COMMENT CHOISIR LE BON SYSTÈME DE DÉSINFECTION UV POUR LES SYSTÈMES D'AQUACULTURE À RECIRCULATION (RAS)

L'aquaculture est le secteur de production alimentaire qui connaît la croissance la plus rapide au monde selon le rapport de l'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture (FAO). Le rapport de la FAO indique que d'ici 2030, le monde mangera 20 pour cent de poisson de plus qu'en 2016. D'ici là, la production aquacole devrait atteindre 109 millions de tonnes, soit un taux de croissance de 37 pour cent par rapport à 2016.

Cela conduira à une aquaculture terrestre croissante, y compris l'élevage dans des systèmes d'aquaculture en recirculation (RAS). Le RAS jouera un rôle encore plus important dans l'avenir de l'aquaculture car il est capable de :

·Minimiser les menaces de fuite de poissons d'élevage

·Améliorer le contrôle des maladies et des parasites

·Créer une meilleure gestion de la qualité de l'eau (température, taux d'oxygène, teneur en éléments nutritifs et en matières en suspension)

·Améliorer le contrôle des rejets de nutriments dans l'environnement

Les poissons poussant dans des environnements contrôlés dans des réservoirs, souvent à des densités élevées, fixent des exigences élevées en matière de qualité de l'eau et de performances des équipements.

Dans les systèmes d'aquaculture en recirculation (RAS), la sécurité microbiologique de l'eau d'alimentation est cruciale pour garantir qu'aucune maladie n'est introduite dans l'environnement contrôlé, car elle constitue une menace énorme pour la production à haute valeur ajoutée qui peut entraîner des pertes économiques importantes. Une méthode de désinfection couramment utilisée pour protéger l'approvisionnement en eau d'admission est la désinfection aux ultraviolets (UV), en raison de ses nombreux avantages.

Voici cinq facteurs clés pour vous aider à choisir le bon système de désinfection UV

1. Assurer une pré-filtration suffisante avant le traitement UV

La désinfection UV est une méthode extrêmement efficace contre les micro-organismes pathogènes. Cependant, dans de nombreux cas, les UV nécessitent une préfiltration suffisante avant le traitement UV, pour filtrer les particules et les solides plus gros qui pourraient créer un effet d'ombrage (blindage) pour les micro-organismes potentiellement nocifs, les empêchant de recevoir l'exposition à la lumière UVC nécessaire.

La méthode de préfiltration correcte et la taille des mailles/pores dépendent de nombreux facteurs tels que le débit, le nombre de matières en suspension, le type d'eau d'admission et la transmission UV. La transmission UV (UVT) décrit l'efficacité de la désinfection UV, en mesurant le pourcentage de lumière qui traverse un échantillon d'eau (souvent 10 mm) à la longueur d'onde de 254 nm.

L'UVT peut varier considérablement entre l'eau de mer, l'eau saumâtre, l'eau douce et l'emplacement de la prise d'eau. À titre d'exemple, les eaux de surface sont colorées par des substances humiques dans de nombreux endroits en Écosse et en Norvège. Une valeur UVT inférieure à 60 % n'est pas inhabituelle pour l'eau d'admission, ce qui signifie que l'UVT dans le RAS sera encore plus faible.

Les bactéries et les virus varient également en taille, ce qui doit être pris en compte lors de la conception de la préfiltration. En particulier dans l'élevage du saumon, il y a eu une demande croissante de systèmes d'ultrafiltration (UF) car ils sont capables d'éliminer les bactéries et les virus de l'eau jusqu'à 4log (élimination des virus). Le traitement UV et l'ultrafiltration combinés sont capables de créer ce que l'on appelle la « double barrière » contre les maladies car ils se complètent mutuellement.

