Dans ce module, vous découvrirez les principes de base de l’osmose inverse, son efficacité pour éliminer des particules dissoutes dans l’eau, les principales fonctions d’un système industriel d’osmose inverse et la manière d’augmenter l’efficacité tout en réduisant la complexité grâce à une pompe CRE intelligente.

L’osmose est un phénomène naturel correspondant au mouvement de l’eau à travers une membrane semi-perméable depuis une solution de concentration faible à élevée. La membrane est perméable à l’eau mais rejette presque l’ensemble des ions et particules dissoutes. L’eau se déplacera jusqu’à ce que l’équilibre osmotique soit atteint.

En revanche, si la pression est supérieure à la pression osmotique appliquée à la solution concentrée, le processus peut être inversé, d’où le nom d’osmose inverse. Alors que l’ultrafiltration élimine les particules en suspension dans l’eau, l’osmose inverse peut éliminer les contaminants dissous restants, comme les ions, les métaux lourds, etc.

La combinaison de ces technologies est normalement appliquée dans le traitement physique, par exemple dans la réutilisation de l’eau. La configuration la plus courante d’une membrane industrielle d’osmose inverse consiste en une plaque plate de plusieurs couches enroulée dans un cylindre afin d’accroître la surface tout en gagnant de l’espace.

Le cylindre est ensuite placé dans une cuve sous pression. Lorsque l’eau pénètre par l’entrée, elle coule sur la surface de la membrane. L’eau propre, ou perméat, est recueillie dans un tuyau central alors que la partie restante, le concentrat ou rejet, est collectée à la fin.

La relation entre le volume de perméat et le volume de concentrat par rapport à l’eau brute en entrée est appelée taux de rejet. Pour que l’osmose inverse fonctionne, une pression considérable est nécessaire, ce qui en fait un processus énergivore.

Voyons maintenant quels sont les composants indispensables au fonctionnement d’un système d’OI de base :

- le côté de l’entrée, avec la pompe pour augmenter la pression de l’eau brute,…
- la membrane d’osmose inverse…
- et de l’autre côté, les deux flux de sortie, l’un correspondant au perméat, où sort l’eau propre, et l’autre à la sortie du concentrat, ou rejet.

Généralement, une vanne de contre-pression ou de régulation de débit est placée au niveau de la sortie du concentrat afin d’augmenter la pression dans la membrane. Deux capteurs de débit sont également présents : un du côté du perméat, l’autre du côté du concentrat, pour équilibrer le taux de rejet du processus.

La configuration du système exige, l’ouverture de la vanne du concentrat, le débit est maximal du côté du condensat mais est inexistant du côté du perméat, la pression étant insuffisante pour que l’eau traverse la membrane. En réglant la vanne de contre-pression, la pression peut être augmentée de manière à atteindre le taux de rejet optimal, qui dépendra de la conception du système et de la qualité de l’eau brute traitée.

En ce sens, l’eau brute peut contenir différents composés susceptibles d’endommager les membranes ou d’affecter les performances du système. Vient ensuite la phase de prétraitement. En l’absence de prétraitement, des composés comme des carbonates, des sulfates ou des sels dissous peuvent obstruer la membrane, un phénomène appelé entartrage, et affecter le fonctionnement global du système.

Des substances agressives comme le chlore ou les chlorures peuvent également détruire la matière de la membrane, ce qui nuira à l’efficacité du traitement. Des adoucisseurs ou des filtres à charbon actif sont normalement mis en place pour le prétraitement, l’étape initiale consistant à éliminer les traces de produits chimiques ou à nettoyer l’eau brute du chlore ou des chlorures avant qu’elle n’entre dans la membrane.

Une autre stratégie de prétraitement consiste à traiter l’eau avec différents produits chimiques, comme des antitartres, à l’aide de pompes doseuses. Un prétraitement efficace peut vous éviter bien des problèmes et des dépenses. Toutefois, un entartrage peut se produire progressivement, notamment si de l’eau stagne dans la membrane.

Cela peut être surveillé en installant un capteur mesurant la pression différentielle entre l’entrée et la sortie du concentrat de l’unité d’osmose inverse. Si des dépôts s’accumulent sur la membrane, cette pression différentielle augmentera. Lorsqu’elle atteindra un maximum prédéfini, la membrane devra être nettoyée, par exemple au moyen d’un processus appelé rinçage vers l’avant.

Pour permettre le rinçage vers l’avant, la vanne de contre-pression est équipée d’une dérivation munie d’une vanne pilotée. En fonctionnement normal, celle-ci est fermée, mais elle est ouverte lorsque la membrane doit être nettoyée. Le concentrat peut désormais passer librement, ce qui augmentera le débit du côté du concentrat et éliminera les dépôts.

Certaines applications exécutent le rinçage vers l’avant avec de l’eau brute, d’autres avec le perméat. À titre de précaution supplémentaire, un capteur de conductivité peut être ajouté pour mesurer la qualité du perméat.

Si l’intégrité de la membrane est affectée, permettant ainsi à des impuretés ou à des particules dissoutes de passer, la conductivité du perméat augmente et, une fois franchi un niveau donné, le système s’arrête afin d’éviter toute contamination indésirable dans la cuve du perméat.

Le contrôle des différents composants et fonctions peut être complexe et il est généralement effectué à l’aide d’un PLC ou de contrôleurs externes, mais il existe un autre moyen : une pompe CRE intelligente.

D’autres composants peuvent être ajoutés pour plus de sécurité, comme une vanne pilotée pour couper l’arrivée d’eau en cas de dysfonctionnement, un pressostat pour prévenir tout fonctionnement à sec, et même un commutateur de niveau afin d’éviter tout débordement de la cuve et de garantir l’interruption du processus jusqu’à la baisse du niveau de la cuve.

En fin de compte, dans un système d’osmose inverse, la pompe CRE compacte et intelligente assure une faible empreinte et un rendement élevé, garantissant un prix modéré par mètre cube traité. Son interface est conviviale, les signaux mesurés sont affichés numériquement et elle peut même être contrôlée à distance.

Voilà qui conclut ce module consacré aux principes de base de l’osmose inverse et aux avantages de l’utilisation d’une pompe CRE intelligente pour réduire la complexité.