Sélection des cuves de prétraitement pour les systèmes de traitement de l'eau

Sélection des cuves de prétraitement pour les systèmes de traitement de l'eau

La sélection des cuves de prétraitement est une étape cruciale dans la conception d'un système de purification d'eau robuste, en particulier pour les applications pharmaceutiques. Le bon choix assure la protection des composants en aval, tels que les membranes d'osmose inverse (OI) et les résines échangeuses d'ions, contre l'encrassement, l'entartrage et la dégradation chimique.

Voici les principaux types de cuves et les principaux critères de sélection :

1. Types de cuves de prétraitement

• Filtres multimédias (MMF) : Également connus sous le nom de filtres à sable. Ils utilisent des couches de médias de différentes densités et tailles de particules (par exemple, anthracite, sable, grenat) pour éliminer les solides en suspension, la turbidité et les matières particulaires plus grosses jusqu'à environ 10 à 20 microns.

• Filtres à charbon actif (ACF) : Cuves remplies de charbon actif granulaire (CAG). Leur objectif principal est d'éliminer le chlore, les chloramines, et les composés organiques par adsorption. Ceci est essentiel pour protéger les membranes d'OI contre les dommages oxydatifs.

• Adoucisseurs d'eau : Cuves remplies de résine échangeuse de cations sous forme de sodium. Ils éliminent les ions de dureté (calcium et magnésium) en les échangeant contre des ions sodium. Cela empêche l'entartrage des membranes d'OI et des équipements en aval.

• Réservoirs d'injection de produits chimiques : Bien qu'ils ne soient pas toujours des « cuves » au même sens du terme, ce sont des réservoirs (souvent en PVC ou en PEHD) qui contiennent des produits chimiques comme un antitartre, du bisulfite de sodium (pour la déchloration) ou de la soude caustique pour l'ajustement du pH. Ils alimentent un point d'injection en aval.

2. Critères de sélection clés

A. Conception et construction de la cuve

• Matériau de construction :

  • PRV (plastique renforcé de fibres) : Le choix le plus courant. Il est résistant à la corrosion, léger et rentable pour la plupart des conditions d'eau brute. Il doit avoir un revêtement intérieur de qualité alimentaire ou certifié NSF-61.

  • Acier au carbone avec revêtement en caoutchouc : Utilisé pour des pressions plus élevées ou des applications plus abrasives. Le revêtement en caoutchouc empêche la corrosion.

  • Acier inoxydable (304 ou 316L) : Utilisé dans des environnements très corrosifs ou lorsque les exigences sanitaires sont primordiales (plus courant dans la boucle de distribution d'eau polie que dans le prétraitement).

• Pression nominale : La cuve doit être conçue pour la pression de service maximale du système, généralement un minimum de 150 PSI (10 bars) pour les applications standard, et plus pour des besoins spécifiques.

• Codes de conception : Les cuves doivent être conçues et fabriquées conformément aux normes reconnues telles que ASME BPVC Section X (pour le PRV) ou ASME Section VIII (pour les appareils à pression en métal).

B. Dimensionnement et capacité

• Débit : Le diamètre de la cuve doit être dimensionné pour gérer le débit de service requis du système (gallons par minute - GPM, ou mètres cubes par heure - m³/h). Une cuve surdimensionnée peut entraîner une canalisation ; une cuve sous-dimensionnée provoque une forte chute de pression et un fonctionnement inefficace.

• Profondeur et volume du lit : La quantité de média (résine, charbon, etc.) est essentielle.

  • Pour les adoucisseurs, la capacité est calculée en fonction de grains d'élimination de la dureté nécessaires entre les cycles de régénération.

  • Pour les filtres à charbon, le Temps de contact du lit vide (EBCT) est crucial (généralement 5 à 10 minutes) pour assurer une élimination efficace du chlore. Cela détermine le volume minimal du lit pour un débit donné.

C. Système de distribution et de collecte interne

• Crépine : Le système inférieur qui collecte l'eau filtrée tout en retenant le média. Les types courants incluent :

  • Filtres (panier/latéral) : Le plus courant. Le nombre et la taille des fentes (par exemple, 0,2 mm pour la résine adoucissante) sont essentiels pour éviter la perte de média.

  • Ensembles collecteur-latéral : Fournissent une distribution de débit très uniforme.

• Distributeur supérieur : Garantit que l'eau entrante est répartie uniformément sur toute la section transversale du lit de média pour éviter la canalisation.

D. Commandes et vannes

• Type de vanne :

  • Vanne multivoies : Une vanne unique manuelle ou automatique qui dirige le débit pour le service, le lavage à contre-courant, le rinçage et la régénération.

  • Système de vannes entièrement automatique : Utilise un groupe de vannes actionnées individuelles (papillon, diaphragme) contrôlées par un automate programmable industriel (API). C'est le choix préféré pour les systèmes industriels et pharmaceutiques complexes en raison d'un meilleur contrôle, de l'enregistrement des données et des capacités d'intégration.

• Contrôleur : Un contrôleur de système automatique gère le minutage et la séquence des cycles de service et de régénération en fonction de l'heure, le volume d'eau produite ou la rétroaction de la qualité de l'eau.

3. Tableau récapitulatif : principaux facteurs de sélection

Conclusion :

La sélection des cuves de prétraitement est un équilibre entre le service chimique (ce qui doit être éliminé), les exigences hydrauliques (débit et pression), et les besoins opérationnels (manuel ou automatisé). Pour les systèmes pharmaceutiques, s'assurer que les cuves sont construites avec des matériaux certifiés, qu'elles ont une documentation appropriée et qu'elles font partie d'un système validé est primordial. L'objectif est de créer une étape de prétraitement fiable et maintenable qui fournit une eau d'alimentation constante et de haute qualité aux unités de purification primaires.