon une seconde alternative de ce troisième mode de réalisation, le conduit 5c est réalisé dans un matériau transparent possédant également des propriétés réflectrices. Afin d’améliorer encore plus la réflectivité du conduit 5c au rayonnement UV, la face externe de la paroi cylindrique du conduit de circulation 5c peut-être recouverte au moins en partie d’une pièce réfléchissante 7c formée par une couche réfléchissant la lumière UV, pour renforcer les multiples réflexions de la lumière UV à l’intérieur du conduit de circulation 5c. L’avantage procuré par cette couche réfléchissante 7c, en augmentant encore plus le trajet optique parcouru par la lumière UV dans le conduit de circulation 5c, a été exposé en détail ci-dessus.
[0066] Optionnellement, et de manière avantageuse, le système de désinfection 1 a - 1 c selon les figures 1 , 3 et 4 peut comprendre un élément disposé à l’intérieur du conduit de circulation d’eau 5a - 5c et adapté pour être exposé à la fois aux irradiations UV émises par les LEDs UV 60a - 60c et à l’eau circulant dans le conduit 5a - 5c.
[0067] Cet élément comprend un matériau photocatalytique 17 qui est avantageusement un semi-conducteur à base d’oxyde de sulfure, par exemple du dioxyde de titane. Ces oxydes de sulfure présentent la particularité, lorsqu’ils sont exposés au rayonnement UV et à l’eau, d’émettre des radicaux libres, c’est-à-dire des ions hydroxydes OH , et du dioxygène actif par exemple sous forme de peroxyde d’hydrogène H2O2. Ces composés, produits par illumination du catalyseur aux UV lorsque ce catalyseur est au contact de l’eau, permettent l’occurrence de réactions d’oxydo-réductions bien connues qui permettent de dégrader des polluants comme les oxydes d’azote et les oxyde de soufre. En outre, il est également notoire que les radicaux libres et l’oxygène actif permettent de détruire les micro-organismes en dégradant leur membrane cellulaire.
[0068] Un tel dépôt photocatalytique est particulièrement réactif aux longueurs d’ondes comprises entre trois cent quatre-vingts nanomètres et quatre cent dix nanomètres. Ainsi, une partie des LEDs UV 60a du système de désinfection émettent à des longueurs d’ondes comprises entre deux cent cinquante et deux cent quatre-vingt-dix nanomètres - cet intervalle de longueurs d’ondes correspondant aux UVC étant particulièrement efficace pour détruire les microorganismes - et une autre partie des LEDs UV 60a émettent à des longueurs d’ondes comprises entre trois cent quatre-vingt nanomètres et quatre cent dix nanomètres - cet intervalle de longueurs d’ondes étant quant à lui particulièrement efficace pour l’activation du matériau photocatalytique. [0069] Cet élément photocatalytique 17, susceptible d’être intégré au système de désinfection 1 a - 1 c selon l’un quelconque des modes de réalisation décrits ci- dessus, peut être réalisé par un ou des dépôts en couche mince sur une grille métallique selon un procédé connu, par exemple par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma. Cette grille recouverte du dépôt catalytique est logée dans le conduit de circulation 5a - 5c et fixée aux parois dudit conduit, pour être exposée à la fois à l’eau circulant dans le conduit 5a - 5c et aux rayons UV émis par les LEDs UV 60a - 60c.
[0070] Alternativement, cet élément photocatalytique 17 se présente sous la forme d’une cartouche du type mousse de matériau photocatalytique. Cette cartouche poreuse est logée dans le conduit de circulation 5a - 5c et fixée aux parois dudit conduit, pour être exposée à la fois à l’eau circulant dans le conduit et aux rayons UV émis par les LEDs UV 60a - 60c.
[0071 ] Ainsi, par la combinaison de LEDS à différentes longueurs d’ondes, permettant la désinfection par irradiation ultraviolette et la désinfection par photocatalyse, le système de désinfection 1 a - 1 c de l’invention forme un moyen d’oxydation avancée des eaux grises.
[0072] Les modes de réalisation décrits ci-dessus ne sont nullement limitatifs, et des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre de l’invention. A titre d’exemple, le coffrage 9a - 9c peut avoir une autre forme, notamment en section transversale polygonale ou circulaire, pourvu que les LEDs UV 60a - 60c soient réparties dans le coffrage 9a - 9c en vis-à-vis du conduit de circulation d’eau 5a - 5c pour irradier l’eau circulant dans ce conduit de manière uniforme. De même, bien que le conduit de circulation 5a - 5c soit préférentiellement cylindrique, d’autre formes peuvent être envisagées.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Système de désinfection (1 a, 1 b, 1 c) d’eau par irradiation ultraviolette, comprenant au moins un moyen de circulation d’eau (2a, 2b, 2c) comportant au moins une entrée d’eau à désinfecter (3a, 3b, 3c), au moins un conduit transparent de circulation d’eau (5a, 5b, 5c) et au moins une sortie d’eau désinfectée (4a, 4b, 4c), le système de désinfection comprenant en outre des moyens d’irradiation ultraviolette (6a, 6b, 6c) de l’eau circulant dans le conduit (5a, 5b, 5c), et une pièce réfléchissante (7a, 7b, 7c) en matériau adapté pour réfléchir à l’intérieur dudit conduit (5a, 5b, 5c) les radiations ultraviolettes émises par les moyens d’irradiation (6a, 6b, 6c), laquelle pièce réfléchissante (7a, 7b, 7c) comprend au moins une première portion (71 a) en regard des radiations ultraviolettes incidentes (io) et au moins une deuxième portion (72a) en regard des radiations ultraviolettes réfléchies (ii) par la première portion de la pièce réfléchissante (7a, 7b, 7c), caractérisé en ce que le système de désinfection (1 a - 1 c) comprend au moins une vitre transparente (8a, 8b, 8c) interposée de façon étanche entre les moyens d’irradiation ultraviolette (6a, 6b, 6c) et le moyen de circulation d’eau (2a, 2b, 2c) pour étanchéifier les moyens d’irradiation ultraviolette (6a, 6b, 6c).
