Il consiste à échanger les ions calcium et magnésium, peu solubles et qui réagiraient avec les carbonates de l’eau pour former du calcaire, contre les ions sodium qui sont parfaitement solubles dans l’eau. On nomme cette opération échange ionique.
L’échange ionique de l’adoucissement est réalisé par le passage de l’eau sur un support solide : la résine. Il s’agit d’une résine cationique forte porteuse d’ions sodium. Elle se présente sous forme de billes poreuses de 0,2 à 3 mm de diamètre et de densité réelle légèrement supérieure à celle de l’eau. Celle-ci a beaucoup plus d’affinité pour les ions calcium et magnésium que pour les ions sodium dont elle est chargée à l’origine.
Lorsque cette résine est mise en contact avec de l’eau dure contenant des ions calcium et magnésium ces derniers se fixent sur la résine en prenant la place des ions sodium qui y étaient à l’origine. Ces ions sodium sont libérés dans l’eau en lieu et place des ions calcium et magnésium. L’eau qui a ainsi percolé de haut en bas sur un lit de résine va céder tous les ions calcium et magnésium qu’elle contenait. Sa dureté tend donc vers zéro.
Lorsque la résine a cédé tous les ions sodium dont elle était chargée, l’échange d’ions ne peut plus se faire. La résine est dite « saturée », les ions calcium et magnésium ne peuvent plus y être fixés, et l’eau qui sort du lit de résine est aussi dure que celle qui y rentre.
Il est possible de chasser les ions calcium de la résine et de les remplacer par des ions sodium, c’est à dire de redonner à la résine sa forme d’origine. Cette opération est appelée « régénération ». Pour « régénérer » la résine saturée, il suffit de la mettre en contact avec une solution très riche en ions sodium.
Dans la pratique, on utilise une solution concentrée de chlorure de sodium, appelée «Saumure», obtenue par dissolution dans de l’eau de sel raffiné commercialisé sous forme de pastilles ou de granulés. Comme la résine a plus d’affinité pour le calcium et le magnésium que pour le sodium, on est obligé, pour régénérer la résine, d’utiliser un excès de sodium.
Schéma de principe d’un adoucisseur industrielAdoucisseur « simplex »Adoucisseur « duplex »
Dureté de l’eau :
On entend par dureté de l’eau la somme des concentrations des ions calcium (Ca2+) et magnésium (Mg2+) responsables de la formation du calcaire. Le terme « eau dure » ne concerne pas la potabilité de l’eau mais seulement sa forte teneur en calcaire. Plus la température de l’eau est élevée, plus les ions calcium et magnésium sont incrustants. Le calcaire reste, pendant ce processus, sous forme de petits cristaux causant des problèmes.
Schéma de principe d’un adoucisseur industriel
L’installation d’un adoucisseur d’eau permet d’obtenir une eau adoucie, déchargée des ions calcium et magnésium. L’eau adoucie permet de supprimer les dépôts calcaires et protège vos installations ainsi que vos équipements.
Régénération :
Une fois saturées, les résines doivent être régénérées. Dans la majorité des cas, la régénération est effectuée au moyen du chlorure de sodium (NaCl). Un cycle complet de régénération contient les phases suivantes : détassage, aspiration, rinçage, remplissage du bac à sel. Les paramètres de chacun de ces cycles sont ajustables en fonction de la qualité de l’eau et du traitement souhaité.
Régénération volumétrique ou chronométrique :
Dans le cadre d’une régénération volumétrique l’adoucisseur compte et enregistre la consommation d’eau effective et donne, quand le volume préréglé est dépassé, le signal du commencement de la régénération. Celle-ci peut-être immédiate ou repoussé à une heure prédéfinie. Après la régénération le compteur retourne automatiquement à zéro et l’appareil est prêt à nouveau. En cas de coupure de courant toutes les données, sont sauvegardées. Dans le cadre d’une régénération Chronométrique ou Chronologique l’adoucisseur d’eau effectuera les régénérations à intervalles de temps réguliers, tous les 2 ou 3 jours par exemple. Ainsi, la résine de l’adoucisseur est régénérée en fonction du temps, sans savoir si elle est saturée en calcium magnésium et donc sans savoir si cela est véritablement nécessaire.
