Pourquoi les systèmes d’osmose inverse gaspillent-ils autant d’eau ?
En tant que technologie efficace de traitement de l’eau, les systèmes d’osmose inverse (OI) sont largement utilisés dans le traitement de l’eau domestique, industrielle et municipale. Cependant, de nombreuses personnes rencontrent un problème lors de l’utilisation de systèmes à osmose inverse : une grande quantité d’eaux usées. Pourquoi les systèmes d’osmose inverse produisent-ils autant d’eaux usées ?
Cet article examinera en profondeur le principe de fonctionnement desystèmes d'osmose inverse, les raisons de la production d'eaux usées et les principes scientifiques qui la sous-tendent.
Comment fonctionne un système d’osmose inverse ?
Pour comprendre pourquoisystèmes d'osmose inverseproduire des eaux usées, vous devez d’abord comprendre son principe de fonctionnement de base. L'osmose inverse est une technologie qui utilise des membranes semi-perméables pour séparer les solutés et les solvants. Au cours du processus d'osmose inverse, l'eau brute passe à travers une membrane semi-perméable sous haute pression, et les molécules d'eau traversent la membrane vers le côté eau propre, tandis que les impuretés, les ions et les micro-organismes dissous dans l'eau sont piégés de l'autre côté de la membrane pour former de l'eau concentrée.
Le diamètre des micropores de la membrane semi-perméable est très petit, seulement environ 0,0001 microns, ce qui lui permet de bloquer efficacement la plupart des solides dissous et des polluants et de ne laisser passer que les molécules d'eau. Ce processus peut non seulement éliminer les matières en suspension, les bactéries et les virus présents dans l'eau, mais également éliminer les sels solubles et les matières organiques pour générer une eau propre de haute pureté.
Quelle est la cause de la production d’eaux usées ?
Dans le système d’osmose inverse, la génération d’eaux usées est un résultat inévitable. Cela est principalement dû aux raisons suivantes :
2.1 Augmentation de la concentration en impuretés :
Au fur et à mesure du processus d'osmose inverse, la membrane semi-perméable intercepte en permanence les solutés et les polluants présents dans l'eau du côté de l'eau concentrée. Au fil du temps, la concentration d’impuretés dans l’eau concentrée augmente progressivement. S’il n’y a pas de rejet d’eaux usées, ces impuretés s’accumuleront progressivement et finiront par bloquer les micropores de la membrane, provoquant la défaillance de la membrane. Par conséquent, le système d'osmose inverse doit évacuer les eaux usées pour maintenir la concentration d'impuretés dans l'eau concentrée dans une plage contrôlable afin d'assurer le fonctionnement normal du système et la longue durée de vie de la membrane.
2.2 Exigences d'autonettoyage de la membrane :
La membrane semi-perméable accumulera progressivement des impuretés lors d'un fonctionnement à long terme, entraînant une diminution du flux de la membrane et une diminution de la production d'eau propre. Afin de maintenir l'état de fonctionnement efficace de la membrane, lesystème d'osmose inversedoit effectuer un autonettoyage régulier de la membrane. Ce processus est généralement réalisé par le rejet des eaux usées, et le flux des eaux usées peut éliminer les impuretés à la surface de la membrane pour éviter son colmatage et sa contamination.
2.3 Limites du taux de récupération de l'eau :
Le taux de récupération de l'eau d'un système d'osmose inverse fait référence à la proportion d'eau brute qui est convertie en eau propre. D'une manière générale, le taux de récupération de l'eau d'un système domestique à osmose inverse est d'environ 20 à 50 %, ce qui signifie que pour chaque litre d'eau propre produit, environ 2 à 4 litres d'eaux usées sont rejetés. Ce ratio est principalement limité par la technologie des membranes, la conception du système et les conditions de fonctionnement. L'amélioration du taux de récupération de l'eau entraîne généralement un risque accru d'encrassement et de colmatage des membranes, ce qui affecte à son tour la stabilité et la durée de vie du système.
Quels facteurs affectent la quantité d’eaux usées ?
