Qu'est-ce que l'osmose inverse?

L'osmose inverse est un sujet brûlant dans l'industrie du traitement de l'eau. Avec les besoins énergétiques les plus bas, certains des taux de récupération les plus élevés et l'un des meilleurs taux de rejet du marché, il n'est pas étonnant que les gens souhaitent en savoir plus à ce sujet. Quelle est la définition de l'osmose inverse? Comment ça marche? Jetons un coup d'œil au cœur d'un système Pure Aqua RO et décomposons-le pour que vous compreniez tout sur RO. 

Comme tout le monde peut le deviner, c'est le processus d'osmose à l'envers. L'osmose est le passage de l'eau à travers une membrane d'osmose inverse (comme notre peau, ou l'intérieur d'une cellule végétale) pour égaliser la concentration de particules dissoutes dans l'eau. Comme le montre le diagramme ci-dessus, la membrane semi-perméable laisse passer l'eau, mais les molécules plus grosses que l'eau (comme les minéraux, les sels et les bactéries) ne le peuvent pas. L'eau circule dans les deux sens jusqu'à ce que la concentration soit égale des deux côtés de la membrane, et un équilibre se forme.

Appliquons ces connaissances à la purification de l'eau. Nous voulons boire de l'eau d'un lac ou d'un ruisseau, mais elle contient une concentration trop élevée de contaminants comme le sel, les minéraux et les bactéries, ce qui la rend imbuvable. En appliquant une pression sur l'eau lorsqu'elle passe à travers une membrane, l'eau peut être forcée de s'éloigner de la membrane plutôt que d'essayer de former un équilibre comme d'habitude. Ce mouvement à contre-courant est d'où vient le "inverse" de "l'osmose inverse". Une pompe fonctionne bien pour ce processus. L'eau est forcée à travers la membrane, qui, comme un filtre à particules ultrafines, empêche une extrême majorité de contaminants de passer.

En tant que procédé de purification de l'eau, il présente un certain nombre d'avantages et d'inconvénients. Dans le traitement de l'eau, les membranes TFC peuvent généralement éliminer entre 96 et 99% de la plupart des contaminants, y compris les sels et minéraux, les colorants, les particules, les bactéries et les métaux dangereux. Cependant, en raison du fonctionnement de l'osmose inverse, vous ne pouvez jamais vraiment éliminer tout un contaminant. Vous pouvez purifier jusqu'à une fraction de pour cent, mais le contaminant ne peut jamais être vraiment éliminé avec l'osmose inverse. Les systèmes de purification d'eau nécessitent également des pompes haute pression de qualité supérieure, car le taux de rejet dépend principalement de la pression appliquée à la membrane. Cela étant dit, les unités plus petites ont des ratios de perméat (produit propre et purifié) par rapport aux eaux usées plus petits. Cela rend la filtration des médias ou autre filtration conventionnelle plus efficace à plus petite échelle (comme les environnements résidentiels).

Maintenant que nous avons répondu à la plus grande question sur les systèmes de membranes de Pure Aqua, examinons de plus près comment nous construisons nos systèmes de traitement d'eau avancés et comment fonctionne l'osmose inverse.

Le processus d'osmose inverse fonctionne en utilisant des pompes à haute pression pour élever la pression du côté concentré du système RO et pousser l'eau à travers une ou plusieurs membranes. Il s'agit d'un procédé de traitement de l'eau très efficace qui nécessite un degré de pression plus élevé en fonction de la quantité totale de contaminants existant dans l'eau d'alimentation.

L'eau purifiée qui est éliminée de ses solides dissous est maintenant appelée perméat ou eau produite. Le flux concentré de contaminants laissé dans la saumure est appelé eau de rejet et est finalement rejeté. 

La seule responsabilité des membranes d'osmose inverse est d'assurer une filtration efficace de tous les sels et minéraux indésirables de l'eau d'alimentation lors de son passage dans le système. Membranes de fabricants de premier plan (Dupont Filmtec, Hydranautics) sont capables d'éliminer jusqu'à 99% des solides dissous de la source d'eau. Le flux rejeté n'est pas toujours jeté, il peut être recyclé via le système d'osmose inverse pour la conservation de l'eau.

Le processus d'osmose inverse est plus similaire à une méthode de filtration à flux transversal qu'à une méthode conventionnelle. La filtration à flux transversal est plus efficace car elle se compose de deux sorties pour que la solution aille afin de traiter des concentrations plus élevées de polluants. L'écoulement du perméat et de l'eau concentrée dans des directions opposées permet à la surface de la membrane de rester propre et minimise considérablement l'accumulation. Cette méthode de filtration garantit une durée de vie plus longue du système et des composants et réduit le besoin de nettoyage de la membrane.

Maintenant que nous savons comment fonctionne l'osmose inverse, prenons cela et appliquons-le à un système TWRO ou BWRO réel et fonctionnel. S'il ne fallait que les membranes et une pompe, ce ne serait certainement pas si gros, non?