Les résines :
Les résines utilisées répondent a la réglementation du FDA (Food and Drug Administration), sont agrées par le Ministère de la Santé et de l’Hygiène Publique Français et disposent de la certification ISO9002. Le dimensionnement des adoucisseurs est déterminant et doit garantir différents critères :
vitesse de passage optimale
choix des résines
volume des résines
fréquence de régénération
Les adoucisseurs d’eau industriels que nous vous proposons sont de grande qualité et fiabilité. Ils trouvent leur place dans des utilisations professionnelles, pour traiter de grandes quantités d’eau (industrie, hôpitaux, collectivités etc.). La vanne de commande peut être volumétrique ou chronologique, et mécanique ou électronique en fonction de vos applications. Le choix du type de vanne est en partie fonction du diamètre de la tuyauterie sur laquelle l’adoucisseur d’eau doit être installé.
Les adoucisseurs que vous propose la SFEC disposent de :
Contrôles électroniques assurant la gestion optimisée des cycles de fonctionnement.
Corps de vanne en Polymère avec vanne de mélange by pass intégré.
Décompte du volume par une turbine intégrée dans le corps de vanne.
Microprocesseur évolué : réglages facilement accessibles sur le panneau de commande.
Trois modes de régénération : volumétrique immédiate, volumétrique retardée ou chronométrique retardée.
Double détassage pour une régénération optimisée et un lavage plus efficace.
Choix entre bac à sel sec ou humide.
Cycles et temps de régénérations programmables.
Forçage calendaire compris entre 1 et 28 jours.
Régénération à contre-courant ou à co-courant.
Mémorisation de la configuration du système, des données d’opération et de la réserve variable dans une mémoire non volatile.
Sauvegarde de l’heure et de la dureté pendant 2 heures lors d’une coupure de courant.
Le remplissage du bac à sel se fait en eau traitée (adoucie).
Filtration sur média
Son principe consiste à faire traverser l’eau à traiter au travers d’un massif constitué d’un matériau filtrant.
Traitement de l'eau
Schèma de principe d’un filtre à sableExemple de filtre à sable SFEC
La filtration par le sable est l’une des méthodes de traitement de l’eau les plus anciennes.
Son principe consiste à faire traverser l’eau à traiter au travers d’un massif constitué d’un matériau filtrant (généralement un sable siliceux) d’une granulométrie choisie. Lors du passage de l’eau, les particules fines et les amas de colloïdes sont retenus en surface du massif filtrant, générant ainsi une couche de colmatage superficiel qui tend à améliorer le pouvoir de coupure. A partir d’une certaine perte de charge, une phase de rétro lavage va s’imposer.
La phase de rétro lavage consiste à fluidiser le lit de sable par l’injection d’eau et d’air à contre-courant. La fluidisation entraîne l’expansion du média filtrant et donc la séparation des particules et l’augmentation de la porosité du milieu. L’eau de lavage chargée de ces particules en suspension est rejetée à l’égout. On trouve trois types de filtration par sable :
Les filtres à sable rapides : les filtres de sable rapides doivent être nettoyés fréquemment, par le lissage, qui implique de renverser la direction de l’eau.
Les filtres à sable semi-rapides.
Les filtres à sable lents.
Les deux premiers nécessitent des pompes et l’utilisation de produits chimiques (principe de floculation). On utilise un floculant qui va par un principe chimique emprisonner les matières en suspension et particules et former de gros flocons qui vont se déposer par sédimentation. (La sédimentation signifie que les particules en suspension cessent de se déplacer et se déposent).
Les filtres à sable lents emploient quand à eux des processus biologiques pour nettoyer l’eau, et sont des systèmes non-pressurisés. Ils peuvent traiter l’eau et réduire la présence de micro-organismes (bactéries, virus, microbes,…) sans besoin de produits chimiques. Ils ne nécessitent pas d’électricité pour fonctionner.
