Dispositif pour la purification et la maîtrise contrôlée de l'eau par osmose inverse Device for the purification and controlled control of water by reverse osmosis
L'invention se rattache au secteur technique du traitement de l'eau.The invention relates to the technical sector of water treatment.
Il est connu de traiter l'eau domestique ou de consommation au moyen de purificateurs fonctionnant par osmose inverse et incluant une membrane de filtration balayée par un courant de rinçage de débit 5 à 9 fois supérieur environ à la quantité d'eau purifiée produite.It is known to treat domestic or drinking water by means of purifiers operating by reverse osmosis and including a filtration membrane swept by a rinsing current with a flow rate 5 to 9 times greater than the quantity of purified water produced.
Afin d'éviter l'entartrage de la membrane par les sels de carbonate, le module d'osmose inverse, connu également sous le nom d'osmoseur, met en œuvre un procédé antitartre avec un filtre chargé de cristaux de polyphospliates à dissolution lente ou bien peut être combiné avec un adoucisseur d'eau.In order to avoid scaling of the membrane by carbonate salts, the reverse osmosis module, also known as an osmosis unit, implements an anti-scale process with a filter charged with crystals of slowly dissolving polyphospliates or well can be combined with a water softener.
En amont du module d'osmose inverse, sont généralement disposés des filtres dits « à sédiment » et des filtres à charbon actif pour réduire la teneur en chlore, pour tenir les matières organiques, etc.... Ces éléments sont donc connectés par tout moyen approprié à une arrivée d'eau brute ou une arrivée d'eau adoucie. Ces éléments sont par ailleurs connectés à une entrée que présente le module d'osmose inverse et correspondant à l'arrivée de l'eau à osmoser. Le module d'osmose inverse présente en outre deux sorties dont l'une correspond à l'eau osmosée en étant reliée à un moyen de stockage, tandis que l'autre correspond au concentrât qui est chargé des impuretés.Upstream of the reverse osmosis module, so-called “sediment” filters and active carbon filters are generally arranged to reduce the chlorine content, to hold organic matter, etc. These elements are therefore connected by everything suitable for raw water supply or softened water supply. These elements are also connected to an input presented by the reverse osmosis module and corresponding to the arrival of the water to be osmosed. The reverse osmosis module also has two outlets, one of which corresponds to osmosis water by being connected to a storage means, while the other corresponds to the concentrate which is charged with impurities.
Ce concentrât est évacué à l'égout par l'intermédiaire d'un calibreur de débit.
Généralement, pour 1 litre d'eau osmosée produite, 3 à 10 litres d'eau (concentrât) doivent être rejetés à l'égout. Une pression d'environ 3 bars est nécessaire pour assurer une production d'eau osmosée en qualité et en quantité suffisantes. Un détecteur de pression de l'eau osmosée dans le moyen de stockage assure un fonctionnement automatique en coupant automatiquement l'arrivée d'eau brute.This concentrate is evacuated to the sewer via a flow calibrator. Generally, for 1 liter of RO water produced, 3 to 10 liters of water (concentrate) must be discharged to the sewer. A pressure of approximately 3 bars is necessary to ensure the production of osmosis water in sufficient quality and quantity. A pressure sensor of the osmosis water in the storage means ensures automatic operation by automatically cutting off the supply of raw water.
Si la pression d'eau brute n'est pas suffisante, certains dispositifs utilisent un surpresseur afin d'augmenter le débit d'eau osmosée, ainsi que 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.If the raw water pressure is not sufficient, some devices use a booster to increase the flow of RO water, as well as its quality. The booster is subject to a raw water pressure sensor preventing dry running of the purge and to a reverse osmosis water pressure sensor, in order to put the system into operation as soon as the reverse osmosis water pressure has dropped following its racking. A solenoid valve ensures the intake of raw water.
Les dispositifs purificateurs d'eau par osmose inverse actuellement mis sur le marché, présentent certains inconvénients.The reverse osmosis water purifying devices currently on the market have certain drawbacks.
Comme indiqué, pour 1 litre d'eau pure osmosée produite, il est nécessaire de rejeter à l'égout de 3 à 10 litres d'eau. Or, c'est justement dans les régions où l'eau n'est pas d'une bonne qualité que la quantité d'eau disponible est la plus faible.As indicated, for 1 liter of pure osmosis water produced, it is necessary to discharge 3 to 10 liters of water down the drain. However, it is precisely in regions where water is not of good quality that the quantity of water available is the lowest.
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.For devices discharging little water into the sewer, there is a significant risk of fouling of the membrane which must therefore be changed. It is also observed that the lower the discharge of water, the more the quality of RO water is reduced.
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.In addition, to allow water to be discharged to the sewer, the reverse osmosis module must be connected to the sewer by a pipe. However, when the device is not in operation, biological contamination tends to spread gradually in the connection pipe, being capable of reaching the osmosis membrane.
