Ultrafiltration, nanofiltration et l'osmose inverse

Fiche d'Information: Ultrafiltration, nanofiltration et l'osmose inverse

C’est quoi la filtration?

La filtration est un processus d’élimination des matières particulaires de l’eau en forçant l’eau à travers un milieu poreux. Ce milieu poreux peut être naturel, en le cas de sable, gravier et argile, ou il peut être une paroi de la membrane fait de plusieurs matériaux. Des fois, les grandes particules se déposent avant la filtration, ceci est appelé sédimentation. Pour information au sujet de la sédimentation et de la filtration, en général, lisez la fiche d’information Traitement des eaux conventionnel coagulation et filtration.

La taille des matériaux qui peuvent être éliminés pendant la filtration dépend de la taille des pores du filtre. Le tableau ci-dessous résume les processus de séparation variés relatifs à des matériels communs qui seraient filtrés par chaque processus. La filtration particulaire se réfère à la filtration à travers un milieu conventionnel, tandis que les autres types sont des filtrations membranaires.

Taille des matériaux qui sont enlevés par processus de séparation variés

Le tableau ci-dessous résume les types de particules qui sont enlevées de l’eau avec chaque type de filtre membranaire. La flèche verte indique que la particule est assez petite pour passer à travers le filtre, tandis que la flèche orange déviée indique que le filtre bloque la particule.

Processus des Membranes

Qu’est-ce que l’ultrafiltration et la microfiltration?

Un filtre d’ultrafiltration a un pore d’environ 0,01 micron. Un filtre de microfiltration a un pore d’environ 0,1 micron, alors quand l’eau est soumise à la microfiltration, plusieurs microorganismes sont enlevés, mais les virus restent dans l’eau. Ultrafiltration enlèvera ces particules plus grandes, et enlèvera peut être quelques virus. Ni la microfiltration ni l’ultrafiltration ne peuvent enlever les substances dissoutes sauf si elles sont d’abord absorbées (avec du charbon actif) ou coagulées (avec de l’alun ou des sels de fer).

Qu’est-ce qu’est nanofiltration?

Un filtre de nanofiltration a un pore d’environ 0,001 micron. La nanofiltration enlève la majorité des molécules organiques, presque tous les virus, la majorité de la matière organique naturelle et une variété de sels. La nanofiltration enlève les ions divalents qui rendent l’eau dure, alors la nanofiltration est souvent utilisée pour adoucir l’eau dure.

Qu’est-ce qu’est osmose inverse?

Les filtres d’osmose inverse ont un pore d’environ 0,0001 micron. Après que l’eau passe par un filtre d’osmose inverse, elle est essentiellement de l’eau pure. En plus d’éliminer toutes les molécules organiques et les virus, l’osmose inverse enlève aussi la plupart des minéraux qui sont présents dans l’eau. L’osmose inverse enlève les ions monovalents, ce qui signifie qu’elle dessale l’eau. Pour comprendre comment l’osmose inverse fonctionne, il est utile de comprendre l’osmose.

L’osmose se produit quand une membrane semi-perméable sépare deux solutions de sel de concentrations différentes. L’eau migrera de la solution moins concentrée à la solution plus concentrée, jusqu’au point que les deux solutions sont la même concentration, parce que la membrane semi-perméable permet l’eau de passer à travers, mais non pas le sel. Dans les diagrammes qui suivent, (A) et (B) illustrent le procédé d’osmose.

En osmose inverse, les deux solutions sont encore séparées par une membrane semi-perméable, mais la pression est appliquée pour inverser l’écoulement naturel de l’eau. Ceci force l’eau à passer de la solution plus concentrée à la solution moins concentrée. Alors, les contaminants finissent sur un côté de la membrane semi-perméable et l’eau pure est sur l’autre côté. Dans le diagramme ci-dessous, l’osmose inverse est représentée en (C).

Osmose/Osmose Inverse

Qu’est-ce que ces trois processus enlèvent?

L’ultrafiltration enlève les bactéries, les protozoaires et quelques virus de l’eau. La nanofiltration enlève ces microbes, ainsi que la majorité de la matière organique naturelle et certains minéraux naturels, particulièrement les ions bivalents qui causent l’eau dure. Mais la nanofiltration n’enlève pas les composés dissous. L’osmose inverse enlève la turbidité, incluant les microbes et pratiquement tous les composés dissous. Mais, tandis que l’osmose inverse enlève plusieurs minéraux dangereux, comme sel et plomb, il enlève aussi quelques minéraux bénéfiques, comme calcium et magnésium. C’est pourquoi l’eau qui est traitée par l’osmose inverse bénéficie en passant par un lit minéral de calcium et de magnésium. Ceci ajoute du calcium et du magnésium à l’eau, en même temps qu’il augmente le pH et diminue le potentiel corrosif de l’eau. L’eau corrosive peut aussi lixivier le plomb et le cuivre des systèmes de distribution et des conduites d’eau des ménages.