Le fonctionnement de ces filtres sans intervention permanente de l’opérateur est possible grâce à l’automatisation complète des cycles de filtration et rétro lavage. Chaque filtre est équipé d’une mesure de colmatage et d’un jeu de vannes automatiques (admission d’eau à filtrer, sortie d’eau filtrée, admission d’eau de lavage, admission d’air de lavage).
Avantages :
Ce procédé de purification est écologique et souvent le plus économique dans les pays émergents. Il offre l’avantage d’une grande efficacité et d’une exploitation simple. Ainsi, il répond aux besoins d’amélioration de la qualité de l’eau tout en offrant la possibilité d’associer la collectivité à la gestion, à l’entretien et à l’exploitation des installations. Son aptitude à apporter une amélioration simultanée des qualités physiques, chimiques et bactériologiques de l’eau brute représente un avantage considérable par rapport à d’autres techniques : celui d’accéder à une qualité d’eau satisfaisante sans rajouter d’autres étapes dans le processus de purification.
Inconvénients :
Les virus et bactéries peuvent toutefois passer au travers des filtres c’est pourquoi l’étape finale de désinfection est obligatoire. Par ailleurs, sous certaines circonstances (climat, qualité de l’eau brute) une prolifération de certains types d’algues peut provoquer un colmatage rapide du lit filtrant et par conséquent poser des problèmes d’exploitation. Un accroissement de la quantité des matières solides en suspension dans l’eau brute, tel qu’on le constate de plus en plus fréquemment, oblige à des nettoyages à intervalles trop fréquents. En conséquence, si la turbidité dépasse 30 NTU pendant de longues périodes, un prétraitement par décantation, pré filtration à flux horizontal ou vertical, ou autres types de prétraitement sont indispensables.
Ultrafiltration
L'ultrafiltration est un procédé de séparation physique utilisant une membrane.
Traitement de l'eau
L’ultrafiltration est basée sur le principe de la barrière physique traversée par l’eau sous pression et arrêtant tous les éléments dont la taille dépasse une valeur limite appelée seuil de coupure de la membrane. Cette technique est utilisée pour éliminer les substances troubles, les particules et les organismes microbiologiques indésirables comme les germes, les bactéries, les virus et les parasites présents dans l’eau brute ou lorsque des pics de turbidité ou de contamination microbiologique sont constatés après des précipitations.
Ce procédé permet de fournir une eau pure et cristalline de qualité uniforme , sans turbidité ni agents pathogènes notamment dans le traitement de l’eau potable.
Un module d’ultrafiltration est l’unité de base d’un système de filtration par membrane. Un module est constitué d’un ensemble de faisceaux de plusieurs milliers de fibres chacun, protégés par des grilles et rendus solidaires par 2 pains de résine situés aux extrémités du module.
Les matières en suspension arrêtées par la membrane vont ralentir le processus de filtration. Elles doivent être éliminées périodiquement. C’est le processus de rétrolavage. Il se fait par l’envoi d’eau ultrafiltrée à contre-courant et sous pression à travers la membrane pour décoller les impuretés déposées sur sa paroi.
Il est possible qu’un nettoyage chimique périodique vienne compléter l’action du rétro lavage. Ces rétro lavages chlorés, acide ou basique sont effectués pour bien nettoyer profondément la membrane. D’autres adjuvants peuvent être aussi utilisés périodiquement pour régénérer automatiquement la membrane.
Les avantages de l’ultrafiltration sont les suivants :
Suppression des opérations de changement des filtres,
Moins de sanitisation du process car il est protégé contre les bactéries et micro-organismes,
La qualité de l’eau produite reste stable,
Prolonge la vie des éventuels organes de filtration en aval,
Aucun produit n’est additionné à l’eau,
Le volume d’eau perdu reste très faible (à 5 % pour les rétro lavages),
Economie de produit désinfectant,
Faible consommation d’énergie,
Longue durée de vie des membranes,
Maintenance réduite,
Agreement du Ministère de la Santé Publique (des modules à fibres creuses).
Quelques exemples de domaines où l’ultrafiltration est appliquée:
L’industrie du métal (séparation d’émulsion huile/eau, traitement peinture) ;
L’ultrafiltration peut aussi être appliquée comme prétraitement de l’eau avant une nano-filtration ou une étape d’osmose inverse .
