par Jim Fraser, CTO, Systèmes RK2 Inc
L'une des tâches principales de l'équipe de vente et de marketing de RK2 en ce qui concerne les systèmes de traitement de l'eau UltraViolet (UV) est la formation des clients. "Pourquoi donc?" tu peux demander. Malheureusement, alors que le concept de traitement UV paraît simple, l'application réelle de la technologie est tout sauf. En réalité, les fournisseurs OEM compétents prennent grand soin de s'assurer que le client est en mesure de répondre à ses besoins de traitement réels, dans tous les scénarios opérationnels pratiques, aujourd'hui, et à mesure que le système vieillit.
Dans de nombreux cas, un client potentiel peut remarquer qu'un devis pour un produit UV peut arriver à un coût nettement plus élevé que celui d'un autre. Bonnes nouvelles, droit? L'enchère la plus basse l'emporte ! Bien, peut-être que l'entreprise qui a proposé l'offre la plus basse l'emporte, mais le vrai perdant peut être le client.
Dans l'industrie du traitement UV, comme dans beaucoup d'autres, ce sont les facteurs cachés ou inconnus qui peuvent avoir un impact considérable sur le fait que votre système délivre réellement la dose d'UV prévue, ou "traitement", ou pas. En réalité, Le traitement de l'eau par UV est une technologie si complexe que l'US-EPA et d'autres organismes de réglementation dans le monde ont standardisé les réglementations de dimensionnement et d'application pour l'eau potable et les eaux usées municipales.
Bien que l'aquaculture ne respecte pas les réglementations en soi (il existe des applications aquacoles réglementées dans certains pays), Les fournisseurs OEM compétents utilisent ces réglementations comme lignes directrices pour s'assurer que le client bénéficie du traitement dont il a besoin lors de l'achat de son système UV, afin d'assurer une protection adéquate de ses investissements à tout moment.
Traitement UV – Notions de base sur les UV-C et la dose UV
Comme pour toute technologie, les connaissances fondamentales sont essentielles pour comprendre les produits que vous achetez. En tant que client, être un expert dans une technologie donnée n'est pas requis. Cependant, plus vous avez de connaissances, plus vous avez de chances d'être un client satisfait. À cette fin, il peut être utile d'expliquer certains des principaux domaines d'intérêt en ce qui concerne le traitement de l'eau par UV :
Il y a quatre parties principales du spectre UV :les UV-A et UV-B peuvent traverser l'atmosphère terrestre. Les UV-C et les UV-Vide sont bloqués par l'atmosphère terrestre.
Lors de la désinfection, seuls les UV-C sont généralement utilisés. La quantité de lumière UV-C émise par une source lumineuse est appelée « intensité de la lampe ». Ceci est généralement répertorié en mW/cm2. Les UV-C pour la désinfection ne sont généralement mesurés qu'à la longueur d'onde de 254 nm et ne sont pas visibles à l'œil nu.
La dose UV est assez facile à comprendre. C'est l'intensité de la lampe (mW/cm2) x temps. Les unités de dose sont généralement indiquées en mJ/cm2. Les lampes avec une intensité UV-C plus élevée peuvent avoir les organismes cibles exposés à la lumière pendant une période plus courte que les lampes de puissance inférieure, pour la même dose globale. Ils sont tous deux égaux en efficacité; si la dose finale délivrée est la même.
Contrairement aux croyances populaires, Les UV-C ne sont pas utilisés pour "tuer" les organismes aux doses couramment prescrites. Les organismes sont inactivés par les UV et ne sont pas capables de se reproduire - une bactérie nocive qui ne peut pas se reproduire ne fait pas de mal.
Il se trouve que l'énergie photonique UV-C a la capacité d'inactiver les organismes sur une large gamme du spectre, avec 262 nm étant au sommet de cette courbe. Plus la longueur d'onde de l'énergie lumineuse est proche de 262 nm, plus les photons sont efficaces lors de l'inactivation. La plage de longueurs d'onde acceptée pour la désinfection est généralement de 220 nm à 280 nm. D'accord, alors maintenant nous savons que les UV-C, notamment à 254 nm, peut inactiver les organismes. Mais tous les organismes ont-ils besoin de la même dose pour être inactivés ? Non, ils ne. La figure 1 répertorie certaines « courbes dose-réponse » courantes des organismes préoccupants.
