L'osmose inverse, ou OI, est l'un des procédés de filtration de l'eau les plus efficaces. Cependant, l'un des inconvénients majeurs des systèmes OI est qu'ils génèrent une quantité importante d'eaux usées.
Pour chaque unité d'eau purifiée produite, deux unités d'eaux usées sont générées. Le traitement de ces eaux usées peut s'avérer problématique, tant sur le plan environnemental qu'économique.
Il existe cependant des solutions pratiques pour réduire les eaux usées générées par nos systèmes d'osmose inverse. Dans cet article, nous aborderons six solutions efficaces pour minimiser les eaux usées des systèmes d'osmose inverse.
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Comment réduire les eaux usées dans un système d'osmose inverse – 6 solutions efficaces
Voici six solutions efficaces pour réduire les eaux usées dans les systèmes d’osmose inverse.
Solution 1 - Améliorer l'efficacité de la membrane
Le principal responsable de la production d'eaux usées est l'efficacité de la membrane d'osmose inverse. Les membranes plus anciennes et de moindre qualité laissent passer davantage d'eau sans subir d'osmose inverse, augmentant ainsi le volume des eaux usées.
L’utilisation d’une membrane composite à film mince (TFC) de haute qualité peut augmenter considérablement les taux de production d’eau et réduire les eaux usées.
Certains fabricants de membranes RO travaillent en permanence sur l’innovation des membranes pour offrir des taux de rejet encore plus élevés tout en maintenant de bons débits.
Les membranes avec un taux de rejet nominal de 99 % pour les matières dissoutes totales peuvent réduire les eaux usées de 10 à 15 % par rapport aux anciennes membranes avec un taux de rejet de 95 %. Il est conseillé de remplacer périodiquement les membranes vieillissantes tous les 3 à 5 ans pour maintenir une efficacité de production optimale.
Une autre option consiste à utiliser une membrane dont le taux de rejet du sel est légèrement supérieur à la valeur nominale. Par exemple, une membrane évaluée à 95 % de rejet peut atteindre en pratique 93 à 94 % de rejet.
Ce léger compromis sur la pureté de l'eau produite permet de récupérer 5 à 7 % d'eau supplémentaire avant de dépasser le seuil de concentration en sel. Le système d'osmose inverse fonctionne légèrement plus longtemps avant d'évacuer l'eau vers les égouts, réduisant ainsi les eaux usées.
Solution 2 - Augmenter la pression d'admission
Gardez à l'esprit que plus la pression d'entrée est élevée, plus l'inversion osmotique est complète et plus le taux de récupération de l'eau purifiée est élevé. La plupart des systèmes d'osmose inverse résidentiels fonctionnent entre 50 et 80 psi, mais un fonctionnement à la limite supérieure de cette plage de pression permet de réduire les eaux usées.
Chaque augmentation de 5 psi de la pression de service pourrait potentiellement éviter le gaspillage de 5 à 7 % d'eau. Cependant, des pressions plus élevées nécessitent une pompe plus robuste et des composants adaptés.
Cela peut également réduire la durée de vie de la membrane au fil du temps. L'approche idéale consiste à faire fonctionner le système à la pression maximale possible sans perturber l'intégrité des composants ni la qualité de l'eau produite.
Solution 3 - Contrôle du débit de perméat
Le débit d'eau produite est déterminé par un limiteur de débit qui régule la pression de sortie. Un débit de perméat plus faible laisse plus de temps à l'osmose, augmentant ainsi la récupération d'eau.
De nombreux systèmes d'osmose inverse sont configurés pour fournir un débit de perméat de 2,5 à 3 GPM, ce qui est satisfaisant pour la plupart des utilisations. Cependant, en dehors des heures de pointe, lorsque des débits élevés ne sont pas nécessaires, le débit de perméat peut être réduit temporairement.
Une simple diminution du débit de 0,5 GPM à certains intervalles peut réduire cumulativement le volume des eaux usées au fil du temps. Des commandes automatiques peuvent être installées pour activer cette réduction pendant les périodes de non-utilisation.
Bien entendu, il faut trouver un équilibre entre cela et la nécessité de satisfaire les besoins quotidiens en eau du système. Viser une augmentation de la récupération de seulement 2 à 3 % grâce à une réduction des heures de fonctionnement à débit réduit fait toujours la différence.
