Il est normal de se demander des questions comme : « comment une technologie peut mieux répondre à mes besoins? » ou encore « pourquoi devrais-je payer si cher pour cette technologie? » Dans cet article, vous trouverez des réponses à vos questions relatives à 5 technologies de filtration très populaire. IL est important de préciser que la comparaison de ces technologies est très difficile puisque des petits changements dans l’utilisation dudit système peuvent affecter son efficacité, ses coûts ou tout autre aspect pouvant représenter un critère de sélection.
Ainsi, pour être en mesure de bien comparer les différentes technologies, nous avons choisi d’élaborer 3 situations relativement simples, mais qui vont affecter fortement l’un des aspects les plus importants dans la sélection d’un système, le CAPEX/OPEX :
- Situation 1 : Préfiltration pour un système d’osmose inverse avec eau propre comme influent ;
- Situation 2 : Préfiltration pour un système RO avec eau modéré (MES 5PPM) comme influent
- Situation 3 : Préfiltration pour un système RO avec eau sale (MES 50PPM) comme influent
À noter que nous élaborerons plus en détail sur les situations plus bas. Pour commencer, voici des détails relativement aux différentes technologies comparées.
Filtres à cartouche
Bien qu’il existe une grande variété de cartouches, elles fonctionnent toutes sensiblement de la même manière. D’ailleurs, afin de limiter la longueur du texte, les filtres à sac/poches ne seront pas abordés distinctement puisqu’ils présentent pratiquement les mêmes caractéristiques que les filtres à cartouches. Bref, que l’on parle de microfiltration ou de nanofiltration, la base du fonctionnement des filtres à cartouches et de ceux à sac est que l’eau passe au travers d’une barrière physique que les impuretés ne traversent pas.
Les filtres à cartouche proposent des avantages intéressants. Premièrement, la grande variété de produit permet l’optimisation de la filtration puisqu’il existe fort probablement un type de cartouche faite pour votre situation. Parmi les grandes familles de cartouche, on retrouve très souvent les filtres à cartouche de profondeur et les filtres à cartouche plissée.
Les filtres à cartouche de profondeur peuvent provenir de différents fabricants. En général, elles sont fabriquées de polypropylène fondu ou en fibre de polypropylène. En ce qui a trait aux filtres à cartouche plissée, ils sont aussi connus sous le nom « filtre accordéon » puisque l’élément filtrant ressemble au soufflet d’un accordéon. Ce type de cartouche est généralement plus chère puisqu’elles sont plus compliquées à fabriquer.
Comme précisé plus haut, la grande variété de cartouches permet d’adapter les pièces utilisées en fonction de votre situation. Dépendant du type de cartouche adopté, différentes caractéristiques peuvent être retrouvées. On peut penser à la résistance au chlore, à la résistance à la chaleur ou même à une durabilité prolongée. En variant les matériaux, les grosseurs de pores, les colles utilisées, les filtres à cartouches peuvent assurer une filtration optimale et qui respecte les normes qui vous sont imposées.
À titre informatif, la référence de base pour les cartouches de filtre est par longueur de 10 pouces. EN moyenne, ces longueurs offrent un débit de 5 GPM et leurs prix peuvent varier entre 10$ et 1000$ par unité. Enfin, ce type de filtration offre des pores variant de 0.03 micron à 100 microns.
Filtres médias
Ce type de filtre capte les impuretés présentes dans l’eau grâce aux médias que l’on peut retrouver dans leurs réservoirs. Ces médias peuvent être du sable de quartz, du charbon anthracite, du grenat, ou même des résines cationiques et anioniques. Souvent appelée « filtre multimédia » puisqu’ils sont généralement constitués de plusieurs couches de médias différents, cette technologie de traitement fonctionne généralement grâce au principe de filtration et d’adsorption.
Le but d’utiliser plusieurs types de médias est justifié par le fait qu’ils n’ont pas tous la même efficacité face aux différents types de contaminants. Par exemple, les médias arrondis éliminent plus de matières que les médias angulaires ; ce phénomène s’explique puisque l’espacement entre les médias ronds est moindre étant donné qu’ils s’empilent mieux.
En soi, les filtres médias présentent plusieurs avantages intéressants. En revanche, ils ne sont pas adaptés pour les eaux turbides puisqu’ils ont tendance à se colmater rapidement ; ce qui peut causer des arrêts de fonctionnement ou un ralentissement du débit. En plus de la diminution du débit, lorsque le cycle de nettoyage s’enclenche, une grande quantité d’eau est nécessaire et doit être rejetée ensuite.