Le faisceau collimaté est un appareil de laboratoire conçu pour délivrer des doses précises aux échantillons de l'organisme en question. Les courbes dose-réponse sont générées en exposant les organismes préoccupants à diverses doses. La dose, en mJ/cm2, qui a été utilisé pour réduire la quantité d'organismes de manière logarithmique, est alors déterminé.
Un organisme viable, ou non inactivé, est identifié après exposition, comme il se reproduit. Les organismes inactivés ne se reproduisent pas. En comparant l'organisme inactivé à l'organisme encore actif, nous pouvons comprendre la réduction des organismes viables dans notre eau. Par exemple, si un litre d'eau en avait 10, 000 organismes cibles viables et vous avez obtenu une réduction de trois logs, vous auriez maintenant 10 organismes viables - 10, 000 à 1, 000 (un journal) à 100 (deux journaux) à 10 (trois journaux).
Traitement UV – Application des photons
Maintenant que vous comprenez les UV-C, Réduction de la dose UV et log, nous discuterons des sources lumineuses du système UV. Vous devez être conscient de certains facteurs clés lors de la sélection d'un type de lampe spécifique dans un système de traitement UV.
Le mercure est utilisé en toute sécurité dans les lampes UV depuis plus de cent ans. En réalité, il est très probable que l'eau que vous buvez tous les jours, que ce soit d'un robinet ou d'une bouteille, a été traité par un système UV. Le mercure est utilisé dans les lampes car le mercure émet des photons, principalement à la longueur d'onde de 254 nm (nm est une forme abrégée pour nanomètre) lorsqu'elle est excitée par une décharge électrique - et cette émission de 254 nm est juste à côté du pic d'inactivation microbiologique pour la plupart des organismes préoccupants.
Il existe deux familles de lampes à base de mercure utilisées en désinfection - les lampes monochromatiques qui émettent principalement à 254 nm, et des lampes polychromes qui émettent avec un large spectre, où la plage de longueurs d'onde de désinfection utilisable est de 220 nm à 280 nm. Basse pression, Les lampes à basse pression et à haut rendement et les lampes à amalgame sont toutes considérées comme monochromatiques. Les lampes à moyenne pression sont considérées comme polychromes.
L'efficacité de la lampe est négligée par de nombreuses personnes, cependant, si la consommation électrique est importante pour vous, vous voudrez peut-être considérer ce facteur. L'efficacité de la lampe est le rapport de la quantité de sortie UV-C de la lampe, par rapport à l'entrée électrique. L'efficacité peut aller d'environ 35 % ou plus pour certaines sources lumineuses, jusqu'à quelques pour cent pour les autres.
Sources lumineuses
Il existe trois principaux types de sources lumineuses utilisées dans le traitement de l'eau par UV en aquaculture :
Lampes à haut rendement basse pression ou basse pression - Ce sont les lampes les plus efficaces à environ 35%, ou même plus. Cependant, ces lampes sont également de puissance relativement faible, donc plus de lampes sont nécessaires pour une application donnée.
En outre, ces lampes sont plus sensibles aux changements de température de l'eau – les températures de l'eau doivent être prises en compte par les concepteurs du système. Ce type de lampe est généralement très fiable. Ces lampes sont considérées comme monochromatiques, car la sortie UV-C utile est presque entièrement à 254 nm. Ces lampes aiment fonctionner à environ 40°C pour une puissance maximale.
Lampes à amalgame - Ce sont les principales lampes « à utiliser » dans de nombreux systèmes de traitement. En plus d'un rendement élevé dans la plage de 33 à 35 pour cent, ils ont une intensité relativement élevée, et une grande fiabilité. Ces lampes aiment fonctionner à environ ~110 °C pour une puissance maximale. Tous ces facteurs permettent une gestion efficace, conception du système thermiquement stable et relativement compacte.
Lampes à moyenne pression (haute pression) – Simplification excessive, Les lampes à moyenne pression sont essentiellement des lampes à basse pression contenant plus de mercure et alimentées par des courants et des tensions beaucoup plus élevés. Lorsque les lampes au mercure sont surchargées, ils ne brillent plus, ils créent un arc.
