vignette|Usine de traitement de l'eau à Fontburn, dans le nord de l'Angleterre. La purification de l'eau regroupe l'ensemble des techniques et méthodes permettant d'obtenir de l'« eau de procédé » à partir d'eau potable. Beaucoup d'industries utilisent de l'eau douce pour leurs procédés de production. L'eau de procédé peut avoir différents noms – et différentes caractéristiques – selon l'industrie et l'application, par exemple : « eau purifiée » et « eau pour préparations injectables » (EPPI) dans l'industrie pharmaceutique ; « eau ultrapure » ou « eau » en microélectronique. La production de cette eau requiert l'utilisation de chaînes de traitement qui peuvent être plus ou moins complexes.

Exemples de procédés industriels utilisant de l'eau purifiée Traitement de surface et galvanoplastie

Industrie pharmaceutique Eau purifiée L'eau purifiée est une eau destinée à la préparation de médicaments autres que ceux qui doivent être stériles et exempts de pyrogènes, sauf exception justifiée et autorisée. La qualité d'une eau purifiée est fonction de sa conductivité électrique. Ainsi, en fonction de la pharmacopée en vigueur dans le pays où l'on se trouve, on pourrait qualifier une eau de « purifiée ». Par exemple, selon la pharmacopée américaine, la conductivité d'une eau purifiée vaut au plus à .

Eau pour préparations injectables (EPPI) L'eau PPI est employée dans les préparations injectables comme les vaccins. Elle est donc stérile et exempte de pyrogènes. L'EPPI est une eau distillée., stérile et à pH neutre.

Protection anti-incendie du matériel électronique Eau ultrapure L'eau ultrapure ne doit pas être électriquement conductrice, afin qu'elle n'endommage pas les composants électroniques. Une de ses applications est l'extinction des incendies dans les centres de traitement des données. Il en existe en fait différentes catégories, les spécifications devenant de plus en plus strictes. Pour donner un ordre de grandeur, la conductivité de l'eau ultrapure est d'environ à , équivalente à une résistivité de ..

Alimentation de chaudières à vapeur La production d'une vapeur industrielle requiert une alimentation en eau adoucie pour éviter l'entartrage de la chaudière.

Usage domestique et tertiaires

À l’échelle domestique ou tertiaire, le traitement de l’eau ne vise généralement pas à produire une eau de procédé comparable à celle utilisée dans l’industrie pharmaceutique ou la microélectronique. Il consiste plutôt à modifier certaines caractéristiques de l’eau distribuée, par exemple sa dureté, son goût, son odeur ou sa teneur en particules et en composés indésirables.

Les dispositifs les plus courants comprennent les adoucisseurs d’eau, les filtres à charbon actif, les systèmes d’osmose inverse, les dispositifs de microfiltration ou encore les traitements par rayonnement ultraviolet. Ces équipements peuvent être installés au point d’entrée du réseau domestique ou directement au point d’utilisation, par exemple sous un évier ou sur un robinet.

Le développement commercial de ces équipements s’est structuré au XXe siècle autour d’entreprises spécialisées dans le traitement de l’eau. Culligan, entreprise américaine issue de l’activité d’Emmett J. Culligan dans l’adoucissement de l’eau dans les années 1930, est historiquement associée au développement commercial de ces équipements..

Détermination de la qualité d'eau nécessaire pour un procédé La qualité de l'eau nécessaire dépend évidemment de l'usage. Il s'agit souvent d'un problème difficile, car le praticien se trouve souvent confronté à des utilisateurs de l'eau qui réclament « la meilleure qualité possible » ou encore l'eau « comme elle a toujours été », sans préciser leurs demandes. il est essentiel de mettre en question les affirmations des utilisateurs de l'eau sur la qualité qu'ils réclament, et aussi de refuser les spécifications impossibles ou impossibles à mesurer.

Si le but du traitement de l'eau est la protection d'équipements, la qualité de l'eau sera spécifiée par le fabricant du matériel à protéger, c'est le cas le plus simple. Si la purification de l'eau est nécessaire pour assurer la qualité du produit fini, comme c'est souvent le cas dans l'industrie chimique et l'agroalimentaire, alors la qualité de l'eau est à définir par les concepteurs du procédé et les responsables qualité. Il n'y a pas de recette simple pour déterminer la qualité de l'eau à fournir.

