Le taux de conversion d'un osmoseur

Dans un système d'osmose inverse, on peut distinguer les flux d'eau suivants :

  • L'alimentation d'eau : Alimentation (F)
  • La production d'eau : Perméat (P)
  • La déconcentration ou rejet : Concentrât (C)

En formule :

F = P + C

Le taux de conversion d'un osmoseur est défini par le ratio entre le débit d'eau déminéralisée produite (perméat) et le débit d'eau d'alimentation :

Tconv = Perméat / Alimentation = Perméat / (Perméat + Concentrât) = P / (P + C)

Le débit du perméat est notamment fonction de la pression d'eau appliquée, de la température et de la minéralisation d'eau à traiter. Le débit du rejet, le concentrât, est à régler par un dispositif tel qu'une vanne à pointeau ou capillaire, de manière à obtenir le taux de conversion souhaité.

Pour optimiser la durée de vie d'une membrane d'osmose inverse, le ratio entre le perméat et le débit d'alimentation doit être de l'ordre de 1 : 5. Ainsi, si 20% de l'eau d'alimentation est transformé en eau déminéralisée, le reste, soit 80%, correspond au concentrât rejeté. Dans ce cas, 4 litres d'eau sont rejetés pour en produire 1.

Afin de limiter la consommation d'eau, le taux de conversion des osmoseurs de petites capacités est augmenté par une réduction du débit de rejet, même si cela réduit la durée de vie de la membrane d'osmose. Ce type d'osmoseurs ne fonctionne généralement que ponctuellement pour produire de faibles volumes d'eau permettant un fonctionnement durant plusieurs années tout de même (osmoseur domestique pour eau de boisson par exemple ou pour l'aquariophilie) .

Dans le cas d'osmoseurs professionnels produisant des volumes d'eau déminéralisée importants, le ratio entre le débit de production et celui de l'alimentation de la membrane est maintenu à environ 20%. Cependant, le flux d'eau du concentrât est réinjecté dans le flux d'eau d'alimentation ; on parle de recirculation. Seule une fraction du débit du concentrât est rejetée. On peut calculer le taux de conversion de deux manières :

  1. le taux de conversion interne : Tconv int = Perméat / ( Perméat + Concentrât rejeté + Recirculation )
  2. le taux de conversion externe : Tconv ext = Perméat / ( Perméat + Concentrât)

Recirculation d'eau dans un système d'osmose inverse

En fonction des caractéristiques de l'eau d'alimentation, le taux de conversion externe pourra se situer aux alentours de 75%, tout en assurant un taux de conversion interne de 20%. Le débit de recirculation est dans ce cas :

Tconv ext = Perméat / ( Perméat + Concentrât) = 75% / ( 75% + 25% )

Tconv int = Perméat / ( Perméat + Concentrât rejeté + Recirculation ) = 75% / ( 75% + 25% + R ) = 20%

75% + 25% + R = 75% / 20%

R = ( 75% / 20% ) - 75% - 25% = 275% (par rapport au débit d'eau d'alimentation)

La pompe d'alimentation, indispensable pour ce mode de fonctionnement, véhicule donc un débit d'environ 4 fois le débit d'eau d'alimentation ou 5 fois celui du perméat ; sa capacité doit donc être adéquate.

Le fait de recirculer le débit de rejet de l'osmoseur entraine une augmentation de la minéralisation de l'eau d'alimentation et par conséquence celle de l'eau produite. Le taux de conversion doit être ajusté pour obtenir le rendement de déminéralisation souhaité. Généralement l'adoucissement de l'eau d'alimentation ou un conditionnement chimique est indispensable.

Conclusions

La déperdition d'eau sous forme de rejet d'un osmoseur peut être réduite en optimisant le taux de conversion. Une telle optimisation peut être réalisée par une recirculation d'eau interne. Ce mode de fonctionnement nécessite cependant une pompe d'alimentation de forte capacité et un système hydraulique un peu plus complexe. La recirculation se justifie notamment dans des installations de moyenne ou de grande capacité.

Dernière mise à jour : 3-6-2018

Commentaires

14/08/2016 modes de gestion des concentrât d'osmoseur
Bonjour Je voudrai savoir les modes de gestion appliquées pour le concentrât qui sortent des osmoseurs surtout lorsqu’il s'agit de grands débits.
Ben Rajeb Bechir - Tunisie
AquaThermia
Le débit du rejet de l'osmoseur est généralement réglé par une vanne manuelle (vanne à pointeau).
note

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