Nanofiltration
La nanofiltration est une technologie qui permet de produire une eau de très grande qualité.
Traitement de l'eau
La nanofiltration est une technologie qui permet de produire une eau de très grande qualité grâce à son procédé de séparation utilisant la filtration au travers de membranes semi-perméables sous l’action d’une pression. Son principe est très semblable à celui de l’ultrafiltration, la différence essentielle étant que la membrane de nanofiltration offre une porosité dix fois plus faible, de l’ordre de 0.001 µm.
Elle permet de retenir les micro-polluants les plus difficiles à éliminer (virus, bactéries, pesticides…) et la quasi-totalité des composants qu’ils soient biologiques, organiques ou minéraux et quelle que soit leur concentration.
Il est important que l’eau alimentant une nanofiltration ne contienne aucune matière en suspension, car autrement celles-ci obstrueraient la membrane. D’ou la mise en place d’une ultrafiltration en prétraitement.
Les modules utilisés ou commercialisés par SFEC sont de type tubulaire ou spirale. Injectée sous pression, l’eau à traiter traverse la membrane et ressort filtrée par le tube central.
Coupe d’une membrane de NanofiltrationExemples de membranes de Nanofiltration utilisées par la SFEC
Les molécules d’eau qui traversent les membranes constituent ce que l’on appelle le perméat. Le
perméat est une eau qui ne contient plus que 20 mg/l de sulfates (soit 99% d’abattement), 20mg/l de
sodium (soit 92% d’abattement) et une dureté quasi nulle. C’est pourquoi, les installations de
nanofiltration sont également souvent utilisées en alternative à un adoucissement classique.
Les molécules d’eau et les minéraux qui n’ont pas traversé les membranes sont guidées par le tube
central vers le second tube de nanofiltration pour être filtré à nouveau ainsi de suite jusqu’en
bout de chaine. La partie restante appelée le concentrat est évacuée hors de la chaine de production
de l’eau potable (30% de l’eau envoyée sur les membranes).
La nonofiltration constitue une technique sûre qui permet d’éliminer toutes les substances toxiques
ou indésirables résultant des activités humaines, industrielles, agricoles ou provenant du milieu
naturel. De plus, elle permet également de diminuer de manière significative l’usage du chlore. Son
seul inconvénient réside dans le fait que l’eau produite est tellement pure qu’il est nécessaire de
la reminéraliser si elle est destinée à une consommation humaine. En effet, elle arrête certains
ions comme Ca2+.
Aujourd’hui, elle est principalement utilisée dans les procédés de
purification d’eau, tels que
l’adoucissement, la décolorisation, et l’élimination de micro-polluant.
Dans les procédés industriels, la nano-filtration est utilisé pour éliminer des composants
particuliers comme des agents colorants.
Autres applications de la nano-filtration :
Elimination de la matière organique naturelle,
Elimination des pesticides et des micropolluants,
Abattement de la dureté, des nitrates et des sulfates,
Elimination des virus, bactéries et colloïdes,
Elimination des Cryptosporidium.
Osmose inverse
L'osmose inverse est une technologie de séparation membranaire qui utilise un système de membranes.
Traitement de l'eau
L’osmose inverse est une technologie de séparation membranaire qui utilise un système de membranes composée de pores de 0,0001 µm, à travers lesquelles passe l’eau à traiter sous l’effet d’un gradient de pression.
Les membranes d’osmose rejettent 95 à 99% des éléments qui ne sont pas de l’eau pure (sels, minéraux, nitrates, phosphates, sulfates, pesticides, herbicides, détergents, métaux lourds, produits chimiques, hormonaux, pharmaceutiques, radioactivité …). L’écoulement s’effectue en continu tangentiellement à la membrane ce qui permet de limiter l’accumulation sur cette membrane des diverses espèces (particules, molécules, ions) retenues par cette dernière.
