L'osmoseur par SLCE
SLCE watermakers via le principe de l’osmose inverse et ses technologies propres, s’applique à améliorer l’expérience de l’utilisateur.
Vous trouverez ci-dessous, parmi d'autres, l'explication du phénomène d'osmose inverse, la description de systèmes de récupération d'énergie...
~ Principe de l'osmose inverse ~
Un récipient est partagé en deux parties étanches par une membrane semi-perméable.
Le côté droit est rempli d’eau de mer,
Le côté gauche est rempli d’eau douce,
Sans intervention extérieure, un flux d’eau douce traverse la membrane du compartiment d’eau douce vers le compartiment d’eau de mer.
Ceci est le phénomène d’OSMOSE.
Une pression est à présent appliquée sur le côté eau de mer.
La pression suffisante pour arrêter le phénomène d’osmose est appelée pression osmotique.
Dans le cas de l’eau de mer la pression osmotique est d’environ 28 bar.
Si une pression supérieure à la pression osmotique est à présent exercée, le flux d’eau douce traversant la membrane est inversé.
Les sels minéraux présents dans l’eau de mer sont arrêtés par la membrane semi-perméable. Ainsi, seule l’eau douce traverse la membrane du compartiment eau de mer vers le compartiment eau douce.
C’est le phénomène d’OSMOSE INVERSE.
Une membrane semi-perméable n’est pas un filtre. Initialement, le compartiment eau douce est vide et seul le compartiment eau de mer est rempli. Malgré une pression élevée appliquée sur l’eau de mer, aucun flux ne traversera la membrane.
En résumé, pour obtenir le phénomène d’osmose, il faut :
- Une membrane semi-perméable
- Un couple eau de mer/eau douce
Pour obtenir le phénomène d’osmose inverse, il faut en plus :
- Une pression supérieure à la pression osmotique s’exerçant sur le côté eau de mer.
~ Construction d'une membrane ~
Dans cette configuration, pour produire 215 L/h d’eau douce, environ 7m² de membrane sont nécessaires. L’encombrement d’une telle installation engendrerait donc un certain nombre de problèmes.
Afin de réduire la taille de l’installation, la membrane est pliée et collée sur les bords de manière à former une poche dans laquelle est collectée l’eau douce. Grâce à cet artifice, la taille de l’installation passe à 3.5m². Bien que plus compacte, cette configuration peut encore être améliorée.
Pour continuer l’optimisation, la membrane est enroulée autour d’un collecteur d’eau douce, le tout formant une spirale.
Pour une production de 215 L/h, la membrane a maintenant un diamètre de 100 mm et une longueur de 1000 mm.
~ La préfiltration ~
La qualité du prétraitement de l’eau de mer est décisive pour le maintien des performances de l’osmoseur dans le temps.
Cette étape de filtration, correctement dimensionnée, prépare l’eau en éliminant les plus grosses impuretés (particules et colloïdes). Elle protège ainsi la pompe haute pression (HP) et les membranes d’un encrassement prématuré.
L’eau pompée à l’aide de la pompe de gavage traverse un filtre à sable (FAS) qui effectue un filtrage mécanique par tamisage. Ce filtre retient les particules en suspension dans l’eau.
L’eau traverse deux filtres à cartouches 20μ et 5μ successifs. Ils parachèvent la clarification de l’eau avant son passage dans la pompe HP.
L’ensemble du processus de prétraitement est pensé pour faciliter l’entretien et prolonger la durée de vie des membranes et de la pompe HP.
~ Le nettoyage en place (N.E.P.) ~
Le rinçage à l’eau osmosée des membranes, bien qu’essentiel pour prolonger la durée de vie du matériel, ne suffit pas à enlever toutes les impuretés et minéraux colmatant les membranes.
Il est donc nécessaire d’effectuer un nettoyage chimique selon les préconisations contenues dans le manuel technique fourni avec chaque machine.
Il se compose de trois cycles : alcalin, acide, alcalin ; chacun suivi d’un rinçage à l’eau douce.
~ Les systèmes d'économie d'énergie ~
Dans un système conventionnel, l’intégralité de l’eau de mer pompée est montée en pression. Une grande partie de l’énergie dépensée à cet effet est dissipée dans le rejet.
Dans un souci d’économie d’énergie, nos dispositifs de récupération sont un atout unique. Ils réduisent la consommation de l’osmoseur en remettant à contribution l’énergie disponible dans le rejet. Nous utilisons deux dispositifs de récupération éprouvés et reconnus : l’un linéaire, l’autre rotatif.
Le récupérateur linéaire
Un double piston étanche sépare un cylindre en quatre chambres distinctes : A, B, C, et D.
En début de cycle, la chambre D a un volume de 10, la chambre C un volume nul.
En fin de cycle, la chambre D aura un volume nul, la chambre C un volume de 9. Le volume manquant de la chambre C correspond au volume de la tige du piston.
Les chambres C et D sont connectées et remplies (étape uniquement nécessaire à la présentation du principe du récupérateur linéaire).
Une pompe alimente la chambre A.
En raison de la différence d’1 volume entre la chambre D et C et de l’incompressibilité de l’eau, le piston est bloqué.
L’évacuation du volume excédentaire entrainera le déplacement du piston.
Ce volume excédentaire est converti en eau douce au travers d’une membrane d’osmose inverse installée entre les chambres C et D.
Les 10 volumes d’eau de la chambre D sont admis dans la membrane.
La membrane produit donc 1 volume d’eau douce, les 9 volumes restants sont transférés dans la chambre C.
La pompe de gavage fournit une pression au récupérateur linéaire. Cette pression est progressivement multipliée jusqu’à 60 bar par un rapport de sections afin d’alimenter la membrane.
Le rejet de 9 volumes sous pression issu de la membrane est envoyé dans la chambre C. il contribue ainsi à l’entrainement du piston.
Ces 60 bar sont obtenus de la manière suivante :
- La pompe alimente la chambre A à une pression de 6 bar. Cette pression s’excerce sur une surface de 10. Soit un effort global de 10×6=60. (Force = Surface x Pression)
- Après plusieurs cycles, le rejet de la membrane alimente la chambre C à une pression de 60 bar sur une surface de 9. Soit un effort global de 9×60=540
- L’effort combiné issu de la chambre A et de la chambre C, soit 540+60 = 600, est transféré à la chambre D. Cette dernière ayant une surface de 10, cela représente 10 volumes à 60 bar (10*60=600)
Une fois le piston arrivé en fin de course, un système de distribution permet d’en inverser la course. A présent :
- L’alimentation en eau de mer s’effectue par la chambre D
- La membrane est connectée entre les chambres A et B
- La saumure de la chambre C est rejetée
Les unités équipées de ce type de récupérateur linéaire consomment moins de 150W pour une production de 35L/h, contre 375W avec un système conventionnel.
Ce récupérateur développé par SLCE watermakers est certifié par le Bureau Veritas.
Outre ses excellentes performances énergétiques, il se caractérise par sa discrétion acoustique et vibratoire.