Quels sont les avantages d’utiliser l’ultrafiltration, la nanofiltration ou l’osmose inverse pour traiter l’eau?

Ces trois processus de filtration membranaire sont des méthodes efficaces pour traiter l’eau qui ne peut pas être traitée en utilisant des méthodes de traitement conventionnelles. L’osmose inverse, en particulier, a été responsable de la fin de plusieurs avis d’ébullition qui duraient pendant presque une décennie. Par exemple, en 2003, un système d’osmose inverse, avec un processus de traitement biologique, a été installé pour traiter avec succès l’eau potable pour la Première Nation de Yellow Quill, qui avait un avis d’ébullition depuis 1995. L’eau dans la communauté Première Nation, qui est située en Saskatchewan, contenait de hauts niveaux de matière organique, de fer, de manganèse, d’ammonium et d’arsenic, pour n’en nommer que quelques-uns. En plus du bénéfice évident de fournir de l’eau potable sûre à une communauté qui avait un avis d’ébullition pendant environ neuf ans, le système d’osmose inverse (avec le traitement biologique) a permis à la communauté de traiter son eau en utilisant seulement de petites quantités de produits chimiques.

Un système d’osmose inverse portable a été apporté à la Première Nation de Kashechewan, en Ontario, en octobre 2005. La communauté a subi des problèmes de contamination de l’eau pendant des années, et en octobre 2005, environ 1100 des 1900 résidents ont été évacués, après qu’E. coli a été trouvé dans leur eau. Le système d’osmose inverse a été apporté par les militaires, et pouvait produire 50 000 litres d’eau chaque journée pour les résidents de Kashechewan, jusqu’au temps que leur usine de traitement d’eau pourrait être réparé. La photo ci-dessous montre des militaires qui comparent la couleur de l’eau non traitée à la couleur de l’eau après l’avoir traitée avec l’osmose inverse.

Eau avant et après traitement d’osmose inverse

Quels sont les désavantages d’utiliser l’ultrafiltration, la nanofiltration ou l’osmose inverse pour traiter l’eau?

Comparés aux avantages d’utiliser la filtration membranaire pour traiter l’eau, il y a très peu de désavantages. Si les processus de traitement de l’eau conventionnels peuvent traiter l’eau efficacement, la construction d’une installation de traitement de l’eau par osmose inverse sera un coût superflu. Mais pour les communautés Premières Nations qui avaient des avis d’ébullition pendant plusieurs années, un système de traitement d’osmose inverse peut être un investissement important qui peut fournir de l’eau potable sûre pour les résidents.

L’osmose inverse enlève plusieurs des minéraux bénéfiques de l’eau, en plus des minéraux et particules nocifs. L’enlèvement de ces minéraux, incluant le calcium et le magnésium, peut rendre l’eau mauvaise pour la santé, particulièrement pour les personnes avec des régimes déséquilibrés et celles qui vivent dans les climats chauds, parce que l’eau peut leur fournir ces minéraux nécessaires. L’addition de calcium et de magnésium, telle que décrite ci-dessus, peut résoudre ces préoccupations.

La Fondation de l’Eau Potable Sûre a des programmes éducationnels qui peuvent enrichir les informations trouvées dans cette fiche d’information. Le programme Opération Goutte d’Eau étudie les polluants chimiques et est offert en cours de sciences. Le programme Opération d’Écoulement d’Eau étudie comment l’eau est utilisée, d’où elle vient et combien elle coûte et est offert en cours de sciences sociales, de mathématiques, de biologie, de chimie et de sciences. Le programme Opération de l’Esprit d’Eau présente la situation des Premières Nations et de l’eau en plus de toutes les questions environnantes et il est offert en classes d’études amérindiennes et de sciences sociales. Le programme Opération de l’Eau Saine étudie toutes les questions entourant la santé par rapport à l’eau potable au Canada et dans le monde entier. Le programme se consacre entièrement à la santé et est offert en cours de sciences et de sciences sociales qui collaborent pour le programme. Finalement, le programme Opération Pollution d’Eau étudie comment l’eau devient polluée et comment on la dépollue et est conçu pour les cours de sciences et de sciences sociales qui collaborent pour le programme. Pour avoir accès à plus d’informations sur l’un ou l’autre de nos programmes éducationnels ou pour des fiches d’information supplémentaires, visitez le site web de la Fondation de l’Eau Potable Sûre à www.safewater.org.

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