Coupe d’une membrane d’Osmose inverseExemple de membrane d’Osmose inverse utilisée par la SFEC
Au niveau de la membrane d’osmose inverse, l’eau à traiter se divise en deux parties de concentrations différentes :
une partie qui traverse la membrane : c’est le perméat (eau osmosée pure)
une partie qui ne passe pas à travers la membrane : c’est le concentrat ou rétentat (eau sale chargée en impuretés) qui contient les molécules ou particules retenues par la membrane ; cette eau « sale » est rejetée à l’égout.
Les unités de traitement d’eau par osmose inverse de conception SFEC requièrent un savoir-faire dans la sélection des équipements (membranes et modules d’osmose inverse) et de composants devant résister notamment à des eaux agressives (eau de mer) ainsi qu’à la haute pression. Selon l’efficacité attendue, il peuvent être utilisés soit seuls soit combinés avec d’autres systèmes de traitement. Attention, la fiabilité de fonctionnement et la durée de vie des systèmes d’osmose inverse dépendent essentiellement de la qualité du prétraitement mis en œuvre dans la filière globale. Il faut donc impérativement veiller à ce que l’eau d’alimentation soit correctement prétraitée afin d’éviter les problèmes de colmatage, de précipitation, d’oxydation et de pollution de toute nature des membranes d’osmose. Le pré traitement est donc véritablement une étape stratégique qu’il ne faut absolument pas négliger car c’est le garant du bon fonctionnement du système d’osmose inverse, et surtout c’est «l’assurance vie» des membranes.
Les principales applications de l’osmose inverse concernent :
Le dessalement de l’eau de mer et des eaux saumâtres,
La médecine et plus particulièrement le secteur de la dialyse,
La production de l’eau déminéralisée pour l’appoint d’eau de batteries par exemple
L’industrie pharmaceutique, ou des semi-conducteurs, où une eau osmosée est indispensable à la fabrication du produit,
L’industrie agro-alimentaire, où ce procédé est utilisée pour : concentrer le sucre de la sève de canne, du jus de betterave ou de l’eau d’érable, concentrer le lait et les produits laitiers afin de réduire les coûts de transport, extraire les protéines du lactosérum, concentrer les moûts en vue d’augmenter le degré alcoolique final des vins.
L’aquariophilie lors des changements d’eau partiels ou en complément,
L’horticulture pour l’arrosage des plantes calcifuges.
Autres procédés
SFEC utilise d'autres procédés comme les ultraviolets, l'ozonation ou encore l'électroiéonisation.
Traitement de l'eau
ULTRAVIOLETS
Le soleil émet une lumière invisible : les ultraviolets (ou UV). Ce phénomène naturel est reproduit à l’intérieur des appare ils de traitement UV grâce à des lampes puissantes, issues des dernières technologies. Les lampes UV émettent des UV-C qui ont un pouvoir fortement bactéricide, virucide et algicide, reconnu depuis longtemps.
Deux types de lampes existent : lampes basse pression et haute pression.
Ces dernières émettent des puissances UV-C plus élevées, environ 100 à 150 W UV-C mais avec des rendements énergétiques inférieurs. Les durées de vie de ces lampes sont d’environ 3000 heures pour les lampes de type HP et de 8000 heures pour les lampes de type BP.
Un appareil de traitement UV se compose d’une ou plusieurs lampes placées dans des gaines de quartz pour être isolées thermiquement de l’eau. Ces lampes peuvent être assemblées dans un tube cylindrique (appareil de type fermé) ou dans un canal (appareil de type ouvert). Dans les deux cas l’eau circule, au voisinage des lampes, en couches minces car les rayons UV sont rapidement absorbés par l’eau. Les gaines de quartz se trouvent confinées dans un réacteur qui, suivant la pression de fonctionnement est construit en acier inoxydable, acier zingué à chaud ou polyéthylène à haute densité. L’ensemble est commandé par une armoire électrique assurant l’allumage des lampes, leur fonctionnement, le comptage des heures de fonctionnement et d’une alarme indiquant un éventuel dysfonctionnement.
L’énergie consommée par la désinfection varie en fonction de l’adsorption du rayonnement par l’eau à traiter (turbidité, présence de métaux, matières organiques…) Cette énergie se situe généralement entre 15 et 40 Wh par mètre cube d’eau traitée.
