Brevet FR2834981A1 — publié le 20030725

st_chiométriques. - L'invention se rattache au secteur technique du traitement de l'eau. Il est connu de traiter l'eau domestique ou de consommation au moyen de purifcateurs fonctionnant par osmose inverse et incluant une membrane de filtration balayée par un courant de rinçage de déDit 5 à 9 fois supérieur environ à la quantité d'eau purifiée produite. Afin d'éviter l'entartrage de la membrane par les sels de carbonate, lo le module d'osmose inverse, connu également sous le nom d'osmoseur, met en _uvre un procédé antitartre avec un fltre chargé de cristaux de polyphosphates à dissolution lente ou bien peut étre combiné avec un adoucisseur d'eau. En amont du module d'osmose inverse, sont généralement disposés des filtres dits de débit. 2 2834981 Généralement, pour 1 litre d'eau osmosée produite, 3 à 10 litres d'eau (concentrat) doivent être rejetés à l'égout. Une pression d'environ 3 bars est nécessaire pour assurer une production d'eau osmosoe en qualité et en quantité suffisantes. Un détecteur de pression de l'eau osmosoe dans le moyen de stockage assure un fonctionnement automatique en coupant automatiquement l'arrivée d'eau brute. Si la pression d'eau brute n'est pas suffisante, certains dispositifs utilisent un surpresseur afin d'augmenter le détit d'eau osmosée, ainsi que 0 sa qualité. Le surpresseur est assujetti à un capteur de pression d'eau brute interdisant le fonctionnement à sec de la purge et à un capteur de pression de l'eau osmosée, afin de mettre en service le système dès que la pression d'eau osmosée a faibli suite à son soutirage. Une électrovanne assure l'admission de l'eau brute. Les dispositifs purificateurs d'eau par osmose inverse actuellement mis sur le marché, présentent certains inconvénients. Comme indiqué, pour 1 litre d'eau pure osmosée produite, il est nocessaire de rejeter à l'égout de 3 à 10 litres d'eau. Or, c'est justement dans les régions o l'eau n'est pas d'une bonne qualité que la quantité d'eau disponible est la plus faible. Pour les dispositifs rejetant peu d' eau à l' égout, il apparaît un risque important d'encrassage de la membrane qui doit par conséquent être changée. On observe également que plus le rejet d'eau est faible, plus la qualité d'eau osmosée est diminuée. 3 2834981 Par ailleurs, pour permettre de rejeter l'eau à l'égout, le module d'osmose inverse doit être relié à l'égout par un tuyau. Or, lorsque le dispositif n'est pas en fonctionnement, une contamination biologique a tendance à se propager progressivement dans le tuyau de raccordement, en étant susceptible d'atteindre la membrane d'osmose. L' invention s ' est fixée pour but de remédier à ces inconvénients, de manière simple, sûre, efficace et rationnelle. Le problème que se propose de résoudre l'invention est de ne plus rejeter à l'égout le concentrat. Pour résoudre un tel problème, il a été conçu et mis au point un dispositif pour la purification et la ma^trise contrôlée de l'eau par osmose inverse comprenant: - des moyens de filtration et de préfiltration de l'eau; - au moins un module d'osmose inverse à membrane avec une entrée, reliée à l'arrivée d'eau, et deux sorties; - l'une des sorties correspond à l'eau pure osmosoe et est relice à un moyen de stockage; - l'autre sortie correspond au concentrat chargé des impuretés. Selon l'invention, la sortie correspondant au concentrat est reliée à une réserve d'eau tampon en combinaison avec des moyens aptes à gérer la production d'eau osmosoe en fonction du volume de ladite réserve. 