Ces arcs émettent principalement à 254 nm, mais émet également de nombreuses autres longueurs d'onde. Certaines de ces longueurs d'onde se situent dans la plage utile de 220 nm à 280 nm. Vous vous souvenez de notre courbe d'inactivation ? À 254 nm, ces lampes ne sont efficaces qu'à environ 8%, cependant, si l'on considère la plage de 220 à 280 nm pour l'inactivation, ils sont efficaces à environ 11 %.
En outre, les lampes à moyenne pression aiment fonctionner à environ 600 à 900°C. C'est très chaud. Également, ces lampes fonctionnent à des tensions et des courants plus élevés, ce qui, encore une fois, peut créer des défis pour les concepteurs de systèmes. Alors pourquoi les utiliser me demanderez-vous ? Ils sont très puissants pour une longueur d'arc de lampe donnée.
Aucune autre lampe de traitement de l'eau ne peut égaler les lampes à moyenne pression en intensité brute. Une lampe très intense peut signifier un système qui a très peu de lampes et qui est très compact. Ils gaspillent beaucoup plus d'énergie électrique que les autres types de lampes, cependant, et sont beaucoup plus difficiles à concevoir pour être fiables.
Conception du système
Alors maintenant que nous savons que la dose est l'intensité x le temps, et nous comprenons les sources lumineuses, nous pouvons concevoir notre système, droit?
Sorte de.
La dose peut être délivrée de différentes manières. Une faible intensité du système (peu de lampes) et avec un faible débit permet d'atteindre la dose cible. Cependant, si un débit plus élevé est requis, une plus grande intensité est requise pour obtenir la même dose, car l'organisme ciblé est généralement dans le système UV pendant une période de temps plus courte. Nous pouvons soit ajouter plus de lampes, soit sélectionner une lampe plus puissante. Alors maintenant, nous pouvons sélectionner le meilleur type de lampe, et le nombre de lampes nécessaires, afin d'atteindre la dose requise de la manière la plus fiable, moyen peu coûteux et pratique possible?
Mais, non, nous ne pouvons pas encore.
Nous devons d'abord prendre en compte d'autres facteurs, comme l'UVT ou la transmission lumineuse de l'eau à la longueur d'onde des lampes à – 254 nm. La transmission de la lumière visuelle n'est pas UVT.
UVT, Qu'est-ce que c'est?
Transmission UltraViolet, généralement appelé UVT, est le pourcentage de lumière à 254 nm qui peut traverser une couche d'eau de 1 cm de l'eau en question. Bien que de nombreux facteurs puissent affecter la conception du système, UVT est probablement le facteur le plus mal compris, et l'une des plus grandes influences sur la conception du système. C'est aussi l'un des facteurs les plus importants qui, s'il n'est pas déterminé et comptabilisé avec précision, peut empêcher le système UV de délivrer la dose requise. Les UVT sont essentiellement la mesure de la quantité d'autres éléments dans l'eau absorbant les UV-C. Si ces UV-C sont absorbés par des organismes non ciblés, il ne peut pas faire le travail. Les UVT sont mesurés avec un appareil de mesure spécialisé.
Voici une analogie approximative - Si vous essayez de lire une affiche juste devant vous la nuit, mais la lumière vient de l'autre côté de ta cour du haut d'un lampadaire, vous aurez besoin d'une certaine quantité de lumière visible pour pouvoir le lire. Si, cependant, il y a en plus un léger brouillard présent, vous aurez besoin de beaucoup plus de lumière pour être émise. Le brouillard empêche votre source lumineuse de faire le travail prévu - vous avez besoin de plus de lumière pour accomplir la même tâche.
La turbidité n'est pas UVT
Bien que la turbidité puisse affecter les UVT, elle est liée à la transmission de la lumière visible; rappelles toi, L'UVT n'est lié qu'à la transmittance des photons dans l'eau à 254 nm. Même l'eau visuellement claire peut avoir un faible UVT, en fonction des contaminants présents.
EOLL, pas un autre acronyme !
