L’entartrage est l’une des causes les plus courantes de perte de performance dans les systèmes d’osmose inverse (RO). Il est rare dans les systèmes d’ultrafiltration (UF). Le terme « entartrage » désigne un type spécifique d’encrassement de la membrane, dans lequel des sels inorganiques peu solubles précipitent et se cristallisent à la surface de la membrane. L’entartrage affecte directement l’efficacité du système et entraîne généralement une baisse de capacité, une augmentation de la pression de service, des différences de pression plus importantes, une diminution des taux de récupération et une consommation d’énergie plus élevée.
Qu'est-ce que l'entartrage ?
L'entartrage est une forme d'encrassement des membranes causée par la précipitation et la cristallisation de sels inorganiques dissous présents dans les eaux souterraines, les eaux de surface et l'eau du robinet. Il en résulte un dépôt cristallin de sel à la surface de la membrane et dans ses canaux d'alimentation.
Les formes courantes d’entartrage comprennent le carbonate de calcium (tartre), le sulfate de calcium, le phosphate de calcium, la silice et, dans certains cas, des dépôts de fer et de manganèse.
L’entartrage entraîne une diminution du débit d’eau, tandis que la pression requise et la différence de pression à travers la membrane augmentent. Il en résulte une consommation d’énergie plus élevée. De plus, l’entartrage peut réduire la qualité du perméat, ce qui se traduit souvent par une augmentation de la concentration en sel ou de la conductivité électrique (CE) du perméat.
Comment l'entartrage se produit-il dans un système d'osmose inverse (RO) ?
L'entartrage se produit dans un système d'osmose inverse (RO) lorsque la solubilité maximale d'un sel est dépassée. Chaque sel présente une solubilité limitée dans l'eau. Lorsque la concentration dépasse cette limite, le sel peut précipiter et se déposer sous forme de couche d'entartrage à la surface de la membrane.
Dans un système d’osmose inverse (RO), l’eau de perméat produite présente une très faible concentration en sels. Ce résultat est obtenu en forçant de l’eau saumâtre ou salée à passer sous haute pression à travers une membrane qui laisse passer la majeure partie de l’eau tout en retenant les sels. Parallèlement, un deuxième flux d’eau — le concentré — se forme, dans lequel les sels sont concentrés. Plus le débit d’eau est élevé (taux de récupération plus élevé), plus la concentration en sels dans le concentré est élevée. Lorsque cette concentration devient trop élevée, les sels présents dans le concentré peuvent précipiter et provoquer des dépôts calcaires à la surface de la membrane et dans les canaux d’alimentation.
Plusieurs facteurs influencent la formation de tartre. Tout d’abord, le type de sel et la concentration en sels sont des éléments importants, en raison de leur solubilité maximale. Cette solubilité est influencée par le pH et la température de l’eau. De nombreux sels sont moins solubles lorsque le pH est élevé, et certains sels sont sensibles aux variations de température.
Il existe toutefois des exceptions, et les différents sels se comportent différemment en fonction des variations de pH et de température.
De plus, la formation de cristaux de sel nécessite toujours un certain temps, un processus également appelé « croissance cristalline » ou « temps de nucléation ». Ce délai peut varier de très court à relativement long, en fonction des conditions. Lorsque plusieurs sels sont présents simultanément dans une solution, ils peuvent s'influencer mutuellement, ce qui peut soit accélérer, soit ralentir la formation d'entartrage.
Où l'entartrage se produit-il généralement ?
L'entartrage dans les systèmes d'osmose inverse (RO) peut se produire avec pratiquement n'importe quel type d'eau. Dès lors que des sels sont présents dans l'eau, il existe toujours un risque d'entartrage. Ce risque est particulièrement élevé avec une eau contenant des taux élevés de calcium, de magnésium, de bicarbonate, de sulfate, de silice et de phosphate, mais il varie considérablement en fonction de la qualité de l'eau.
Ces substances peuvent former des sels peu solubles, tels que le carbonate de calcium, le sulfate de calcium, le phosphate de calcium et des dépôts de silice. Au cours du processus d’osmose inverse, ces sels sont concentrés dans le concentré, ce qui peut entraîner un dépassement de la limite de solubilité et provoquer l’entartrage.
Comment prévenir l'entartrage ?
Il existe plusieurs méthodes pour prévenir l'entartrage dans un système d'osmose inverse (RO). Une mesure importante consiste à limiter la production d’eau (récupération) afin que le concentré ne soit pas trop concentré et que la limite maximale de solubilité des sels ne soit pas dépassée. De plus, le pH de l’eau peut être ajusté, généralement en l’abaissant, afin d’augmenter la solubilité de certains sels et de réduire le risque de précipitation.
Une autre méthode couramment utilisée consiste à doser des antiscalants. Les antiscalants sont des polymères spéciaux qui inhibent la formation et la croissance des cristaux de sel en perturbant les forces d’attraction entre les sels dissous. Cela ralentit ou empêche la formation de cristaux et empêche les sels de précipiter sur la membrane, ou du moins ralentit le processus.
Il existe par ailleurs des techniques de prétraitement qui permettent de lutter contre des formes spécifiques d’entartrage. Par exemple, un système de déferrisation peut être utilisé pour éliminer le fer et prévenir l’entartrage ferreux. Des adoucisseurs d’eau peuvent également être utilisés pour éliminer le calcium et le magnésium de l’eau, empêchant ainsi l’accumulation de tartre sur les membranes.
Encrassement
Outre l'entartrage, il existe également l'encrassement. Ces termes sont parfois confondus. L’entartrage résulte de la cristallisation de minéraux, tandis que l’encrassement est dû à une contamination biologique, organique ou colloïdale. L’approche à adopter variant en fonction du type de problème, il est important de bien comprendre cette distinction. Dans l’article « Qu’est-ce que l’encrassement et comment se produit-il ? », nous expliquons cela plus en détail.
Comment reconnaître l'entartrage ?
L’entartrage dans les systèmes d’osmose inverse (RO) se reconnaît principalement à une diminution progressive de la capacité de perméat, à une augmentation de la pression d’alimentation et à une hausse de la différence de pression à travers la membrane. Cela entraîne également une augmentation de la consommation d’énergie du système. De plus, la qualité du perméat peut se dégrader, ce qui se traduit souvent par une augmentation de la teneur en sels dissous et une hausse de la conductivité électrique (CE) du perméat.
À cet égard, une surveillance régulière et structurée des performances du système est essentielle. Une plateforme telle qu’HydroPatrol offre un aperçu en temps réel de la pression, du débit, de la qualité de l’eau et des tendances de performance, ce qui permet de détecter précocement l’entartrage et d’effectuer la maintenance au moment le plus opportun.