4 2834981 Compte tenu de ces dispositions, le concentrat peut être réintroduit dans l'installation sanitaire d'une maison, en vue d'autres utilisations nécessitant une eau de qualité inférieure à celle utilisée pour boire par exemple. En outre, le détit de rejet peut être réglé à une valeur plus élevoe assurant ainsi une excellente longévité de la membrane et une meilleure qualité de l'eau épurée. Enfin, les risques de contamination biologique sont supprimés. Pour résoudre le problème posé de permettre le fonctionnement de l'osmoseur inverse en tenant compte du renouvellement suffisant de la 0 réserve d'eau tampon, les moyens aptes à gérer la production d'eau osmosoe sont constitués par des moyens de comptage volumétrique de l'eau à l'entrée ou à la sortie de la réserve tampon, de sorte que la production d'eau osmosée est autorisée pendant un temps défini après chaque renouvellement du volume de ladite réserve. Selon une autre forme de réalisation, les moyens aptes à gérer la production d'eau osmosce sont constitués par des moyens de mesure de la conductivité électrique, de sorte qu'une valeur de consigne élevoe arrête la production d'eau osmosoe jusqu'au renouvellement du volume de la réserve tampon et retour à une valeur de consigne acceptable. Dans une forme de réalisation simplifiée, la réserve tampon est constituée par tout point de stockage fonctionnel d'eau tel qu'un ballon de production d'eau brute sanitaire, réserve de chasse d'eau,.. Selon une autre caractéristique, le dispositif tel que décrit est combiné avec un adoucisseur. Dans ce cas, la réserve tampon est constituce 2834981 par le volume interstitiel de résines échangeuses d' ions contenus dans une bouteille ou bombonne. L' ensemble de l' adoucisseur est relié, d'une part, à l'arrivoe d' eau brute et à la sortie correspondant au concentrat et, d'autre part, à l'entrée des moyens de filtration et préfiltration du module d'osmose inverse et à une sortie d'eau adoucie. Pour résoudre le problème posé d'augmenter le débit d'eau osmosoe et sa qualité, le module d'osmose inverse est assujetti à un surpresseur en combinaison avec notamment un capteur de pression d'eau brute, un capteur de pression d'eau osmosée et une électrovanne. L 'invention est exposée ci-après plus en détail à l' aide des figures des dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 illustre le schéma hydraulique de principe d'un exemple de réalisation du dispositif de purification par osmose inverse; - la figure 2 est un schéma électrique de principe d'un dispositif avec surpresseur; - la figure 3 est une vue semblable à la figure 1 montrant le couplage du dispositif osmoseur avec un adoucisseur. Comme le montre la figure 3, le dispositif selon l'invention met en _uvre un module osmoseur de tout type connu. Cet ensemble comprend un module (1) avec membrane à osmose inverse. L'entrée (la) du module (1) est reliée à l'arrivée d'eau brute (figure 1) ou à une arrivoe d'eau adoucie comme il sera indiqué dans la suite de la description (figure 3). Cette 6 2834981 connexion à l'arrivée d'eau, s'effectue par l'intermédiaire d'un ensemble de filtres et préfiltres. Par exemple, le dispositif met en _uvre un moyen anti tartre sous forme d'un filtre (2) à cristaux de polyphosphates à dissolution lente, afin de réduire l'entartrage de la membrane du module (1) par les sels de carbonate. En série avec le filtre (2), peuvent être disposés un ou plusieurs préfiltres (3) dits " à sédiments >> , et un ou plusieurs préfiltres (4) à charbons actifs, pour retenir la teneur en chlore présente dans les matières organiques par exemple. Compte tenu du problème posé d'augmenter le détit d'eau osmosée, le module d' osmose inverse ( 1) est assujetti à un surpresseur connu dans le domaine technique de l'invention sous le nom de " booster >. Comme le montre la figure 2, ce surpresseur comprend un capteur de pression d'eau brute (5) interdisant le fonctionnement du dispositif lorsqu'il n'y a pas de pression d'eau. Un capteur de pression d'eau osmosée (6) est destiné à mettre en service ou à arréter le dispositif en fonction de la pression d'eau osmosce. Entre les deux capteurs de pression (5) et (6), est disposce une pompe (7) assujettie à une électrovanne (8) pour augmenter la pression d'eau brute. Avantageusement, l'ensemble surpresseur tel