Les directives de l'Institut vétérinaire norvégien recommandent au minimum que< une="" filtration/tamisage="" à="" 300="" µm="" doit="" être="" appliqué="" avant="" le="" traitement="" uv.="" cependant,="" la="" règle="" générale="" est="" toujours="" d'avoir="" une="" préfiltration="" jusqu'à="" 40="" microns="" et="" 3="" ntu="" de="">

2. Dimensionnement correct du système UV d'admission

Le dimensionnement correct du système UV est le facteur le plus important pour fournir un « pare-feu » protecteur contre les micro-organismes dans le système de traitement de l'eau d'admission. Un dimensionnement correct implique plusieurs facteurs, notamment une dose d'UV correctement appliquée, la technologie des lampes, l'efficacité hydraulique du système UV et ses approbations pour être utilisé dans l'apport d'aquaculture.

Comment appliquer la bonne dose d'UV

L'irradiation UV inactive les micro-organismes en endommageant leur ADN et leur ARN, ce qui les empêche de se reproduire et de provoquer une infection. La capacité d'inactivation des micro-organismes par les UV dépend de la dose UV appliquée (également appelée fluence), généralement en mJ/cm2 ou J/m2, qui est le produit de l'intensité de la lumière UV, du temps de séjour et de la transmission UV dans l'eau. L'absorbance de l'ADN est élevée entre une plage germicide de 200 à 300 nm, ce qui se traduira par une désinfection primaire efficace à 254 nm.

Il existe des mécanismes dans les cellules qui réparent les dommages causés à l'ADN/ARN. Plus la dose UV appliquée pour un micro-organisme est faible, plus la possibilité de photoréactivation (réparation catalysée par la lumière) et de mécanismes de réparation de l'espace sombre est élevée. Cependant, des recherches ont montré qu'il n'y a pratiquement aucun potentiel de photoréactivation au-dessus d'une dose UV de 15 mJ/cm2 en utilisant les technologies de lampe UV courantes.

Il est crucial de comprendre la dose d'UV cible, afin de désinfecter efficacement l'eau entrant dans la ferme. En général, les bactéries sont plus sensibles à la lumière UV que la plupart des autres virus. À titre d'exemple, dans l'industrie des salmonidés, les micro-organismes les plus couramment ciblés avec une réduction minimale de 3 log (99,9 %) sont :

·Virus de la nécrose pancréatique infectieuse (IPNV)

·Aeromonas salmonicida

·Vibrio anguillarum

·Virus de l'anémie infectieuse du saumon (VISA)

·Vibrio salmonicida

·Yersinia ruckeri

L'IPNV est également l'un des virus les plus résistants aux UV rapportés dans la littérature scientifique, nécessitant une dose UV d'au moins 246 mJ/cm2.

Comment choisir la meilleure technologie de lampe pour le système UV d'admission d'eau

Les systèmes UV basés sur des lampes UV basse pression à haut rendement (LPHO) à amalgame fournissent une irradiation UV monochromatique à 253,7 nm, ce qui en fait les systèmes les plus couramment appliqués pour la désinfection en aquaculture. L'irradiation UV basée sur la technologie des lampes à basse pression peut également être appliquée pour détruire les résidus d'ozone. Les résidus d'ozone sont détruits par la lumière UV entre les longueurs d'onde de 250 à 260 nm.

Des systèmes UV basés sur la technologie des lampes à moyenne pression qui fournissent une lumière UV à un spectre plus large (200 à 400 nm) sont également disponibles, mais pas si couramment utilisés pour la désinfection dans l'aquaculture terrestre en raison de leur coût d'exploitation plus élevé en fonctionnement continu.

Par rapport aux lampes à amalgame basse pression et haut rendement (LPHO), les lampes moyenne pression (MP) consomment plus d'énergie électrique par unité de puissance lumineuse germicide que les lampes LPHO nécessitant 2 à 3 fois plus de puissance. Les lampes MP ne convertissent généralement que jusqu'à 15 % de leurs watts d'entrée en watts UV-C utilisables, tandis que les lampes à basse pression peuvent être efficaces jusqu'à 40 %. De plus, la température de fonctionnement plus élevée des lampes MP (jusqu'à 900°C) peut augmenter l'encrassement des manchons en quartz. Cela augmente le besoin de nettoyer les manchons, ce qui entraîne une fréquence plus élevée de remplacement des composants encrassés tels que les manchons de lampe et les fenêtres de capteur.

