Ozone ou UV pour la désinfection de l'eau potable

Les UV pour l'eau potable sont généralement spécifiés à 30–40 mJ/cm² à 254 nm, en fin de vie des lampes et avec une marge pour l'encrassement. La dose est délivrée en quelques secondes ; le temps de contact n'est pas une variable de conception au même titre que pour l'ozone. Les variables clés sont le débit, la transmittance UV, la turbidité et le rendement des lampes.

Pour l'eau potable, l'ozone est généralement dosé à 1–3 mg/L avec 5–15 minutes de contact. Le rinçage des bouteilles utilise 2–4 mg/L. La dose doit couvrir la demande en ozone de l'eau, plus le résiduel nécessaire à la désinfection. Le CT, produit du résiduel dissous et du temps de contact en mg·min/L, est l'indicateur de conception. Une tour de 5 m³ à 10 m³/h donne un temps nominal de 30 minutes ; un résiduel de 0.4 mg/L après demande donne un CT de 12 mg·min/L.

L'ozone. C'est un oxydant fort qui décompose les composés organiques colorants, détruit de nombreux composés responsables du goût et des odeurs, et convertit le fer et le manganèse solubles en particules qu'un filtre à média multicouche peut retenir. L'étape d'oxydation doit être suivie d'une filtration ; l'ozone seul transforme les métaux mais n'élimine pas les solides formés. Les doses typiques pour l'élimination du fer et du manganèse commencent à 1–3 mg/L, déterminées par la demande stœchiométrique plus la demande organique.

Les UV n'ont aucun effet sur la couleur, le goût, le fer ou le manganèse aux doses utilisées pour la désinfection. Ils ne peuvent pas remplacer une étape d'oxydation ni compenser un filtre qui n'élimine pas les particules oxydées. Si le problème est esthétique ou métallique plutôt que microbiologique, les UV sont le mauvais outil, quelle que soit la taille du réacteur.

Les UV ne laissent aucun résiduel. La protection s'arrête à la sortie du réacteur : tout micro-organisme introduit dans le réservoir, la boucle de recirculation ou un bras mort peut se développer sans autre inhibition. C'est pourquoi un système UV repose sur un stockage hygiénique : réservoir étanche, évent hydrophobe de 0.2 µm, fond conique assez court pour éviter la stratification, et aucun bras mort plus long que trois diamètres de tuyau.

L'ozone laisse un résiduel de courte durée, généralement 0.2–0.5 mg/L dans le réservoir, avec une demi-vie de 20–30 minutes dans une eau claire à 20 °C. Cela suffit à protéger un réservoir et une boucle en recirculation, mais pas un long réseau de distribution. Surveillez l'ozone dissous ou l'ORP, et ne supposez pas que le résiduel atteint une branche qui ne circule pas. Pour le dernier mètre, on ajoute souvent des UV au point d'usage.

Les UV à 254 nm ne produisent aucun sous-produit de désinfection connu aux doses de l'eau potable, car ils n'ajoutent aucun produit chimique. Les risques pratiques sont électriques, optiques et liés à la maintenance : ne jamais regarder une lampe sous tension, manipuler les gaines de quartz avec précaution et remplacer lampes et gaines selon le calendrier. Les UV n'éliminent ni les nitrates, ni l'arsenic, ni d'autres contaminants dissous ; ils ne peuvent donc pas corriger un problème chimique de qualité de l'eau.

L'ozone peut former du bromate en présence de bromure, et le bromate est réglementé dans de nombreuses normes d'eau potable. Vérifiez la concentration en bromure et la dose d'ozone avant la conception, et confirmez le résultat bromate dans l'eau traitée. L'ozone est aussi un risque professionnel : la salle du générateur doit être ventilée et équipée d'une détection d'ozone, et l'évent de la tour de contact doit comporter un destructeur de gaz d'échappement. Ne jamais rejeter de gaz contenant de l'ozone dans un espace occupé.

Oui, et cette combinaison est courante dans les usines d'embouteillage et les installations d'eau potable de bâtiment. L'ozone est dosé dans la boucle de recirculation du réservoir de stockage pour oxyder les composés organiques et maintenir un résiduel ; les UV sont installés au point d'usage pour protéger le dernier mètre de tuyauterie sans ajouter de résiduel à l'eau potable. L'ordre compte : d'abord l'ozone, puis le stockage, puis les UV, afin que les UV voient une eau à faible demande en oxydant.

Une erreur fréquente consiste à placer les UV avant le réservoir de contact ozone. L'ozone présent dans l'eau absorbe la lumière à 254 nm : la dose UV chute même si le rendement des lampes est normal. Une autre consiste à désinfecter à l'ozone puis à installer un filtre à charbon en aval sans maîtriser le lit de charbon ; le charbon élimine le résiduel et peut favoriser la croissance bactérienne s'il n'est pas entretenu.

Partez du problème de l'eau, pas de l'équipement. Si le risque est microbiologique et l'eau claire, les UV sont plus simples, ne laissent aucun résiduel et ne nécessitent aucune tour de contact. Si l'eau présente de la couleur, du goût, du fer ou du manganèse, ou si un réservoir et une boucle doivent être protégés, l'ozone en fait davantage. Si les deux cas se présentent, utilisez les deux dans le bon ordre.

Les UV sont électriquement simples mais comportent des consommables : lampes à 8,000–9,000 heures, gaines de quartz, capteurs et cartouches. L'ozone comprend un générateur, une alimentation en air ou en oxygène, une tour de contact, un destructeur de gaz d'échappement et davantage d'instrumentation. L'ozone demande généralement plus d'espace, plus de compétences de maintenance et plus de gestion de la sécurité ; les UV exigent généralement une eau plus claire et une routine rigoureuse de remplacement des lampes et des gaines.

Aucun des deux choix n'est définitif. Une installation peut commencer par les UV pour une eau de réseau claire et ajouter l'ozone plus tard si la ressource change ou si un réservoir est ajouté. Concevez la tuyauterie avec des points de prélèvement futurs et un by-pass, afin que la seconde barrière puisse être ajoutée sans couper la conduite principale. L'analyse d'eau doit être répétée après tout changement de ressource, car le choix de désinfection suit l'eau, et non l'inverse.