2. Système de désinfection (1 a, 1 b, 1 c) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la pièce réfléchissante (7a, 7b, 7c) entoure périmétriquement le conduit de circulation (5a, 5b, 5c), et comprend le cas échéant des ajourages (70a, 70b) pour permettre le passage des radiations incidentes émises par les moyens d’irradiation ultraviolette (6a, 6b) au travers de ladite pièce (7a, 7b).
3. Système de désinfection (1 a, 1 b) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’il comprend un coffrage (9a, 9b), au moins un tube transparent (2a, 2b) comprenant un conduit de circulation (5a, 5b) logé dans le coffrage (9a, 9b) et deux extrémités formant respectivement entrée d’eau à désinfecter (3a, 3b) et sortie d’eau désinfectée (4a, 4b), en ce que les moyens d’irradiation ultraviolette (6a, 6b) sont solidaires du coffrage (9a, 9b) de sorte que lesdits moyens d’irradiation (6a, 6b) sont en regard du conduit de circulation d’eau (5a, 5b), en ce qu’il comprend au moins une vitre transparente (8a, 8b) solidaire du coffrage (9a, 9b) et disposées de manière étanche entre la paroi du conduit de circulation (5a, 5b) et les moyens d’irradiation (6a, 6b), et en ce que la pièce en matériau réfléchissant (7a, 7b) entoure circonférentiellement le conduit de circulation d’eau (5a, 5b) et est ajourée pour permettre le passage de radiations ultraviolettes dans le conduit de circulation d’eau (5a, 5b).
4. Système de désinfection (1 a) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le conduit de circulation (5a) est une gaine rectiligne en quartz et en ce que l’entrée d’eau (3a) comprend au moins un diffuseur (10a) adapté pour uniformiser le flux d’eau (F) à l’intérieur de la gaine rectiligne (5a), lequel diffuseur (10a) est formé par une superposition de troncs de cônes (100a, 101 a, 102a) dont les petites bases respectives sont concentriques et dont les faces courbes (103a, 104a, 105a) sont radialement espacées pour permettre le passage d’eau entre les troncs de cônes adjacents (100a, 101 a, 102a).
5. Système de désinfection (1 b) selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le moyen de circulation (2b) forme un serpentin à l’intérieur du coffrage (9b) pour augmenter le trajet parcouru par l’eau circulant dans ledit moyen de circulation (2b) et sa durée d’irradiation par les moyens d’irradiation ultraviolette, le moyen de circulation (2b) comprenant une pluralité de gaines rectilignes en quartz (5b) disposées parallèlement entre elles à l’intérieur du coffrage (9b).
6. Système de désinfection (1 c) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen de circulation (2c) est formé par un tube (5c), en ce que l’entrée d’eau à désinfecter (3c) et la sortie d’eau désinfectée (4c) sont ménagées dans la paroi du tube de circulation (5c), en ce que les moyens d’irradiation (6c) sont disposés au moins à l’une des extrémités du tube de circulation (5c), en ce qu’il comprend au moins une vitre transparente (8c) disposée de manière étanche entre les moyens d’irradiation (6c) et l’extrémité considérée du tube de circulation (5c), et en ce que la pièce en matériau réfléchissant (7c) comprend une couche recouvrant au moins en partie la face externe de la paroi du tube de circulation (5c).
7. Système de désinfection (1 a - 1 c) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un moyen d’évaluation de la transparence de l’eau circulant dans le conduit (5a - 5c) et des moyens de commande aptes à piloter ledit moyen d’évaluation, lesquels moyens de commande sont aptes à modifier la puissance d’irradiation des moyens d’irradiation ultraviolette (6a - 6c) en fonction de la transparence de l’eau évaluée par le moyen considéré.
8. Système de désinfection (1 a - 1 c) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comprend des moyens de communication sans fil et en ce que les moyens de commande sont déportés pour permettre le contrôle et/ou la surveillance à distance dudit système de désinfection (1 a - 1 c).
9. Système de désinfection (1 a - 1 c) selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce qu’il comprend des moyens de détermination du débit d’eau traversant le moyen de circulation (2a, 2b, 2c) qui sont électriquement reliés aux moyens de commande, lesquels moyens de commande sont aptes à piloter le système de désinfection (1 a - 1 c) en fonction du débit d’eau traversant le moyen de circulation (2a - 2c).
10. Système de désinfection (1 a - 1 c) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d’irradiation ultraviolette (6a - 6c) comprennent une pluralité de diodes électroluminescentes (60a - 60c) émettant de la lumière ultraviolette dans un intervalle de longueurs d’ondes comprises entre deux cent cinquante nanomètres et quatre cent dix nanomètres.
1 1 . Système de désinfection (1 a - 1 c) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend un élément disposé dans le conduit (5a - 5c) de façon à être exposé à la fois aux radiations ultraviolettes émises par les moyens d’irradiation (6a - 6c) et à l’eau circulant dans le conduit (5a - 5c), lequel élément comprend un matériau photocatalytique du type dioxyde de titane.
12. Système dynamique de traitement de l’eau potable, comprenant un système de désinfection (1 a - 1 c) selon l’une quelconque des revendications 1 à 1 1 et un dispositif de pompage d’eau relié à l’entrée d’eau à désinfecter (3a - 3c) ou à la sortie d’eau désinfectée (4a - 4c) du système de désinfection (1 a - 1 c).
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