Comme mentionné, lors de la conception d'un système UV, la puissance de la lampe est utilisée pour déterminer la dose. Les fournisseurs expérimentés et avisés conçoivent toujours leurs systèmes UV en fonction du rendement de la lampe à la fin de vie de la lampe (EOLL) répertoriée, qui est décrit en heures lampe. Un 12, lampe de 000 heures, par exemple, a sa sortie UV-C mesurée à ce moment-là à des fins de conception et de dimensionnement du système.
En concevant un système UV avec des valeurs de sortie EOLL UV-C, l'ingénieur est alors sûr que la lampe, et donc le système, livrera toujours le minimum, ou plus, l'intensité et la dose subséquente requise.
Au-delà de la durée de vie nominale de la lampe, la dose requise peut ne pas être satisfaite car la sortie UV-C de la lampe sera inférieure à celle requise. Typiquement, La sortie de la lampe UV-C à la fin de la durée de vie de la lampe est d'environ 80 à 90 pour cent, par rapport à une lampe neuve. Ce nombre n'est cependant pas très important car la conception du système en tient compte - vous aurez toujours l'intensité requise, ou plus, si vous changez vos lampes en fin de vie. La dégradation de la sortie UV-C est considérée comme assez linéaire sur la durée de vie de la lampe.
Il faut se méfier! Un devis système qui arrive avec très peu de lampes, par rapport à d'autres citations, n'est probablement pas conçu en tenant compte de la fin de vie de la lampe. Cela signifie que, alors que vous pouvez recevoir la dose appropriée au début de la durée de vie de la lampe, dès que les heures s'accumulent sur les lampes et que le rendement commence à baisser, votre système ne fournira pas la dose requise !
Si vous avez ciblé une réduction de trois logs d'un organisme spécifique, vous la recevrez lorsque les lampes seront neuves, mais dès que les lampes vieilliront, vous fournirez moins que cette exigence. Les systèmes avec EOLL pris en compte délivreront toujours la dose minimale requise ou plus.
Encrassement
L'encrassement est ce qui arrive au manchon de la lampe à quartz. Il peut être biologique ou minéral. Si vous ne réparez pas votre système comme requis, vous réduisez efficacement votre intensité UV-C appliquée car elle ne peut pas atteindre l'eau.
Les concepteurs de systèmes raisonnés ajoutent un petit facteur d'encrassement à la taille du système afin que l'eau des clients reçoive la dose appropriée lorsque les manchons sont légèrement encrassés entre les cycles de maintenance.
Donc, quelles sont les informations requises lors de la commande d'un système de traitement UV ?
Ton application – Passe unique, multi-passes (recirculation), etc.
Débits - Normal, Pic, avez-vous des moments sans flux?
Cibles – Organismes préoccupants, Exigences de dose délivrée par UV-C
La qualité d'eau – UVT, turbidité
La température de l'eau – Minimum et maximum requis et présents
Emplacement d'installation - À l'intérieur, en plein air, disponibilité de l'espace pour la maintenance, c'est-à-dire le retrait de la lampe
Orientation de la lampe – Verticale ou horizontale.
Les informations ci-dessus sont les informations de base nécessaires pour concevoir un système UV pour votre application. Votre fournisseur aura également d'autres questions auxquelles il pourra vous aider à répondre et vous aidera également à comprendre le « pourquoi » derrière la conception de votre système - ainsi que le « quoi ».
Orientation client des systèmes RK2 - Précédemment, nous avons discuté de la façon de dimensionner et de concevoir correctement un système de traitement UV. RK2 peut également vous aider à déterminer, clarifier et consolider les facteurs qui conduiront à la conception du système. Saviez-vous que bon nombre de ces facteurs peuvent changer tout au long de l'année ? On veille à ce que vous, le consommateur, aura un système UV qui protège votre investissement.
Mais qu'en est-il du service et de l'assistance ? L'une des clés d'un marché client satisfait est l'accompagnement après la vente. Qu'il s'agisse d'assistance à la maintenance, pièces détachées ou simplement des conseils sur l'utilisation et l'entretien de votre système UV, un bon fournisseur sera toujours là en temps opportun pour vous aider.
L'aquaculture est ce que nous savons – Les gens de RK2 sont très compétents et expérimentés en ce qui concerne l'aquaculture et les systèmes de traitement UV. L'expérience compte chez un fournisseur. Tirez-en parti.
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