L’efficacité obtenue varie entre 90 et 99,99 % suivant la durée d’exposition de l’eau à traiter au rayonnement. La capacité de traitement des appare ils est très vaste, depuis quelques litres par heures pour un dispositif mono-lampe, jusqu’à 1 000 mètres cubes pour les plus grosses installations industrielles. L’investissement à réaliser suit la même évolution.
Les ultraviolets de type C éradiquent les germes en perturbant fortement le métabolisme des cellules (car pénètrent dans leur ADN) jusqu’à leur destruction totale.
Longueur d’ondes de la lumière du soleilExemple de générateur d’UV commercialisé par la SFEC
Les éléments clés d’une désinfection efficace par les ultraviolets reposent sur : Le temps d’exposition (soit le rapport entre la taille de la cuve et le flux drainé par la pompe de filtration). L’énergie émise en micro watts/seconde/cm² à la distance la plus éloignée de la lampe.
En combinant l’énergie émise par la lampe et le temps d’exposition, les performances seront donc mesurées en milijoules (mj).
Avantages et inconvénients :
+ Le système de décontamination de l’eau par UV possède de nombreux avantages. Le plus intéressant est que la désinfection s’accompagne de la formation d’aucun produit de réaction avec les matières organiques de l’eau. L’utilisation de l’appareil est simple, il est adaptable sur un circuit de distribution d’eau déjà en place, son entretien réduit et son coût de fonctionnement est relativement bas. Et pour couronner le tout, la désinfection par UV est un procédé écologique qui respecte l’environnement.
– Ces avantages sont contrecarrés par quelques inconvénients majeurs. Il n’y a pas de possibilité d’apprécier de façon immédiate l’efficacité du traitement par la mesure d’un résiduel comme dans le cas d’un oxydant chimique. Il n’y a pas d’effet rémanent. L’emploi de la désinfection par UV est donc réservé à la désinfection d’eaux dont le circuit de distribution est court et bien entretenu. Enfin, le bon fonctionnement de l’appareil nécessite une eau de bonne transmittance, c’est à dire une turbidité inférieure à 1 NTU.
Domaines d’application :
Traitement de l’eau potable. Alimentation en eau potable publique et particulière, hôtels, restaurants, hôpitaux, écoles, centrales électriques, systèmes militaires, centres sportifs…
Agriculture et aquaculture. Eau potable et d’usage général pour fermes, laiteries, bétail, vollailles et pisciculture, mollusques et crustacés…
Industries alimentaires et de boissons. Eau de table, eaux de process (dillutions, rinçages), sucre liquide…
Electronique. Eau de process pour les circuits intégrés et imprimés, eau de lavage recyclée…
Industries chimiques, pharmaceutiques, cosmétiques. Eau de production de pureté élevée, protection contre les micro-organismes se développant dans les réservoirs, eau de circulation…
Photochimie, climatisation…
OZONATION
L’ozonation est un traitement chimique par oxydation. L’utilisation de réactifs chimiques oxydants pour le traitement des eaux a visé au départ la stérilisation de l’eau, ou, plus exactement, la destruction des germes pathogènes. L’ozone a l’avantage de permettre des actions complémentaires dans la destruction d’un grand nombre de micropolluants et dans l’amélioration des goûts, des odeurs et dans la destruction des couleurs. L’ozone est une molécule de formule chimique O3. Elle consiste en l’enchainement de trois atomes d’oxygène, soit un de plus que dans le cas du dioxygéne. C’est un gaz très instable, ce qui lui confère une capacité oxydante très importante. Tout d’abord, l’ozone est créé grâce à l’air ambiant. En effet, l’oxygène capté va traverser un générateur d’ozone où il reçoit une charge électrique. Après avoir reçu une charge électrique, certaines molécules de dioxygène (O2) vont se séparer pour former deux atomes O indépendants. Ensuite, ces atomes vont se fixer aux molécules O2 qui n’ont pas été divisées pour former des molécules d’ozone (O3).