Pour les eaux de rinçage, en règle générale des essais sont nécessaires. Par exemple : eau de lave-vaisselle ménager : eau adoucie ; eau de rinçage en fin de tunnel de lavage de voiture : eau osmosée, maximum de salinité totale ; eau de nettoyage des wafers en microélectronique : eau de résistivité ; eaux de rinçage de pièces en traitement de surface : cela peut être de l'eau osmosée ou de l'eau non traitée, selon la pièce et le procédé employé. Il n'y a pas de règle générale.

Certaines industries ont des normes, ce qui simplifie bien sûr le choix de la qualité d'eau à produire. C'est notamment le cas de la microélectronique et de l'industrie pharmaceutique.

Définition de la qualité de l'eau nécessaire

En pratique, on peut procéder par étapes comme suit pour définir la qualité d'eau nécessaire : est-ce que le but du traitement est de protéger un appareil ou machine ? Si oui, se référer aux spécifications du fournisseur ; est-ce qu'il existe une norme pour l'industrie considérée ? Parmi les branches pour lesquelles il existe des normes, il faut citer la microélectronique et la pharmaceutique ; est-ce que l'eau doit être employée pour un procédé de lavage ? Si oui, des essais sont recommandés ; est-ce que l'eau fera partie du produit fini ? Dans ce cas, les concepteurs de procédé du produit, et les responsables de la qualité doivent définir les spécifications de l'ingrédient « eau ».

Conception de la chaîne de traitement Un procédé de traitement de l'eau comprendra généralement un prétraitement, puis un procédé de traitement (ou purification) principal, et enfin une finition.

En pratique, la chronologie de la conception sera : prétraitement ; traitement principal ; finition.

Les listes ci-dessous permettent d'effectuer un premier choix des procédés à employer.

Procédés de prétraitement

Filtre à sable : enlever les particules de taille importante, comme première étape de filtration Charbon actif : élimination du chlore et des composés organiques Adoucisseur : enlever les ions divalents, prévenir le tartre, tant dans les conduites que dans les osmoseurs Injection d'acide ou de base : réglage du pH Injection de métabisulfite de sodium : élimination du chlore - procédé souvent employé avant un osmoseur Filtre à cartouche : élimination de particules en suspension Ultrafiltration : élimination de certaines substances organiques et de silice colloïdale Chlore : précipitation du fer, désinfection Membrane de dégazage : éliminer les gaz (, )

Choix du procédé principal Osmose inverse : élimine particules, bactéries, pyrogènes, composés organiques, ions Nanofiltration : élimine particules, bactéries, ions divalents, réduit la concentration d'ions monovalents Échange d'ions : élimine ions, silice activée, UV : inactive les bactéries et élimine l'ozone. Ozone : action virucideL. Coin, C. Hannoun et C. Gomela, « Inactivation par l'ozone du virus de la poliomyélite présent dans les eaux », La Presse médicale, 72 (37), ., élimine bactéries, précipite le fer Distillation : élimine pyrogènes et contaminants Purification biosolaire par microalgues. Après installation d'un pilote () en EspagneProjet ., en Arabie saoudite pour les eaux d'une ferme laitière industrielle, cette technique est testée en France en 2016 par la station d'épuration des eaux usées de Meyrargues (Bouches-du-Rhône) pour une capacité de près de et Dans le cadre du programme Environmental technology verification (ETV), ici porté par la startup Helio Pur Technologie, cf. Purification bio-solaire : un nouveau pilote pour Helio Pur Technologie, sur Environnement-magazine.fr, 25 mai 2016., avec un bilan carbone positif, et pourrait aussi être testé sur des lixiviats de décharge.

Procédés de finition Échangeur d'ions à lit mélangé : diminue les solides dissous, silice et résiduels Microfiltration : élimine particules et bactéries Ultrafiltration : élimination de bactéries, pyrogènes, particules, colloïdes, certains composés organiques Électrodéionisation : diminue les solides dissous, silice et résiduels

Notes et références

Voir aussi Bibliographie « Campagne nationale d'occurrence des résidus de médicaments dans les eaux destinées à la consommation humaine - Ressources en eaux brutes et eaux traitées » , rapport Anses, .

Articles connexes Eau purifiée Production d'eau potable

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