Les systèmes UV basés sur la technologie des lampes MP ont leurs avantages lorsque l'application nécessite une intensité UV élevée dans un faible encombrement. Le meilleur exemple est une installation de puits de forage, ainsi que d'autres applications où l'espace d'installation est très limité et un fonctionnement continu n'est pas requis.

La décision d'utiliser un système UV basé sur une technologie de lampe UV spécifique doit être motivée par des avantages opérationnels et de conception, en tenant compte des caractéristiques de la lampe UV et en particulier des conditions spécifiques au site.

Garantir une efficacité hydraulique optimale du système UV

L'efficacité hydraulique signifie une exposition aux UV optimale et égale de tous les agents pathogènes possibles passant à travers la chambre avec une chute de pression minimale.

Les problèmes d'obtention d'un mélange uniforme de l'eau sont souvent le résultat de vitesses d'écoulement non optimisées dans tout le réacteur UV causées par une mauvaise configuration de réacteur et une configuration de lampe UV qui ne correspond pas aux caractéristiques de l'eau. A titre d'exemple, une lampe UV disposée en travers du flux d'entrée entraînera un temps de rétention très court des deux côtés de la lampe UV et près des côtés de la paroi du réacteur.

Les lampes UV disposées parallèlement au flux d'entrée offrent un temps de rétention prolongé, résultant en une distribution plus uniforme du flux, conduisant à une distribution de dose uniforme résultant en des performances proches de l'idéal.

Le mélange uniforme pour augmenter encore la dose UV est souvent renforcé en utilisant des déflecteurs internes de guides. Le comportement hydraulique final de l'eau dans le réacteur UV est analysé en utilisant la dynamique des fluides numérique (analyse CFD), comme le montre l'image ci-dessus.

Pour résumer, la dose UV globale délivrée par les différentes configurations de réacteur et les rapports de performance fluctuent en raison des différentes transmissions et débits UV de l'eau ainsi que des différentes intensités des lampes UV.

Obtention de l'approbation du système UV spécifique à l'aquaculture

Comme il existe de nombreux fabricants de systèmes UV dans le monde, les certificats fournis par des sociétés de confiance deviennent d'actualité, pour garantir la validité des produits des fabricants.

L'AGUA TOPONE a été officiellement approuvé par l'Institut vétérinaire norvégien (NVI). Le NVI est un institut de recherche biomédicale et un centre national d'expertise de premier plan en matière de biosécurité des poissons et des animaux terrestres.

De plus, la technologie a été vérifiée pour le traitement de l'eau, par le biais du programme de vérification des technologies environnementales (ETV) de l'UE. L'ETV est une validation qui vérifie les technologies par l'intermédiaire de tiers qualifiés, en utilisant les résultats des tests pour s'assurer que les performances de la technologie environnementale sont scientifiquement vérifiées.

3. Optimisation opérationnelle du système de désinfection UV

L'optimisation opérationnelle du système de désinfection UV est bénéfique pour plusieurs facteurs tels que la rentabilité, le gain de temps et une sécurité accrue.

Un aspect économique important consiste à déterminer comment faire fonctionner le système UV de manière économe en énergie tout en maintenant le niveau de dose UV requis. Le système UV doit fonctionner en fonction du débit d'eau entrant et de la dose UV ciblée. Par exemple, si le débit n'est pas à son maximum, le système UV doit être capable de baisser la luminosité des lampes pour économiser de l'énergie tout en maintenant la dose UV ciblée, une fonction également connue sous le nom de « régulation de dose ». De plus, il doit être capable de donner un signal au relais de débit pour arrêter le débit en cas de panne.

Selon l'approbation NVI, il est obligatoire de connecter le relais de débit à une vanne ou à un dispositif similaire qui contrôle le débit d'eau à travers l'unité UV.