Schéma des tours d’ozonation
L’ozone est un réactif multifonctionnel. Il détruit des composés toxiques tels que les cyanures et les phénols et attaque les colorants organiques naturels (acides humiques, tanins, lignines…) et artificiels responsables de la coloration des eaux. Il réagit de manière sélective avec les composés organiques contenus dans l’eau, et il les transforme en matières plus faciles à décomposer par traitement biologiques ultérieurs. De plus, contrairement au chlore ou au dioxyde de chlore, l’ozone n’entraîne aucune formation d’haloformes. Il à une action efficace et rapide mais il a peu d’action rémanente.
Avantages et inconvénients :
+ L’ozone se décompose en oxygène, sans laisser de produits dérivés dans l’eau
+ L’ozone est produit sur place (pas de transport de produits toxiques ni de consommable à changer régulièrement
– La production d’ozone consomme de l’énergie
– Le système est assez complexe
– Certains matériaux ne sont pas résistants à l’ozone
– Ce système demande un investissement de départ important
Il existe différents types d’ozoneurs :
L’ozoneur à air (air séché avec un point de rosée à -50°C à -70°C).
L’ozoneur à oxygène pur avec recyclage ou non de l’oxygène (on ne dépasse pas les 100g/m3 d’ozone).
Les ozoneurs diffèrent aussi par leur capacité horaire de production d’ozone. L’emploi des fréquences électriques élevées améliore notablement le rendement.
On distingue encore deux sortes d’ozoneurs :
Les ozoneurs à basse fréquence (50 Hz) dont la production unitaire par heure est environ de 1 à 3 Kg d’ozone.
Les ozoneurs à moyenne fréquence (150 à 600 Hz) dont la production unitaire peut atteindre 60 Kg par heure. C’est dans ces ozoneurs que l’ozone est produit et injecté dans un réacteur, où est également injecté l’effluent à traiter.
Et plusieurs sortes de réacteurs :
Des réacteurs équipés de diffuseurs poreux.
Des réacteurs équipés de turbines.
Des réacteurs à flux piston tube en U, équipé d’une pompe pour vaincre les pertes de charge.
Avant d’être injecté dans l’eau contenant l’effluent, le gaz contenant l’ozone peut être divisé en « micro-bulles » à l’aide de divers matériels :
Des diffuseurs poreux disposés en partie basse des cuves ou colonnes. Ce système présente l’avantage de ne pas consommer l’énergie complémentaire et l’inconvénient de s’encrasser et vieillir.
Un hydro-injecteur assurant la pulvérisation du gaz directement dans l’eau motrice, sous une pression de 4 à 5 bar. Ce système présente l’avantage d’un meilleur taux de dissolution et l’inconvénient de la consommation supplémentaire d’énergie de la pompe à eau motrice de l’hydro-injecteur.
Le besoin en ozone peut varier de 2 à 20 g par m3 d’eau à traiter, en fonction du polluant et de sa concentration. La consommation d’électricité est comprise entre 20 et 25 Wh par gramme d’ozone produit. Les résultats obtenus sont éloquents : Non seulement l’ozone agit sur les polluants en améliorant la transparence de l’eau, il élimine le fer et manganèse, métaux souvent responsables de la coloration de l’eau, mais il agit également sur les bactéries se développant dans l’eau en les éliminant. L’ozone a un pouvoir stérilisant important puisqu’il a sur de nombreux virus une action nette, rapide et radicale. Enfin, il est un moyen d’élimination des odeurs tenaces de terre, de moisi ou pharmaceutiques sans mener à l’apparition de goûts comme cela est le cas pour les dérivés chlorés. Remarque : il est possible d’utiliser des techniques couplées (ozone – UV) qui ont une meilleure efficacité.
Domaines d’application : Grâce à ses excellentes qualités de désinfection et d’oxydation, l’ozone est énormément utilisé pour le traitement de l’eau potable. L’ozone peut être utilisé pour différents objectifs dans les systèmes de traitement, tels que pour une pré-oxydation, une oxydation intermédiaire ou une désinfection finale. Généralement, il est recommandé d’utiliser l’ozone pour la pré-oxydation, avant un filtre à sable ou un filtre à charbon actif . Après l’ozonisation, ces filtres peuvent éliminer la matière organique restante (important pour une désinfection finale).
