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L'ultrafiltration

L'ultrafiltration est une technique de filtration membranaire qui permet de clarifier mécaniquement un liquide et d'en éliminer les agents pathogènes. Elle est utilisée pour traiter les eaux et les effluents pollués, la filtration du sang et la clarification des liquides dans l'industrie alimentaire.

Le principe de la filtration membranaire a été développé dans les année 70 pour le traitement de liquides, notamment dans l'industrie laitière. Il a ensuite été utilisé pour la production d'eau potable à grande échelle.

Propre, performante et économique, l'ultrafiltration membranaire remplace souvent des techniques de traitement plus conventionnelles, du fait de sa capacité à éliminer les agents pathogènes et de sa compacité (elle peut remplacer avantageusement un système de coagulation, floculation avec filtre à sable). De plus, elle permet de valoriser les concentrats dans l'industrie (récupération de colorants, concentration en matière active…).

Comment ça marche?

L'ulftrafiltration est un procédé basse pression, où la force motrice est la pression du liquide à traiter (0 à 1,5 bars). Préfiltré, le liquide brut est envoyé vers un module d'ultrafiltration constitué de membranes semi-perméables. Toutes les particules (parasites, bactéries, virus, germes, matuières en suspension, macromolécules…) de taille supérieure au seuil de coupure (voir graphique) sont retenues à la surface des membranes, et régulièrement éliminées par rétrolavage.

Procédé purement physique, l'ultrafiltration ne génère aucun sous-produit, et peut traiter n'importe quelle qualité d'eau avec la même action de clarification-élimination des biocontaminants.  

Attention : la perméabilité des membranes varie en fonction de la température, de la turbidité et du carbone organique total (COT) (en savoir plus).

L'ultrafiltration dans les stations LMS

Unité d'ultrafiltration sur skid

Les stations de potabilisation LMS utilisent une technologie membranaire mise au point par la société Polymem. Elles fonctionnent en mode frontal externe/interne, en pression, avec rétrolavage (en fonction des modèles).  

Chaque station est équipée de cartouches d'ultrafiltration à membranes fibres creuses en polysulfone double peau. Ces membranes permettent deux filtrations successives au travers de leur deux "peaux", ce qui donne une eau filtrée d'excellente qualité (< à 0,2 NTU).  

Le principe de fonctionnement

Module d'ultrafiltration Polymem composé de 19 faisceaux

Les cartouches d'ultrafiltration (appelées aussi modules) sont composées de faisceaux contenant chacun 3 500 membranes fibres creuses (soit 4,5 à 114 m2 de surface de filtration selon les modèles). Les fibres sont bouchées en haut du module (côté alimentation en eau brute), mais ouvertes en bas pour permettre la sortie de l'eau pure (ou perméat).    

La filtration se fait en mode externe/interne : l'eau prétraitée traverse la paroi des fibres creuses de l'extérieur vers l'intérieur, ce qui permet une plus grande surface de filtration et une élimination des particules par rétrolavage plus aisée. Les substances sont retenues sur la surface de la membrane et régulièrement éliminées par rétrolavage.

Le rétrolavage consiste à inverser, par un simple basculement de vannes, le sens d'écoulement : de l'eau filtrée (et chorée) est envoyée à travers les membranes de l'intérieur vers l'extérieur. Cette opération permet de préserver la perméabilité des membranes. Certaines phases du rétrolage sont aérées: l'injection d'air permet d'assurer l'agitation des fibres pour un nettoyage optimisé.  

En raison des incrustations de particules dans les fibres, des contre-lavages chimiques sont également nécessaires pour retrouver une perméabilité des membranes dans le temps  

Pour quel type d'eau?

Les unité d'ultrafiltration LMS Polymem sont conçues pour retenir des solides en suspension (turbidité), des algues, des micro-organismes (bactéries, virus, cryptosporidium, giardia…) ainsi que que des coliformes (escherichia coli…). Elles peuvent amener une eau de 500 NTU à moins de 0,2 NTU (généralement moins de 0,1 NTU). La réduction de la turbidité est assurée, quelle que soit la qualité de l'eau à traiter (même avec des pointes de turbidité dépassant 500 NTU).  

Si l’eau à traiter est polluée par des pesticides, l’ajout de charbon actif en poudre comme prétraitement est possible pour adsorber ces pesticides. Les grains de charbon actif ayant adsorbé les polluants sont retenus à l’extérieur de la fibre creuse et seront facilement éliminés lors du rétrolavage, comme les matières en suspensions lors d’une pointe de turbidité.  

Un filtre à sable est conseillé pour les fortes turbidités. Un filtre à charbon en grain peut aussi être installé.

Les atouts du système de filtration LMS Polymem

  • une qualité de l'eau filtrée constante quelles que soient les variations de la qualité de l'eau brute
  • un traitement de l'eau en une seule étape
  • une filtration « mécanique » qui ne nécessite pas d’adjonction de produits chimiques (coagulants, floculants…)
  • un système performant, sans risque de bouchage des fibres
  • le traitement de grands débits
  • un nettoyage par rétrolavage plus facile et plus économe en eau
  • un système simple et compact
  • une maintenance facilitée et minimisée du fait de la stabilité de fonctionnement du procédé et de l'automatisation du système.