Voici le processus complet d'osmose inverse, y compris le prétraitement et le post-traitement généralement requis pour une eau hautement contaminée:

A) Système de dosage de pré-chloration

Si l'eau d'alimentation contient des traces de métaux lourds ou contaminée, il est fortement recommandé de doser un peu de chlore pour changer les métaux lourds dissous en forme physique, le filtre média pourra en filtrer la majeure partie.

B) Réservoir de stockage d'eau brute

Bien que certains Systèmes RO peut extraire de l'eau d'un puits ou d'un tuyau d'alimentation, la plupart des systèmes d'osmose inverse commencent par un grand réservoir qui stocke l'eau contaminée. Le fait de ne pas avoir assez d'eau d'alimentation peut endommager une pompe, donc avoir un grand réservoir de stockage pour votre eau d'admission est un moyen facile de vous assurer que votre pompe dure le plus longtemps possible.

C) Pompe à eau d'alimentation

Une pompe commerciale ou industrielle fournit la pression initiale pour le système de traitement. Ce moteur fournit généralement une pression d'eau suffisante pour traverser tout prétraitement ainsi que les membranes RO, mais si ce n'est pas le cas, une pompe de surpression peut être nécessaire plus loin dans la conduite.

D) Filtre multicouche ou média

Même si nous détestons l'admettre, il y a des choses que les membranes ne peuvent pas purifier. Les nitrates, un contaminant commun présent dans les engrais et les déchets animaux, sont un bon exemple de particules qui se dissolvent trop bien dans l'eau pour que l'osmose inverse les attrape. Des choses comme les odeurs et le goût nauséabonds ne sont généralement pas empêchés par osmose inverse, Soit. Un filtre multicouche peut être rempli de média qui cible spécifiquement les choses que votre système RO ne peut pas capturer. Si vous devez éliminer ces contaminants, un filtre multicouche est indispensable. Un exemple de filtres MMF ou multimédia est notre filtres à eau Série MF-1000.

E) Filtre à charbon actif

Les filtres à charbon actif sont une bonne solution pour réduire le goût organique, le mauvais goût, l'odeur et le chlore de l'eau.

F) Adoucisseur d'eau automatique

Les adoucisseurs d'eau automatiques sont conçus pour éliminer la dureté de l'eau, les ions calcium et magnésium, pour les petits systèmes RO, nous recommandons généralement des adoucisseurs d'eau au lieu d'un dosage de produits chimiques antitartre. 

G) Système de dosage de produits chimiques anti-tartre

Pour les systèmes RO plus grands, nous utilisons des systèmes de dosage antitartre pour doser notre PA0100 produit chimique RO antitartre, ce qui aide à prévenir l'encrassement de la membrane. Pour plus d'informations, veuillez visiter nos pompes doseuses de produits chimiquesde la série CDS.

H) Système d'osmose inverse

Nous avons enfin notre système d'osmose inverse. Si une pompe d'appoint est nécessaire, ce sera généralement juste avant cette étape. Le système d'osmose inverse peut produire jusqu'à un million de gallons d'eau produite par jour à partir d'un apport constant, ainsi qu'une quantité importante de déchets. Habituellement, les eaux usées peuvent être déversées dans les égouts, mais vérifiez auprès de vos autorités locales des eaux au cas où elles devraient être manipulées avec précaution.

I) Réservoir de stockage d'eau de produit

Le perméat du système d'osmose inverse ira généralement dans un grand réservoir, où il est conservé pour utilisation. Sinon, le système devrait fonctionner pour avoir accès à l'eau douce, ce qui peut être gênant. Parfois, un système RO pompe l'eau directement dans un puits ou un aquifère pour la recharger au lieu d'être utilisé dans de nombreuses industries ou applications normales dans lesquelles il est utilisé..

J) Système de dosage post-chloration

Si l'eau de perméat est destinée à être stockée pendant plus d'une journée, il est fortement recommandé de doser un peu de chlore pour maintenir une eau propre et non contaminée.

K) Pompe à eau de produit (re-pressurisation)

Cette pompe repressurise l'eau de perméat jusqu'au point d'utilisation. Ceci est sélectionné en fonction de la distance totale de déplacement et de la tête requise. Cette pompe doit être sélectionnée en acier inoxydable pour éviter toute contamination de l'eau de perméat.

L) Product Water UV Sterilizer

Le stérilisateur UV est placé après le réservoir de stockage et comme dispositif de désinfection final. La plupart du temps, nous utilisons la post-chloration comme agent désinfectant ou la stérilisation aux ultraviolets.