ELECTRODEIONISATION
Elle se présente sous forme de modules. L’intérieur de chaque module d’EDI comprend une solution contenant des ions et lorsqu’un potentiel électrique est appliqué à ses bornes, les cations sont attirés vers la cathode chargée négativement et les anions sont attirés vers l’anode chargée positivement. Cependant, les cations peuvent traverser la membrane perméable aux cations, mais pas dans la membrane perméable aux anions. A l’inverse, les anions peuvent traverser la membrane anionique, mais pas la membrane cationique. Ainsi l’eau produite dans la partie centrale est effectivement désionisée, puisque les ions migrent de manière irréversible vers les électrodes sous l’influence électrique et se concentrent sur les parties adjacentes.
Principe de fonctionnement de l’électrodéionisation 1 : Flux d’alimentation. 2 : Compartiment de dilution. 3 : Compartiment de concentration. 4 : Concentration des ions. 5 : Elimination des ions. A : Membrane sélective perméable aux anions C : Membrane sélective perméable aux cations
Grâce à l’électrodialyse, un potentiel électrique transporte et isole des espèces aqueuses chargées. Le courant électrique est chargé pour continuellement régénérer la résine, en éliminant le besoin pour une régénération périodique.
Contrairement à l’échange d’ions traditionnel dans lequel les résines sont épuisées et doivent êtres soient jetées, soit régénérées chimiquement, le procédé EDI utilise un courant électrique permettant une régénération continue des résines.
Placé en aval des installations d’osmose inverse, le procédé d’électrodéionisation permet de traiter à nouveau l’eau osmosée et d’obtenir ainsi une eau ultra pure de conductivité et teneur en acide silicique très faibles.
Avantages et inconvénients :
Comme substitution aux procédés traditionnels d’échange d’ions, l’EDI apportent des avantages tant au niveau énergétique qu’au niveau des dépenses pour le traitement de l’eau à de grande pureté. En éliminant le besoin en régénération périodique de la résine échangeuse d’ions, des avantages pour l’environnement sont aussi réalisés en évitant la manipulation et le traitement de produits chimiques acides et caustiques apportés sur site.
+ Fonctionnement simple et continu
+ Les produits chimiques pour la régénération sont complètement éliminés
+ Coût effectif de fonctionnement et de maintenance
+ Faible énergie consommée
+ Non polluant, sûr et fiable
+ Il exige très peu de valves automatiques ou d’instructions complexes pour l’exécution et ayant besoin de surveillance par un opérateur
+ Il requiert très peu d’espace
+ Il produit de l’eau très pure à un débit constant
+ Il permet l’élimination complète des particules inorganiques dissoutes
+ En combinaison avec un pré-traitement par osmose inverse, il élimine plus de 99.9% des ions de l’eau
– L’EDI ne peut pas être utilisée pour une eau ayant une dureté supérieure à 1, puisque le carbonate de calcium créerait des dépôts limitant le fonctionnement
– Il requiert un pré-traitement de purification
Le dioxyde de carbone passera librement à travers la membrane d’osmose inverse, dissociant et augmentant la conductivité de l’eau. Toutes les espèces ioniques formées par le gaz de dioxyde de carbone abaisseront la résistivité de l’eau de sortie produite par EDI. La gestion de CO2 dans l’eau est typiquement effectuée selon une ou deux façons : le pH de l’eau peut être ajusté pour permettre aux membranes d’osmose inverse de rejeter les espèces ioniques ou le dioxyde de carbone peut être éliminé de l’eau en utilisant un gaz d’entraînement.
Domaines d’application :
L’EDI est utile pour n’importe quelle application qui requiert une élimination continue et économique des impuretés de l’eau sans utiliser de produits chimiques dangereux comme par exemple :
Réutilisation d’eau résiduelle dans les industries alimentaires
Production de produits chimiques
Biotechnologie
Electroniques
Cosmétique
Laboratoires
Industrie pharmaceutique
Eau d’alimentation de Chaudière
Réduction de SiO2 ionisable et du COT (Carbone Organique Total)
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