Le système d'ultrafiltration, un processus de séparation par membrane sous pression, capture efficacement les solides en suspension, les colloïdes, les micro-organismes et certaines matières organiques macromoléculaires dans l'eau. Il joue donc un rôle clé dans l'approvisionnement en eau des municipalités, le traitement des eaux usées industrielles, le recyclage des ressources en eau et la purification de l'eau des ménages.
Les pays d'Europe centrale, en raison de leurs réglementations et normes strictes (DWD, WFD), de leurs capacités de R&D technologique de pointe et de l'importance qu'ils accordent au développement durable, sont devenus des régions clés pour l'application et l'innovation des systèmes d'ultrafiltration.
Quel est le rôle du système d'ultrafiltration ?
1. En tant qu'unité de filtration principale
D'ici 2025, environ 45% de nouvelles stations d'épuration municipales en Europe utiliseront l'ultrafiltration comme unité de filtration principale. En effet, le système d'ultrafiltration offre des avantages significatifs par rapport aux procédés traditionnels de filtration sur sable :
Après l'achèvement d'une modernisation de l'ultrafiltration en 2019. La station d'épuration de Weissensee à Berlin, en Allemagne, a maintenu un niveau stable de turbidité de l'eau inférieur à 0,1 NTU. Elle a non seulement atteint un taux d'élimination de 100% pour le Cryptosporidium et le Giardia, mais elle a également réduit l'utilisation de désinfectants au chlore d'environ 1,5 million d'euros. Elle a également réduit l'utilisation de désinfectants au chlore d'environ 30%, évitant ainsi la formation de sous-produits de désinfection (tels que les trihalométhanes).
La station d'épuration de Marne-la-Vallée, près de Paris, en France, utilise un procédé combiné d'ultrafiltration et de désinfection par ultraviolets. En d'autres termes, elle élimine le besoin d'additifs chimiques et garantit un approvisionnement en eau potable “sans produits chimiques”. Elle traite 120 millions de mètres cubes d'eau par an, desservant plus de 500 000 habitants.
2. Prétraitement de l'eau pure industrielle
Les industries à forte valeur ajoutée, telles que l'agroalimentaire, les produits pharmaceutiques et l'électronique, ont des exigences extrêmement élevées en matière de pureté de l'eau de production. La machine d'ultrafiltration est devenue une méthode de prétraitement de l'eau de traitement.
- Traitement des eaux usées des aliments et des boissons
L'usine Heineken de Rotterdam, aux Pays-Bas, utilise l'ultrafiltration pour traiter les eaux usées de brassage. L'eau récupérée peut être réutilisée pour le nettoyage des matières premières, ce qui permet d'atteindre un taux de réutilisation de l'eau de 75% et de réduire la consommation d'eau industrielle d'environ 120 000 mètres cubes par an.
- Traitement des eaux usées de la production pharmaceutique
En fait, la base de production de Roche Pharmaceuticals à Bâle, en Suisse, utilise un processus à double membrane ’ultrafiltration + osmose inverse“ pour traiter les eaux usées de production jusqu'au niveau ”eau pour injection“ qui répond aux normes de la pharmacopée. Ce procédé permet non seulement de réduire les coûts d'achat d'eau douce, mais aussi de limiter les rejets d'eaux usées dangereuses.
- Pour la purification de l'eau domestique
Dans les zones rurales où la qualité de l'eau est médiocre, les équipements de purification de l'eau par ultrafiltration à petite échelle sont devenus une nécessité pour les ménages. En voici un exemple :
Dans la région scandinave du nord de la Suède, où les eaux souterraines contiennent des niveaux élevés de colloïdes et d'humus, environ 30% des ménages ont installé des purificateurs d'eau à ultrafiltration à petite échelle. Ceux-ci n'ont besoin que de la pression de l'eau du robinet, de cartouches filtrantes d'une durée de vie d'un à deux ans, et produisent de l'eau potable.
À quoi ressemble notre système d'ultrafiltration ?
XinJieYuan est depuis longtemps un leader mondial dans la recherche et le développement de la technologie d'ultrafiltration. En effet, ses principales innovations sont axées sur “les matériaux membranaires, l'intégration, l'amélioration de la stabilité et les scénarios d'application”.”