Filtre AMF
De la famille des filtres autonettoyants, les filtres AMF ou filtres automatiques à microfibres sont une technologie qui a été perfectionnée par Amiad. Bien qu'il existe d'autres types de filtres autonettoyants, les AMF offrent la meilleure qualité de filtration et un débit élevé. Leurs boitiers unique, complexe et facilement reconnaissable font d’eux une technologie de choix pour les eaux très turbides.
C'est à l'intérieur de ce boîtier que l'on trouve l'unité de filtration qui est constituée de plusieurs plaques en plastique appelées cassettes. Ces cassettes sont enveloppées de fines couches de tissu. Le type de fils, la tension et le nombre de couches vont déterminer la quantité et la taille des pores (20, 10, 7, 3 ou 2 microns).
Comme tous les filtres autonettoyants, les AMF sont équipés d'une unité de contrôle permettant l'automatisation du système et de son nettoyage. Cette unité peut être programmée pour activer le nettoyage à des intervalles de temps ou lorsque la pression interne du système atteint un certain point en raison d’un blocage du filtre.
Généralement utilisés au stade de préfiltration, les AMFs protègent les équipements en avale grâce à de la filtration allant jusqu’à 2 microns, et ce, tout en offrant un débit de filtration atteignant les 880 GPM. D’ailleurs, puisqu’ils sont automatiques, ils ne nécessitent pratiquement pas d’entretiens et ne cessent pratiquement jamais de fournir un influent de qualité. En effet, une fois installé et programmé selon les besoins du client, les AMFs sont autonomes.
Filtre à disques autonettoyant
Ces filtres particuliers peuvent facilement être confondus avec des filtres à cartouches traditionnels, car les boitiers sont très similaires. Cependant, les unités de filtration à l’intérieur de ceux-ci sont très différentes. Comme leur nom le dit, les « cartouches » sont fabriquées de disques
Pour fabriquer les cartouches de filtres à disques, des disques de polypropylènes sont empilés et pressés ensemble. Chaque disque est engravé de rainures permettant d’atteindre la filtration visée. La superposition des différentes tailles de rainures permet d’ajuster le micron offert par le filtre. Chez Amiad, où l’on trouve les filtres à disques Arkal, ils utilisent un code de couleurs permettant d’identifier le micron de chaque disque : bleus (400 microns), jaunes (200 microns), rouges (130 microns) et les noirs (100 microns). En ajustant les rainures en conséquence, il est possible d’atteindre une filtration jusqu’à 20 microns.
L’unité filtrante étant en polypropylène, les filtres à disques présentent des avantages à bien des égards puisque le polypropylène est un thermoplastique hydrophobe semi-rigide. En français, cela signifie que les filtres à disques offrent une résistance élevée contre la corrosion et l’abrasion. De plus, ils sont réputés pour être très efficaces pour le traitement des eaux ayant beaucoup de matières en suspension. La version automatique possède une unité de contrôle qui prend en compte la pression interne du filtre. Lorsque la pression atteint un seuil prédéfini, une pression inverse est appliquée et permet aux disques de se séparer les uns des autres et, ainsi, laisser les particules se déloger et être extraite par un drain. En revanche, il est important de noter que le polypropylène n’est pas résistant à la chaleur et peut être abîmé s’il est constamment opéré à des températures de 60 degrés Celsius et plus.
Filtre à tamis autonettoyant
Toujours dans la famille des filtres autonettoyants, ces filtres sont séparés en trois sections qui commencent par une chambre de tamisage (préfiltration), une chambre de filtration et une chambre de décharge.
L'eau pénètre d'abord dans le boîtier par la chambre de tamisage où un filtre élimine les matières grossières qui pourraient obstruer les plus petits filtres. Une fois à l'intérieur, l'eau passe par la chambre de filtration où un filtre plus fin est installé. Les différentes particules présentes dans l'eau s'accumulent sur les parois intérieures du filtre. Lorsque les parois sont colmatées par les différentes particules, la différence de pression à l'entrée et à la sortie active le cycle d'autonettoyage. Une fois le cycle lancé, un arbre d'aspiration situé au centre du filtre s'active et amorce un mouvement circulaire pour aspirer les impuretés accumulées sur les parois internes du filtre. Ce qui est retiré de la paroi interne du filtre est ensuite envoyé vers la troisième section, la chambre de décharge, qui rejette les contaminants par le drain.
Comme la plupart des technologies, le débit de filtration de ces filtres varie en fonction du micron visé et de la surface de filtration disponible. Avec une capacité de filtration variant entre 50 et 500 microns, les filtres à tamis autonettoyant ont un très grand éventail de débit.
