Purification de l'eau

Cet article concerne le traitement de l'eau industrielle. Pour le traitement de l'eau potable, voir Production d'eau potable.

La purification de l'eau regroupe l'ensemble des techniques et méthodes permettant d'obtenir de l'eau de process à partir d'eau potable. Beaucoup d'industries utilisent de l'eau pour leurs procédés de production. On parle alors d'eau de process ou d'eau de procédé. L'eau de process peut avoir différents noms - et différentes caractéristiques - selon l'industrie et selon l'application. On parlera par exemple d'eau purifiée et d'eau pour préparation injectable EPPI dans l'industrie pharmaceutique ; d'eau ultra-pure ou d'eau 18 Meg Ohm en micro-électronique. 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

Traitements 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.

Eau pour préparations injectables (eau ppi)

L'eau ppi est employée dans les préparations injectables comme les vaccins. Elle est donc stérile et exempte de pyrogènes. L'eau ppi est une eau distillée, stérile et à pH neutre.

Protection anti-incendie du matériel électronique

Eau ultra-pure

L'eau ultra-pure n'est pas électriquement conductrice, elle n'endommage donc pas les composants électroniques. Une de ses applications est l'extinction des incendies dans les centres de traitement des données.
Il existe en fait différentes catégories, les spécifications devenant de plus en plus strictes. Pour donner un ordre de grandeur, la conductivité de l'eau ultra-pure est d'environ 0,054 µS/cm à 25 °C, équivalente à une résistivité de 18,3 MΩ^[1].

Alimentation de chaudières à vapeur

Détermination de la qualité d'eau nécessaire pour un processus

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 spécifié par le fabricant du matériel à protéger. C'est le cas le plus simple que l'on puisse rencontrer.

• 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'agro-alimentaire, alors la qualité de l'eau est à définir par les concepteurs du procédé et les responsables de la qualité. Il n'y a pas de recette simple pour déterminer la qualité de l'eau à fournir.

• Pour les eaux de rinçages, en règle générale des essais sont nécessaires. On peut toutefois citer quelques points de repère :
  • eau de lave-vaisselle ménager : eau adoucie,
  • eau de rinçage en fin de tunnel de lavage de voiture : eau osmosée, maximum 40 ppm de salinité totale,
  • eau de lavage de Wafers en micro-électronique : eau 18 MΩ/cm,
  • 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 micro-électronique 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 :

1. est-ce que le but du traitement est de protéger un appareil ou machine ? Si oui, se référer aux spécifications du fournisseur ;
2. est-ce qu'il existe une norme pour notre industrie ? Parmi les branches pour lesquelles il existe des normes, il faut citer la micro-électronique et la pharmaceutique ;
3. est-ce que l'eau doit être employée pour un procédé de lavage ? Si oui, des essais sont recommandés ;
4. 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 :

• prétraitement ;
• procédé de traitement ou purification principal ;
• finition.

En pratique, la chronologie de la conception sera :

1. traitement principal ;
2. prétraitement ;
3. 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

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, CO₂
• UV : inactive les bactéries
• Ozone : action virucide^[2], élimine bactéries, précipite le fer

Procédés de finition

• Échangeur d’ions à lit mélangé : diminue les solides dissous, silice et dioxyde de carbone résiduels
• Microfiltration : élimine particules et bactéries
• Ultrafiltration : élimination de bactéries, pyrogènes, particules, colloïdes, certains composés organiques
• Électrodéionisation : diminue les solides dissous, silice et CO₂ résiduels

Bibliographie

• ANSES, 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

Notes et références

1. ↑ Conductivité de l'eau
2. ↑ Coin, Hannoun, Gomela, Inactivation par l'ozone du virus de la poliomyélite présent dans l'eau, La Presse médicale, 72 (37) p. 2153-2156

Voir aussi

• Eau purifiée
• Production d'eau potable