L'osmose inverse est une solution de traitement de l'eau idéale dans la plupart des types d'eau. D'une manière générale, toutes les principales sources d'eau du point de vue du traitement peuvent être divisées en trois grandes catégories: l'eau du robinet, également connue sous le nom de sources municipales, les eaux souterraines, qui comprennent l'eau saumâtre et l'eau salée. La plus grande distinction entre ces trois types est la teneur en solides dissous totaux (TDS) de chaque type. En règle générale, l'American Health Association exige que l'eau potable soit inférieure à 1000 PPM TDS.

L'eau du robinet passe généralement par une infrastructure préexistante comme des conduites de ville ou un système de barrage. L'osmose inverse est souvent utilisée dans un environnement d'eau du robinet pour réduire la dureté ou les débris déposés dans l'eau en se déplaçant dans des tuyaux métalliques. Les solides dissous totaux sont souvent une cible de purification de l'eau dans les systèmes d'eau du robinet. L'eau RO est idéale dans les applications telles que les centrales électriques, les produits pharmaceutiques, les laboratoires et les hôpitaux, où une extrême pureté de l'eau est cruciale pour l'industrie. L'eau du robinet a généralement un TDS inférieur à 1 000 PPM.

Les réservoirs souterrains d'eau sont souvent saumâtres ou très saumâtres, ce qui signifie qu'ils contiennent de grands volumes de sel, mais pas assez pour être considérés comme de l'eau salée. L'osmose inverse des eaux souterraines est très courante et constitue l'une des meilleures utilisations d'un système d'osmose inverse à ce jour. Les eaux souterraines sont le plus souvent purifiées pour l'industrie agricole, l'industrie minière et l'usage résidentiel. Les eaux souterraines sont également une cible prisée de l'industrie de l'embouteillage car les combinaisons minérales uniques ont souvent un goût attrayant. L'eau saumâtre a généralement un TDS de 5 000 PPM ou moins, mais peut avoir des concentrations allant jusqu'à 12 000 PPM.

L'eau salée par osmose inverse (parfois appelée simplement dessalement) consiste à transformer l'eau salée en eau potable. L'eau de l'océan a jusqu'à 45 000 PPM TDS. En règle générale, pour des raisons environnementales, un trou de forage est creusé dans l'océan pour ce type d'eau d'osmose inverse, mais une prise à ciel ouvert est plus rentable. Les utilisations les plus importantes du dessalement consistent à fournir de l'eau dans les zones qui manquent d'un approvisionnement régulier en eau douce.

Une analyse chimique détaillée de l'eau d'alimentation RO est une nécessité absolue pour identifier les contaminants potentiels. Cela devrait inclure une mesure de la dureté (calcium et magnésium), du baryum, du strontium, de l'alcalinité, du pH et du chlore. Les données de l'analyse chimique peuvent être utilisées par les concepteurs d'équipement RO pour déterminer le réseau de membranes optimal qui minimisera à la fois la tendance à la formation de tartre et de dépôts et maximisera la récupération et le débit.

Par exemple, l'indice de stabilité de Langelier (LSI), une mesure de la tendance à l'entartrage du carbonate de calcium de l'eau, est calculé à partir de l'analyse de l'eau pour déterminer la concentration maximale admissible de minéraux dissous dans le flux de rejet avant que le dépôt de tartre ne devienne un problème. En raison du nombre de variables à prendre en compte, ces calculs sont difficiles à faire avec un crayon et du papier. Heureusement, les fabricants de membranes ont développé des programmes informatiques qui rendent ces calculs rapides et faciles à réaliser, dans lesquels l'utilisateur peut projeter les performances des membranes dans des conditions d'alimentation réelles.

Bien qu'une analyse de l'eau soit utile pour prédire la tendance des minéraux dissous à causer des problèmes dans le système d'OI, elle ne prévoit pas toujours la tendance à l'encrassement des colloïdes et autres solides en suspension finement dispersés. L'indice de densité de limon (SDI) est un outil utile pour quantifier la tendance à l'encrassement de l'eau d'alimentation. Ce test est réalisé en filtrant un échantillon à travers un filtre de 0,45 micron (µ m) et en mesurant le temps nécessaire pour collecter un volume unitaire de filtrat. Un numéro d'index est calculé à partir de ces données. Traditionnellement, une valeur SDI inférieure à 3,0 est souhaitable pour les eaux d'alimentation d'osmose inverse. La mesure SDI présente certaines limites en ce qu'elle ne modélise pas la conception d'écoulement transversal d'une membrane RO.

Les antiscalants se sont révélés efficaces pour allonger les intervalles entre les nettoyages chimiques des membranes RO. Ces produits sont généralement formulés pour inclure des phosphates inorganiques, des organophosphates et des dispersants. Utilisez des produits antitartre approuvés par le fabricant de la membrane et suivez toutes les instructions pour appliquer et contrôler le dosage du produit. Certains antiscalants contiennent des polymères et des dispersants chargés négativement qui peuvent réagir avec des polymères cationiques qui pourraient être dosés en amont avant les filtres à média. L'antiscalant doit être compatible avec ces polymères; sinon, le produit de réaction encrassera les membranes.