que défini, est disposé entre les filtres (3) et (4). Le module (1) avec membrane d'osmose inverse comporte deux sorties (lb) et (lc). La sortie (lb) correspond à l'eau pure osmosée reliée vers un moyen de stockage (9). Par exemple, ce moyen de stockage est constitué par un ballon d'une contenance de 10 à 20 litres assujetti à une vessie sous pression d'air (10). L'eau osmosée stockée dans le ballon (9) passe dans un 7 2834981 poste filtre purificateur (11), par exemple " à charbons actifs ", pour affiner la qualité de l'eau à consommer (12). Selon l'invention, la sortie (1c) correspondant au concentrat chargé des impuretés, est reliée à une réserve tampon (13) en combinaison avec tout moyen apte à gérer la production d'eau osmosée, en fonction du volume dit " de réserve ". Les moyens aptes à gérer la production d'eau osmosée, sont 0 constitués par des moyens de comptage volumétrique de l'eau, disposés à l'entrée ou à la sortie de la réserve tampon. Il en résulte que la production d'eau osmosée est autorisée pendant un temps défini après chaque renouvellement du volume de la réserve tampon. Ces moyens de comptage peuvent être constitués par une turDine, ou hélice disposée axialement ou verticalement, au sens du passage de l'eau et plus généralement par tous capteurs de mouvement de liquide. Dans une autre forme de réalisation, les moyens aptes à gérer la production d'eau osmosée sont constitués par des moyens de mesure de la conductivité électrique. Une valeur de consigne élevoe arréte la production d' eau osmosce jusqu' au renouvellement du volume de la réserve tampon jusqu'à un retour à une valeur de consigne acceptable. La réserve tampon (13) est constituce par tout point de stockage fonctionnel d'eau, tel qu'un ballon de production d'eau sanitaire. A noter que, dans le cas o la réserve tampon est constituée par un accumulateur d'eau chaude sanitaire, le dispositif peut comporter un échangeur 8 2834981 retroidissant l'eau brute arrivant à l'osmoseur et réchanffant le concentrat restitué à l'accumulateur. Un capteur de température avec contact intégré interdit la production d'eau osmosée si l'eau brute dépasse une température excessive pour l'osmoseur. A noter également que la réserve tampon peut être constituée par un réservoir spécifique sur lequel seront connectés les différents organes. Selon une forme de réalisation préférée, le dispositif tel que décrit est combiné avec un adoucisseur. On renvoie à la figure 3. D'une manière connue, cet adoucisseur comprend un bac à sel (14) avec flotteur et bain de saumure, une bouteille à résines échangeuses d'ions (15) assujetties à une vanne multivoies (16) et à une sortie d'eau adoucie (17) en combinaison avec un moyen de comptage (18) tel qu'une turDine permettant le déclenchement des régénérations. Dans ce cas, la réserve tampon est constituée par le volume interstitiel des résines échangeuses d'ions contenues dans la bouteille (15), les volumes des canalisations et le volume libre correspondant à l'épuration des résines, soit par exemple 5 à litres d'eau brute pour un adoucisseur du type familial chargé avec 20 litres de résines échangeuses d'ions. La canalisation d'arrivée d'eau brute (19) est connectée par l'intermédiaire d'un clapet (20) à la sortie (l c) du module (1) à membrane d'osmose inverse. 9 2834981 La canalisation d'eau adoucie (17) est reliée par l'intermédiaire d'un clapet (21) à l'entrée (la) de l'ensemble osmoseur (1), en combinaison avec les éléments de filtration et le surpresseur. La canalisation de sortie d'eau adoucie (17) présente la turbine de comptage (18) qui est combince à un contrôleur électrique commandant la mise en service ou l'arrêt de l'ensemble de l'osmoseur. Le principe de fonctionnement du dispositif est le suivant: Lorsque l'utilisateur aura soutiré une grande quantité d'eau purifiée, o la pression dans la boubonne de stockage (9) d'eau osmosée aura fortement diminué et le capteur