Solution 4 - Rejeter les systèmes de récupération
Rejeter plus de 50 % de l'eau d'alimentation comme déchet est un gaspillage, surtout dans les régions confrontées à une pénurie d'eau. Les systèmes de récupération des rejets permettent de récupérer une partie de ces eaux usées avant leur rejet. Une méthode simple consiste à faire passer le flux de rejet dans une unité de refiltration à basse pression qui extrait une partie des « eaux usées » des rejets.
Certains systèmes, comme le Clack CW3000, ajoutent une deuxième étape d'osmose inverse pour traiter les eaux rejetées par la membrane de premier passage. Ce second rejet permet de récupérer 15 à 25 % d'eau en plus, réduisant ainsi considérablement le volume réel d'eaux usées.
Les systèmes plus avancés intègrent un dispositif de récupération d'énergie ou un échangeur de pression qui transfère la pression du flux rejeté pour augmenter la pression d'entrée lors de la première étape. La récupération des rejets permettrait d'économiser de l'eau de 10 à 15 %.
Solution 5 - Utiliser l'eau osmosée à des fins non potables
Toutes les utilisations domestiques ne nécessitent pas une eau potable ultra-purifiée. Les rejets d'osmose inverse contiennent principalement du sel et peuvent néanmoins convenir à de nombreuses applications non potables après une filtration de finition appropriée. Des utilisations comme l'arrosage des plantes et pelouses extérieures, le lavage des voitures, le rinçage des sols, etc., ne nécessitent pas nécessairement une eau potable.
En installant des canalisations d'évacuation des eaux de rejet par osmose inverse vers les robinets extérieurs, environ 30 % du flux rejeté pourrait potentiellement trouver d'autres utilisations non potables. Cela minimise les eaux usées nécessitant une élimination ou un post-traitement supplémentaire.
Une signalisation et une identification adéquates sont indispensables pour éviter toute confusion quant à l'utilisation des conduites d'eau. La réutilisation des eaux non potables exige une mise en œuvre rigoureuse, mais offre un potentiel important de réduction des eaux usées.
Solution 6 - Améliorer le prétraitement
Une eau mal prétraitée provoque l'entartrage, l'encrassement et la dégradation des membranes au fil du temps, réduisant ainsi les taux de production de perméat. Elle nécessite également des nettoyages et des remplacements plus fréquents, augmentant ainsi les eaux usées issues des activités de nettoyage.
Investir dans un système efficace de filtration des sédiments et du charbon en 5 étapes garantit que l'eau d'alimentation répond aux exigences du système d'osmose inverse. Des filtres automatiques à contre-lavage pendant les heures de non-utilisation éliminent également les particules problématiques. Un prétraitement avec des antitartres à base de phosphate inhibe l'entartrage des membranes.
Un entretien régulier des préfiltres permet d'éviter les pertes de pression inutiles dues au colmatage. Cela permet d'obtenir des membranes plus durables, garantissant des taux de récupération et des débits optimaux et minimisant la production d'eaux usées.
Un nettoyage et une désinfection appropriés sont également essentiels. Des nettoyages chimiques périodiques éliminent les biofilms, les matières organiques et les dépôts accumulés qui compromettent les performances de l'osmose inverse s'ils ne sont pas traités.
Un nettoyage conforme aux recommandations du fabricant permet au système de fonctionner avec une efficacité et une disponibilité maximales tout au long de sa durée de vie. Un nettoyage moins fréquent et plus approfondi permet de réduire le gaspillage de produits chimiques lors de la maintenance.
Conclusion
Bien que les eaux usées fassent partie intégrante du processus d’osmose inverse, des efforts conscients peuvent réduire considérablement leurs volumes grâce à un fonctionnement optimal du système et à une sélection optimale des composants.
Les 6 solutions évoquées ci-dessus (amélioration des membranes, augmentation des pressions, contrôle des flux de perméat, ajout de flux de rejet, utilisation de l'eau RO de manière non portable et amélioration du prétraitement) lorsqu'elles sont mises en œuvre ensemble, ont le potentiel de réduire les véritables eaux usées de 30 à 50 %.