UV et ozone pour l'eau potable : guide complet

Aucune étape à elle seule n'élimine tout. La filtration sur sable traite les particules, le charbon traite le chlore et les matières organiques dissoutes, l'adoucissement traite la dureté et l'osmose inverse traite les sels dissous. L'UV et l'ozone inactivent les micro-organismes mais laissent des résidus différents. Savoir quelle étape traite quel contaminant évite l'erreur fréquente d'ajouter un second filtre à charbon alors que le vrai problème est le nitrate, ou d'ajouter une étape UV alors que le vrai problème est une turbidité qui masque la lampe.

La turbidité est le paramètre amont le plus important pour la désinfection. Au-dessus de 1 NTU, les particules protègent les micro-organismes des rayons UV et consomment l'ozone avant qu'il ne les atteigne. La plupart des systèmes UV pour l'eau potable exigent donc une cartouche de 5 µm et une turbidité inférieure à 1 NTU, et de nombreux concepteurs visent moins de 0.5 NTU. Un réacteur UV doté d'une lampe propre mais alimenté par une eau chargée délivre une dose sur le papier, pas dans l'eau.

La pratique de l'eau potable utilise couramment 30–40 mJ/cm² à 254 nm, valeur déclarée en fin de vie de lampe et après déduction d'une marge d'encrassement. Les bactéries ont besoin de moins, les virus généralement de plus, et les kystes de protozoaires comme Cryptosporidium sont inactivés à des doses UV relativement faibles mais nécessitent tout de même un réacteur validé. Les réseaux soumis à réglementation peuvent exiger un abattement logarithmique précis et un protocole de validation défini.

L'UV est la bonne barrière lorsque l'eau est claire et que le risque est microbiologique au point d'utilisation. Il n'ajoute rien à l'eau et ne laisse aucun résidu, ce qui convient à l'embouteillage, aux boissons, à la restauration et aux boucles d'eau potable des bâtiments. C'est la mauvaise barrière lorsque l'eau est turbide, lorsque le réservoir et la boucle doivent être protégés, ou lorsque la couleur, le fer et le manganèse doivent être oxydés ; dans ces cas, l'ozone ou une combinaison est plus approprié.

L'eau potable utilise généralement 1–3 mg/L d'ozone, avec un temps de contact de 5–15 minutes. Le rinçage des bouteilles utilise 2–4 mg/L. La dose est déterminée par la demande en ozone de l'eau, et non par une valeur unique : les matières organiques, le fer, le manganèse et les nitrites consomment l'ozone avant qu'il n'agisse sur les micro-organismes. Mesurez la demande par un essai au banc, puis confirmez le résidu dissous à la sortie de la tour de contact.

Le CT est le produit de la concentration d'ozone dissous et du temps de contact, généralement exprimé en mg·min/L. Un mg/L maintenu pendant dix minutes donne un CT de 10. Le CT qui compte est celui calculé sur le résidu après la demande, et non la dose à l'injecteur. Par exemple, une tour de 5 m³ à 10 m³/h donne un temps de contact nominal de 30 minutes ; un résidu de 0.4 mg/L après la demande donne un CT de 12 mg·min/L.

L'ozone se décompose rapidement : typiquement en 20–30 minutes dans une eau claire à 20 °C, et plus vite en cas de forte demande en matières organiques ou en métaux. C'est pourquoi il est produit sur site et dosé en continu. Pour protéger le stockage, faites recirculer l'eau du réservoir dans le contacteur à ozone et surveillez l'ORP ou l'ozone dissous, en maintenant un résidu d'environ 0.2–0.5 mg/L. En présence de bromure, contrôlez la formation de bromate.

Choisissez l'UV lorsque l'eau est claire, que le risque est microbiologique au robinet et qu'aucun résidu n'est souhaité. Choisissez l'ozone lorsque l'eau doit être oxydée, que le réservoir de stockage et la boucle de recirculation doivent être protégés, ou que la couleur, le goût, le fer et le manganèse doivent être traités. Certaines installations utilisent les deux : l'ozone pour la boucle du réservoir et l'UV au point d'utilisation, car l'ozone protège la masse d'eau tandis que l'UV protège le dernier mètre.

Le perméat d'osmose inverse n'a aucun résidu de chlore : tout micro-organisme pénétrant dans le réservoir ou la tuyauterie peut s'y déposer et former un biofilm. Un réservoir ventilé vers une pièce poussiéreuse, vidangé par un bras mort ou maintenu à 30 °C est un meilleur incubateur qu'une conduite d'eau brute. La plupart des contaminations après traitement apparaissent après la membrane, et non avant, ce qui explique pourquoi l'hygiène du stockage importe plus que l'osmose inverse elle-même.

Prévoyez un fond conique ou incliné, un trop-plein étanche avec grille anti-insectes, un filtre de ventilation hydrophobe de 0.2 µm, une boule de pulvérisation et aucun bras mort de plus de trois diamètres de tuyau. Limitez le stockage à un jour ou moins. Faites recirculer l'eau à travers l'UV, ou maintenez 0.2–0.5 mg/L d'ozone et surveillez l'ORP. Nettoyez et désinfectez les réservoirs tous les 3–12 mois, ainsi qu'après toute intervention de maintenance.

Prélevez l'échantillon à la source, et non en aval d'un adoucisseur existant, et précisez si la source est l'eau du réseau, un forage, une rivière, un lac ou de l'eau livrée par camion-citerne. Le rapport de laboratoire doit couvrir le TDS, la conductivité, le pH, l'alcalinité, la dureté, le calcium, le magnésium, le sodium, les chlorures, les sulfates, les nitrates, le fer, le manganèse, l'arsenic, la silice, le COD, la turbidité et le nombre de bactéries. Des prélèvements saisonniers sont nécessaires lorsque la source varie.

Les données du site comptent autant que la chimie : heure de pointe, volume journalier, heures de fonctionnement, alimentation électrique, évacuation, taille de la salle, température ambiante, volume de stockage, matériau des tuyaux et règles de rejet. Un devis fondé sur le seul volume journalier sous-dimensionne généralement le prétraitement et la barrière finale, car tous deux sont déterminés par le débit de pointe et la qualité d'eau la plus défavorable, et non par la moyenne annuelle.

Les exigences contraignantes sont celles du marché de destination. Les normes d'eau potable diffèrent par leurs listes de paramètres, leurs limites et la fréquence de surveillance, et un système conçu pour un pays n'est pas automatiquement conforme dans un autre. Les Directives de l'OMS relatives à la qualité de l'eau potable constituent une référence technique utile lorsqu'une norme nationale est en cours d'élaboration, mais elles ne remplacent pas la réglementation locale.

La conformité se démontre en testant l'eau traitée, pas par l'étiquette de l'équipement. Nous ne revendiquons pas de certification de potabilité ni d'autorisation sanitaire pour ces systèmes. L'usine travaille selon ISO 9001 et détient la certification CE pour les équipements exportés, mais ce sont des certificats de qualité et de sécurité des produits, et non des approbations pour l'eau potable. Toute approbation de matériau ou tout rapport d'essai local doivent être obtenus pour le marché de destination.

Avant l'expédition, convenez des essais de réception : capacité à la température de conception, conductivité du perméat, dose UV ou résidu d'ozone, et un échantillon bactériologique lorsque la réglementation locale l'exige. Après l'installation, répétez les essais sur l'eau du site et conservez les résultats avec le journal d'exploitation.