L'invention s'est fixée pour but de remédier à ces inconvénients, de manière simple, sûre, efficace et rationnelle.The object of the invention is to remedy these drawbacks in a simple, safe, effective and rational manner.
Le problème que se propose de résoudre l'invention est de ne plus rejeter à l'égout le concentrât.The problem which the invention proposes to solve is that of no longer discharging the concentrate into the sewer.
Pour résoudre un tel problème, il a été conçu et mis au point un dispositif pour la purification et la maîtrise contrôlée de l'eau par osmose inverse comprenant, d'une manière connue : 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 ;To solve such a problem, a device has been designed and developed for the purification and controlled control of water by reverse osmosis, comprising, in a known manner: means for filtering and pre-filtering water; - at least one membrane reverse osmosis module with one inlet, connected to the water supply, and two outlets;
- l'une des sorties correspond à l'eau pure osmosée et est reliée à un moyen de stockage ;- one of the outlets corresponds to pure osmosis water and is connected to a storage means;
- l'autre sortie correspond au concentrât chargé des impuretés, - 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.
Selon l'invention, la sortie correspondant au concentrât, est reliée à l'entrée d'eau d'un adoucisseur en combinaison avec des moyens de comptage volumétrique de l'eau à l'entrée ou à la sortie de l'adoucisseur, de sorte que la production d'eau osmosée est autorisée pendant un temps défini après chaque renouvellement du volume d'eau contenu dans ledit adoucisseur, tandis qu'un moyen de commande des régénérations interdit la production d'eau osmosée pendant la génération de l'adoucisseur.- the other outlet corresponds to the concentrate laden with impurities, - the reverse osmosis module is subject to a booster in combination with in particular a raw water pressure sensor, an osmosis water pressure sensor and a solenoid valve. According to the invention, the outlet corresponding to the concentrate, is connected to the water inlet of a softener in combination with volumetric water counting means at the inlet or at the outlet of the softener, so that the production of osmosis water is authorized for a defined time after each renewal of the volume of water contained in said softener, while a regeneration control means prohibits the production of osmosis water during the generation of the softener .
Le dispositif tel que décrit étant combiné avec un adoucisseur, la réserve tampon est constituée par le volume interstitiel de résines échangeuses d'ions contenus dans une bouteille ou bombonne.The device as described being combined with a softener, the buffer reserve consists of the interstitial volume of ion exchange resins contained in a bottle or canister.
L'ensemble de l'adoucisseur est relié, d'une part, à l'arrivée d'eau brute et à la sortie correspondant au concentrât 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.The entire softener is connected, on the one hand, to the raw water inlet and to the outlet corresponding to the concentrate and, on the other hand, to the inlet of the filtration and prefiltration means of the module d reverse osmosis and a softened water outlet.
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 ;The invention is set out below in more detail with the aid of the figures of the appended drawings in which: - Figure 1 illustrates the hydraulic diagram in principle of an embodiment of the purification device by reverse osmosis;
- la figure 2 est un schéma électrique de principe d'un dispositif avec surpresseur ;- Figure 2 is a block diagram of a device with a booster;
- 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 œuvre 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 arrivée d'eau adoucie comme il sera indiqué dans la suite de la description (figure 3). Cette connexion à l'arrivée d'eau, s'effectue par l'intermédiaire d'un ensemble de filtres et préfiltres. Par exemple, le dispositif met en œuvre un moyen antitartre 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.- Figure 3 is a view similar to Figure 1 showing the coupling of the osmosis device with a softener. As shown in FIG. 3, the device according to the invention implements an osmosis module of any known type. This set includes a module (1) with reverse osmosis membrane. The input (la) of the module (1) is connected to the raw water inlet (Figure 1) or to a softened water inlet as will be indicated in the following description (Figure 3). This connection to the water supply takes place via a set of filters and prefilters. For example, the device implements an anti-scale means in the form of a filter (2) with polyphosphates crystals with slow dissolution, in order to reduce the scaling of the membrane of the module (1) by carbonate salts. In series with the filter (2), one or more so-called "sediment" prefilters (3) and one or more active carbon prefilters (4) can be arranged to retain the chlorine content present in organic matter, for example. .
Compte tenu du problème posé d'augmenter le débit 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 arrêter le dispositif en fonction de la pression d'eau osmosée. Entre les deux capteurs de pression (5) et (6), est disposée 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 (le).Given the problem posed of increasing the flow rate of osmosis water, the reverse osmosis module (1) is subject to a booster known in the technical field of the invention under the name of "booster". As shown in Figure 2, this booster includes a raw water pressure sensor (5) prohibiting the operation of the device when there is no water pressure. An osmosis water pressure sensor (6) is intended to start or stop the device according to the osmosis water pressure. Between the two pressure sensors (5) and (6), is arranged a pump (7) subject to a solenoid valve (8) to increase the raw water pressure. Advantageously, the booster assembly as defined, is disposed between the filters (3) and (4). The module (1) with reverse osmosis membrane has two outputs (lb) and (le).