Mise en situation pour l’estimation CAPEX/OPEX
Afin de comparer des pommes avec des pommes, les situations analysées doivent toutes avoir un objectif identique. Donc, nous avons établi les paramètres suivants en ce qui a trait au traitement
- Débit de 100GPM
- Filtration atteignant 5 microns
- Les frais d’installation et la main-d’œuvre ne sont pas inclus dans les estimations
- Les frais estimés sont seulement pour le système de filtration primaire ; autrement dit, si les besoins en filtration sont différents, les coûts peuvent changer grandement.
- Puisque le but est de comparer les différents choix de filtration primaire, le seul paramètre utilisé pour différencier les situations est la concentration des matières en suspension (MES) dans l’influent.
De plus, puisque nous visons une filtration de 5 microns, les filtres à tamis autonettoyant et les filtres à disques doivent être accompagnés d’une unité de filtration additionnelle puisqu’ils n’atteignent pas ce micronage par eux même. Pour ces deux technologies, nous avons ajusté les estimations en ajoutant un filtre à membrane de 5 microns offrant un débit de 100GPM.
Situation 1 : Eau propre
Dans cette situation, la technologie comparée sera utilisée comme préfiltration pour un système à osmose inverse. L’eau d’entrée est potable et respect les Recommandations canadiennes pour la qualité de l’eau potable au Canada.
Comme le démontre assez clairement cette situation, en prenant en compte le CAPEX et l’OPEX, ce n’est pas toutes les technologies qui sont avantageuses dans toutes les situations. Ici, les AMF ne sont pas une option intéressante puisque l’eau est déjà très bien traitée en amont. En ce qui a trait aux autres types de filtrations, en fonction de votre situation, il peut être avantageux d’opter pour l’une ou l’autre. À titre d’exemple, si votre situation fait que l’accès au site est difficile et éloigné, les filtres autonettoyants peuvent être intéressants pour éviter la manutention continue d’un filtre à cartouche.
Situation 2 : Eau modérément turbide
Ici, la technologie comparée sera encore une fois utilisée comme préfiltration pour un système à osmose inverse. Toutefois, l’influent utilisé est de l’eau modérément sale, ce qui représente une concentration en MES de 5 PPM.
Ici, on commence à voir l’importance de bien choisir sa technologie en fonction de la situation. On perçoit une augmentation radicale des coûts opérationnels pour les filtres à cartouche. D’ailleurs, il ne faut pas oublier que sur 25ans, si vous changez en moyenne les cartouches 2 fois par semaine, le coût de main-d’œuvre aura un impact important sur l’OPEX et fera dépasser l’OPEX des filtres à cartouche de celui des AMF.
Situation 3 : Eau très turbide
Encore une fois, la technologie comparée sera utilisée comme préfiltration pour un système à osmose inverse. En revanche, dans cette situation, la turbidité de l’eau est très élevée et sa concentration en MES atteints 50 PPM et plus.
Comme vous avez probablement remarqué, les filtres à cartouches ne sont pas comparés ici. La raison est qu’il serait complètement inutile d’installer ce type de traitement pour une eau de ce type, sans quoi vous devriez changer les cartouches plusieurs fois par semaine, voir par jour.
Toujours en fonction de votre situation
Les graphiques ci-haut démontrent à quel point un petit changement dans l’influent peut avoir un impact sur le choix de votre technologie. En plus que les paramètres qui ont été utilisés pour l’estimation des coûts sont très de base, nous n’avons pas considéré les changements saisonniers pouvant affecter l’influent. En effet, la fonte des neiges, une sècheresse, les activités humaines quelconques peuvent avoir un impact sur la qualité de l’eau.
D’ailleurs, il est important de rappeler que les coûts reliés à la main-d’œuvre n’ont pas été inclus malgré qu’ils représentent une dépense importante dans l’OPEX d’un système. Ce qui signifie que tous les coûts opérationnels estimés auront d’autres dépenses associées, à l’exception de celui des AMF puisqu’ils sont entièrement autonomes.
En ce qui a trait au CAPEX, d’autres facteurs peuvent venir l’affecter. On peut penser aux normes gouvernementales, à l’emplacement géographique du site ou même aux normes imposées par votre secteur d’activité.
Pour faire court, peu importe la technologie envisagée, il n’existe pas de formule magique et pour rentabiliser ses investissements et assurer un fonctionnement optimal de votre chaîne de production, il est important de choisir une technologie qui répond à vos besoins et à votre situation.
Enfin, si vous avez des questions ou des suggestions en lien avec le traitement d’eau industrielle, nous vous invitons à nous écrire directement ou en commentaire.