La quantité d'eaux usées générée par un système d'osmose inverse n'est pas seulement liée à son principe de fonctionnement, mais également affectée par de multiples facteurs :
3.1 Qualité de l'eau brute :
La qualité de l'eau brute a un impact important sur la quantité d'eaux usées provenant d'un système d'osmose inverse. Plus les matières dissoutes, les contaminants et la dureté de l’eau brute sont élevés, plus le système doit évacuer les eaux usées fréquemment pour éviter le colmatage de la membrane. Par conséquent, plus la qualité de l’eau brute est mauvaise, plus la quantité d’eaux usées est généralement importante.
3.2 Conception et configuration du système :
La conception et la configuration du système d’osmose inverse affectent également la quantité d’eaux usées. Par exemple, la surface de la membrane du système, la pression de la pompe, la méthode d'évacuation de l'eau concentrée, etc. affecteront la quantité d'eaux usées générées. Une conception efficace du système peut réduire la quantité d’eaux usées dans une certaine mesure et améliorer le taux de récupération de l’eau.
3.3 Conditions de fonctionnement :
Les conditions de fonctionnement telles que la pression d’entrée de l’eau, la température et le débit affecteront également la quantité d’eaux usées. D'une manière générale, une pression d'entrée d'eau plus élevée et une température d'entrée d'eau plus basse peuvent améliorer le taux de récupération de l'eau du système et réduire la quantité d'eaux usées. Cependant, l'ajustement de ces conditions doit être effectué dans le but d'assurer la sécurité de la membrane et la stabilité du système.
Comment traiter et valoriser les eaux usées ?
Même si le système d’osmose inverse produira une grande quantité d’eaux usées, ces eaux usées ne sont pas inutiles. Un traitement et une utilisation raisonnables des eaux usées peuvent réduire les déchets dans une certaine mesure et améliorer l'efficacité de l'utilisation des ressources.
4.1 Recyclage des eaux usées :
Bien que les eaux usées contiennent une forte concentration d’impuretés, elles peuvent toujours être utilisées comme eau non potable dans de nombreux cas. Par exemple, les eaux usées peuvent être utilisées pour l’eau domestique comme la chasse d’eau des toilettes, l’arrosage des fleurs et des plantes, le nettoyage, etc., réduisant ainsi la consommation d’eau du robinet. Dans le domaine industriel, les eaux usées peuvent être utilisées pour refroidir l’eau en circulation, l’eau de nettoyage, etc., réduisant ainsi les coûts de l’eau.
4.2 Traitement des eaux usées :
Avant leur rejet, les eaux usées peuvent être traitées par des processus de traitement simples tels que la sédimentation et la filtration pour éliminer certaines impuretés avant leur réutilisation. Pour les scénarios d'application avec un grand volume d'eaux usées, une oxydation avancée, un bioréacteur à membrane et d'autres technologies peuvent également être utilisés pour un traitement en profondeur afin de répondre aux normes de réutilisation.
4.3 Optimisation du système :
En optimisant la conception et les conditions d'exploitation dusystème d'osmose inverse, la quantité d'eaux usées peut être réduite dans une certaine mesure. Par exemple, un système d'osmose inverse à plusieurs étages peut être utilisé pour récupérer l'eau concentrée plusieurs fois afin d'améliorer le taux global de récupération de l'eau et de réduire la quantité d'eaux usées. De plus, un entretien et un nettoyage réguliers des composants de la membrane pour maintenir un fonctionnement efficace du système peuvent également contribuer à réduire la quantité d'eaux usées.
Résumé
Le système d’osmose inverse occupe une place importante dans le processus moderne de traitement de l’eau en raison de sa capacité efficace de purification de l’eau. Cependant, son volume élevé d’eaux usées a toujours été au centre de l’attention. La génération d'eaux usées est le résultat du principe de fonctionnement et des limites techniques du système d'osmose inverse et est liée à de nombreux facteurs tels que la qualité de l'eau brute, la conception du système et les conditions de fonctionnement.
Lors de la sélection et de l'utilisation d'un système d'osmose inverse, les utilisateurs doivent prendre en compte de manière exhaustive la qualité de l'eau, les performances du système et les coûts économiques, ajuster raisonnablement les conditions de fonctionnement et prendre des mesures efficaces de traitement des eaux usées pour atteindre les objectifs de traitement de l'eau efficace, économe en énergie et respectueux de l'environnement.