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 poste filtre purificateur (11), par exemple « à charbons actifs », pour affiner la qualité de l'eau à consommer (12).The outlet (lb) corresponds to pure osmosis water connected to a storage means (9). For example, this storage means is constituted by a balloon with a capacity of 10 to 20 liters subject to a bladder under air pressure (10). The osmosis water stored in the flask (9) passes through a purifying filter station (11), for example “with activated carbon”, to refine the quality of the water to be consumed (12).
Selon l'invention, la sortie (le) correspondant au concentrât 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 ».According to the invention, the outlet (the) corresponding to the concentrate charged with impurities, is connected to a buffer reserve (13) in combination with any means capable of managing the production of osmosis water, as a function of the so-called “reserve” volume. .
Les moyens aptes à gérer la production d'eau osmosée, sont 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 turbine, ou hélice disposée axialement ou verticalement, au sens du passage de l'eau et plus généralement par tous capteurs de mouvement de liquide.The means capable of managing the production of reverse osmosis water are constituted by means of volumetric water counting, arranged at the inlet or at the outlet of the buffer reserve. As a result, the production of reverse osmosis water is authorized for a defined time after each renewal of the volume of the buffer reserve. These counting means can be constituted by a turbine, or propeller arranged axially or vertically, in the direction of the passage of water and more generally by any liquid movement sensors.
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 turbine peπnettant 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 10 litres d'eau brute pour un adoucisseur du type familial chargé avec 20 litres de résines échangeuses d'ions.According to a preferred embodiment, the device as described is combined with a softener. We refer to Figure 3. In a known manner, this softener comprises a salt tank (14) with float and brine bath, a bottle with ion exchange resins (15) subject to a multi-way valve (16) and to a softened water outlet (17) in combination with a counting means (18) such as a turbine peπnettant the triggering of regenerations. In this case, the buffer reserve is constituted by the interstitial volume of the ion exchange resins contained in the bottle (15), the volumes of the pipes and the free volume corresponding to the purification of the resins, ie for example 5 to 10 liters. raw water for a family type softener loaded with 20 liters of ion exchange resins.
La canalisation d'arrivée d'eau brute (19) est connectée par l'intermédiaire d'un clapet (20) à la sortie (le) du module (1) à membrane d'osmose inverse.The raw water inlet pipe (19) is connected via a valve (20) to the outlet (le) of the module (1) with reverse osmosis membrane.
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 combinée à un contrôleur électrique commandant la mise en service ou l'arrêt de l'ensemble de F osmoseur.The softened water pipe (17) is connected via a valve (21) to the inlet (la) of the osmosis unit (1), in combination with the filtration elements and the booster. The softened water outlet pipe (17) has the metering turbine (18) which is combined with an electrical controller controlling the commissioning or stopping of the entire osmosis unit.
Le principe de fonctionnement du dispositif est le suivant :The operating principle of the device is as follows:
Lorsque l'utilisateur aura soutiré une grande quantité d'eau purifiée, la pression dans la bonbonne 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 osmosée pendant une durée déterminée. Cette durée 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 considérée.When the user has withdrawn a large quantity of purified water, the pressure in the storage tank (9) of RO water will have decreased considerably and the pressure sensor (10) will control the commissioning of the water production. osmosis for a fixed period. This duration will take into account the osmosis water production rate of the system, the maximum admissible concentration for the purification system or for the use of osmosis-free water and the volume of water in the buffer reserve in question.
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.For the reverse osmosis system to function again, the water in the buffer reserve must have been completely replaced. As indicated, this water renewal will be controlled by the water metering system. For example, if the volume of water contained in the buffer reserve is 8 liters, the controller will authorize the water purifier to return to service, after verifying that the user has consumed at least 8 liters of water. raw water or water loaded with impurities.
A noter que, dans le cas où la réserve tampon est constituée par les volumes libres d'un adoucisseur d'eau, une sécurité supplémentaire intégrera le fonctionnement de l'ensemble du dispositif pendant les régénérations. Dans ce but, un capteur de position ou un capteur de la commande de régénération, pourra être installé sur l'adoucisseur d'eau pour interdire la production d'eau osmosée pendant la génération de l'adoucisseur.Note that, in the case where the buffer reserve consists of the free volumes of a water softener, additional security will integrate the operation of the entire device during regeneration. For this purpose, a position sensor or a regeneration control sensor may be installed on the water softener to prevent the production of osmosis water during the generation of the softener.
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.
The advantages emerge clearly from the description, in particular the volumetric control of the coupling of a water purification system by reverse osmosis, combined with a water softener, is emphasized.