1. Matériaux de membrane antisalissure et à longue durée de vie
La “membrane d'ultrafiltration PVDF antisalissure” que nous utilisons introduit des groupes hydrophiles à la surface de la membrane, réduisant l'angle de contact de 85° à 35°. Cela réduit l'adsorption des matières organiques et des colloïdes sur la surface de la membrane, prolongeant le cycle de nettoyage de la membrane de 7 à 30 jours et permettant d'atteindre une durée de vie de 5 à 7 ans (contre 3 à 4 ans pour les membranes traditionnelles).
Nous pouvons également utiliser un autre matériau de membrane pour fabriquer des équipements : la “membrane d'ultrafiltration à fibres creuses”. Cette membrane utilise une conception à “pression externe”, l'eau s'écoulant de l'extérieur vers l'intérieur de la membrane. Cela réduit les risques de colmatage des pores de la membrane par les contaminants. L'efficacité du lavage à contre-courant est améliorée de 40% et la consommation d'énergie est réduite d'environ 25%.
2. Système modulaire
La machine d'ultrafiltration à petite échelle que nous avons lancée a une capacité de traitement d'un seul module allant jusqu'à 5-10 mètres cubes par heure. Elle peut être combinée de manière flexible en fonction des besoins et convient au traitement décentralisé dans les petites stations d'épuration rurales ou les ateliers industriels.
3. Économiser l'énergie
Nous avons optimisé le processus d'ultrafiltration. En optimisant la pression de la pompe à eau et la stratégie de lavage à contre-courant, la consommation d'énergie par unité de volume d'eau a été réduite à 0,2-0,3 kWh/m³, soit seulement 60% de celle des systèmes d'ultrafiltration traditionnels.
4. Il existe plusieurs exemples d'application
Pendant la sécheresse de 2025 dans le sud de l'Espagne, nous avons déployé 10 systèmes d'ultrafiltration mobiles pour traiter les eaux souterraines ou les eaux de rivière. Nous avons ainsi fourni 5 000 mètres cubes d'eau par jour et résolu le problème de l'eau potable pour environ 20 000 habitants.
Dans la région agricole d'Andalousie, au sud-est de l'Espagne, nous avons utilisé un système d'ultrafiltration et d'irrigation au goutte-à-goutte pour réutiliser les eaux usées agricoles traitées pour l'irrigation des oliveraies, ce qui a permis d'augmenter l'efficacité de l'eau de 60% et de réduire la consommation d'eau par acre d'oliveraie de 40%.
Quelles sont les orientations pour améliorer le système d'ultrafiltration ?
Bien que les systèmes d'ultrafiltration soient relativement au point en Europe, leurs coûts d'investissement initiaux sont 2 à 3 fois plus élevés que ceux des systèmes traditionnels à base de sable, et les coûts de remplacement des membranes sont relativement élevés. C'est pourquoi diverses améliorations sont nécessaires.
À l'avenir, nous développerons des membranes d'ultrafiltration nanocomposites (telles que des membranes PVDF modifiées au graphène). Afin d'améliorer encore la précision de la filtration et les capacités anti-salissures, l'objectif étant d'allonger la durée de vie des membranes à 10 ans. Nous développerons également des systèmes d'ultrafiltration alimentés par l'énergie solaire et adaptés aux zones rurales ou aux îles éloignées. Actuellement, l'Allemagne pilote un tel système sur l'île de Rügen, dans la mer Baltique, qui traite 100 mètres cubes d'eau par jour.
Les systèmes d'ultrafiltration ne sont plus simplement des technologies de traitement de l'eau ; ce sont des outils essentiels pour assurer la sécurité de l'eau propre et l'économie circulaire. Des applications municipales aux terminaux domestiques, nos diverses pratiques ont fourni un modèle précieux pour le développement de la technologie d'ultrafiltration dans le monde entier.
Si vous souhaitez obtenir des informations sur solutions pour les systèmes d'ultrafiltration, n'hésitez pas à nous contacter. Nous adapterons une solution à vos besoins spécifiques dans les plus brefs délais.
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