Comment surveiller les performances du système de désinfection UV

Le système UV doit être équipé d'un système de surveillance approprié afin de surveiller l'état à l'intérieur du réacteur. L'intensité UV, le débit, les heures de fonctionnement de la lampe, la dose UV, les performances de chaque lampe UV et la température de la chambre doivent être surveillés en permanence par l'API du système. De plus, les données suivantes doivent être au minimum conservées dans un journal :

·Date et l'heure

·Température

·Valeur d'éclairement

·Dose UV

·Flux de courant

·Débit maximum autorisé

·Point de consigne de dose UV

L'impact sur les performances d'un système d'essuyage automatique dans un système de désinfection UV

Comme mentionné précédemment, les caractéristiques de l'eau entrante peuvent varier considérablement. Le système UV perdra sa capacité de désinfection optimale s'il y a des dépôts sur les manchons en quartz protégeant les lampes UV.

Il existe différents types d'encrassement selon la source de l'eau. En règle générale, un système d'essuyage automatique robuste et avancé est efficace même contre l'entartrage le plus tenace sans avoir besoin d'un nettoyage chimique CIP (nettoyage en place). Cela conduit à l'élimination de la manipulation de produits chimiques dangereux, des dépenses supplémentaires, des temps d'arrêt et des coûts d'exploitation tout en maintenant le système en marche.

Comment choisir le bon matériau pour un réacteur UV et une armoire de commande

Selon la source d'approvisionnement en eau, l'environnement peut être très corrosif en raison de l'humidité saline ou de l'air. Cela peut être un réglage difficile pour les matériaux couramment utilisés dans les réacteurs UV et les armoires de commande.

AGUA TOPONE a développé le polypropylène (PP) stabilisé aux UV, qui est un matériau résistant pour les applications d'eau de mer chaude en raison de sa construction non corrosive. Pour les applications d'eau de mer froide et d'eau douce, les AGUA TOPONE sont en SS316L électropoli à l'intérieur et à l'extérieur. Cela garantit une résistance accrue à la corrosion à l'extérieur et une performance accrue de la lumière UV en raison de la réflexion interne à l'intérieur.

Toutes les armoires de commande sont construites en plastique renforcé de fibre de verre (GFRP) avec un refroidissement passif ou actif, ce qui protège l'intérieur des armoires de tout facteur externe.

4.Maintenance du système de désinfection UV

Une désinfection UV efficace nécessite une maintenance programmée du système UV. La fréquence de maintenance varie beaucoup entre les différents fabricants, en fonction de l'alimentation, de la robustesse et de la fiabilité du système.

Tous les systèmes AGUA TOPONEUV sont conçus pour nécessiter un minimum absolu d'entretien, en utilisant des composants robustes et durables qui offrent une commodité opérationnelle exceptionnelle. Des décennies de recherche, de développement et d'innovation ont permis de fournir à nos clients des systèmes fiables, peu coûteux à installer et à exploiter, ainsi que suffisamment sans entretien pour être utilisables par des non-spécialistes.

5. Bonne communication entre le fabricant et le client final

Enfin et surtout, l'importance d'une bonne communication entre le fabricant du système UV et l'opérateur du système RAS ne peut pas être sous-estimée.

Choisir un fournisseur avec un support technique complet est extrêmement critique en cas d'urgence, où un support opérationnel rapide est nécessaire. Cela met l'accent sur la nécessité d'une assistance 24 heures sur 24 avec des ingénieurs techniques prêts à vous aider, quel que soit le fuseau horaire.

AGUA TOPONE est un fabricant de systèmes de désinfection UV qui fournit à ses clients une assistance complète tout au long du processus, de la définition des exigences au processus opérationnel en cours. Notre responsabilité ne s'arrête pas dès l'envoi du système.

N'hésitez pas à nous contacter si vous souhaitez plus d'informations sur la façon dont nous pouvons vous aider.