de pression (10) commandera la mise en service de la production d'eau osmosoe pendant une durée déterminée. Cette durce tiendra compte du débit de production d'eau osmosée du système, de la concentration maximum admissible pour le système de purification ou pour l'utilisation d'eau non osmosée et du volume d'eau de la réserve tampon ,, consderce. Pour que le système d' osmose inverse puisse à nouveau fonctionner, l'eau de la réserve tampon devra avoir été entièrement renouvelée. Comme indiqué, ce renouvellement d'eau sera contrôlé par le système de comptage d'eau. Par exemple, si le volume d'eau contenu dans la réserve tampon est de 8 litres, le contrôleur donnera l'autorisation au purificateur d'eau de se remettre en service, après avoir vérifié que l'utilisateur aura consommé au moins 8 litres d'eau brute ou d'eau chargée des impuretés. A noter que, dans le cas o la réserve tampon est constituée par les volumes libres d'un adoucisseur d'eau, une sécurité supplémentaire 2834981 intègrera le fonctionnement de l'ensemble du dispositif pendant les régénérations. Dans ce but, un capteur de position on un capteur de la commande de régénération, pourra être installé sur l'adoucisseur d'eau. Les avantages ressortent bien de la description, en particulier on souligne le contrôle volumétrique du couplage d'un système de purification d'eau par osmose inverse, combiné à un adoucisseur d'eau. 1 1 2834981 REVENDICATIONS -1- Dispositif pour la purification et la mai^trise contrôlée de l'eau par osmose inverse comprenant: - des moyens de filtration et de préfiltration (2), (3) et (4) de l'eau; - au moins un module d'osmose inverse (1) à membrane avec une entrce (la), relice à l'arrivée d'eau, et deux sorties (lb) et (lc); - l'une des sorties (lb) correspond à l'eau pure osmosée et est reliée à un moyen de stockage; - l'autre sortie (lc) correspond au concentrat chargé des impuretés, caractérisé en ce que: la sortie (l c) correspondant au concentrat, est reliée à une réserve d'eau tampon (13) ou (15) en combinaison avec des moyens aptes à gérer la production d'eau osmosée en fonction du volume de ladite réserve. -2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens aptes à gérer la production d'eau osmosée sont constitués par des moyens de comptage volumétrique de l'eau à l'entrce ou à la sortie de la réserve tampon (13) - (15), de sorte que la production d'eau osmosée est autorisce pendant un temps défini après chaque renouvellement du volume de ladite reserve. -3- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens aptes à gérer la production d'eau osmosce sont constitués par des moyens de mesure de la conductivité électrique, de sorte qu'une valeur de consigne 12 2834981 élevée arrête la production d' eau osmosée jusqu' au renouvellement du volume de la réserve tampon et retour à une valeur de consigne acceptable. -4- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est combiné avec un adoucisseur (15). -5- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la réserve tampon (13) est constituée par tout point de stockage fonctionnel d'eau tel qu'un ballon de production d'eau brute sanitaire, réserve de chasse d'eau, .. -6- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la réserve tampon est constituée par le volume interstitiel de résines échangeuses d'eau contenues dans une bouteille ou bombonne. -7- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que 1'ensemble de l'adoucisseur est relié, d'une part, à l'arrivée d'eau brute (19) et à la sortie correspondant au concentrat et, d'autre part, à l'entrée des moyens de filtration et préfiltration du module d'osmose inverse (1) et à une sortie d'eau adoucie (17). -8- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module d'osmose inverse (1) est assujetti à un surpresseur en combinaison avec notamment un capteur de pression d'eau brute (5), un capteur de pression d'eau osmosce (6) et une électrovanne ().