Nt stagiaire iccser traitement d eau 20092011

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NOTICES TECHNIQUES
INSTALLATEUR EN
CHAUFFAGE, CLIMATISATION,
SANITAIRE ET
ÉNERGIES RENOUVELABLES
Notions de Traitement d’eau
Les Adoucisseurs à Permutation Sodique
AFPA INGENIERIE – ICCSER - Version 1 - 2011
Le traitement
d’eau
FORMATION ICCSER
Installateur en Chauffage, Climatisation, Sanitaire et Énergies Renouvelables
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SOMMAIRE
En amont de la distribution
2
Le phénomène d’entartrage
3
La dureté de l’eau
7
Le principe de fonctionnement de l’adoucisseur
9
Eléments constitutifs de l’adoucisseur
13
Fonctionnement de l’adoucisseur
14
Détermination du volume de résine
22
Régénération
26
Entretien
27
La légionnelle
29
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Notice technique – Le traitement d’eau
Le traitement
d’eau
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En amont de la distribution
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Notice technique – Le traitement d’eau
Le traitement
d’eau
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Le phénomène d’entartrage
L’entartrage d’un réseau correspond à la précipitation plus ou moins complète des sels de
calcium et de magnésium constituant la dureté de l’eau.
L’entartrage dépend de la nature et de la concentration en sels, de la teneur en CO2 libre
dans l’eau, de la nature des récipients et des conditions de fonctionnement.
Dans l’eau, on trouve le CO2 sous deux formes :
 Soit libre:
- Une partie sert à maintenir les carbonates en suspension et on l’appelle « CO2
équilibrant ».
- Le CO2 excédentaire au CO2 équilibrant est appelé « CO2 agressif ».
 Soit combiné, pour former les molécules de carbonate et de bicarbonate.
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Notice technique – Le traitement d’eau
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d’eau
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Le phénomène d’entartrage
L’équilibre est obtenu lorsque le CO2 libre est égal ou supérieur au CO2 équilibrant. Les
tartes restent alors en suspension dans l’eau.
Si, par dégazage dû à une montée en température ou à une baisse de pression, le CO2 libre
diminue et devient inférieur au CO2 équilibrant, il y a déséquilibre calco-carbonique. Les
tartres (carbonates et bicarbonates de calcium en particulier) vont précipiter. L’eau devient
opaque et le phénomène d’entartrage s’enclenche.
Le phénomène d’entartrage sera plus important aux endroits les plus chauds (chaudières,
échangeurs) et aux endroits où la pression est basse. (dégazeurs, points de puisages, fuites…).
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Notice technique – Le traitement d’eau
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d’eau
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Le phénomène d’entartrage
L’image de l’entartrage nous est courante et familière :
L’eau froide, qui contient pourtant des générateurs de tartre en suspension, est
complètement transparente.
Si l’on chauffe cette eau dans une casserole, on voit des petites bulles de gaz apparaitre aux
points chauds du récipient. C’est le CO2 libre qui s’échappe du fait de la montée en
température.
À une certaine température, environ 60 °C, il ne reste plus assez de CO2 libre pour maintenir
les générateurs de tartre en suspension. Ils précipitent alors et l’eau devient opaque.
On voit le même phénomène à la sortie d’un robinet : l’eau froide est transparente, l’eau
chaude est « blanche ».
La précipitation de tartre et sa cristallisation sur les surfaces métalliques conduit à de
nombreux désagréments d’ordre technique ou pratique.
Désordres techniques :
Le tartre réduit la section utile des conduites et peut même les obstruer. Ceci va modifier les
pertes de charges et donc les débits.
Le tartre est très mauvais conducteur (λ = 0,7 W/m².K), il réduit le rendement des échangeurs
et provoque une surconsommation énergétique importante.
Surconsommation énergétique due à l’épaisseur de tartre.
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Notice technique – Le traitement d’eau
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Le phénomène d’entartrage
Désordres techniques (suite) :
Amorce de corrosion sous dépôt de tarte : le tartre n’est pas imperméable à l’eau et ne
protège pas le métal des attaques corrosives.
Blocage des robinetteries qui se mettent à goutter : les tartres carbonatés provoquent un
durcissement des joints d’étanchéité qui deviennent cassants.
Blocage des organes de réglage et de sécurité : vanne thermostatique, groupe de sécurité,
soupape…
L’entartrage des surfaces métalliques contribue à la dégradation des matériaux et réduit leur
longévité.
Il ne participe pas à la protection contre la corrosion !
Désordres pratiques:
L’emploi d’une eau dure dans les tâches domestiques crée des difficultés telles que :
- allongement du temps de cuisson de certains aliments (légumes secs),
- modification du goût des boissons chaudes (café, thé),
- consommation accrue de savons et de détergents,
- attaque des fibres textiles.
En conclusion, le phénomène d’entartrage est lié à la présence de calcium et/ou de
magnésium dans l’eau et provoque des difficultés dans certains emplois, industriels ou
domestique, de l’eau brute.
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Notice technique – Le traitement d’eau
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La dureté de l’eau
Mesurée en degrés français °f, la dureté ou titre hydrotimétrique représente la somme des
cations alcalinoterreux, soit les ions calcium et magnésium essentiellement, qui sont des
éléments importants dans la formation du tartre.
On distingue :
- le TH total,
- le TH calcique qui ne mesure que les ions calcium,
- le TH magnésien qui ne mesure que les ions magnésium.
On parlait autrefois de TH temporaire ou de TH permanent qui était la dureté subsistant
après ébullition de l’eau.
Le terme générique de dureté tient son origine dans l’utilisation de l’eau dans le lavage du
linge. Une eau est « dure » pour la lessive si elle nécessite l’emploi de beaucoup de savon
pour obtenir la mousse.
Une relation peut être réalisée entre la dureté de l’eau et la mousse formée par adjonction de
savon. C’est la méthode BOUTRON-BOUTET qui mesure la dureté à l’aide d’une solution de
savon étalon.
Si l’eau est « dure » il faudra beaucoup de savon pour faire mousser. Au contraire si l’eau est
très « douce », il sera difficile de se rincer avec…
1 °f correspond à 10 mg/L de carbonate de calcium (tartre).
Classification des eaux en fonction de leur dureté
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La dureté de l’eau
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Le principe de fonctionnement de l’adoucisseur à permutation sodique
Un adoucisseur permet de transformer de l’eau « dure » en eau « douce » en la débarrassant
des ions calcium et magnésium, générateurs de tartre.
Dans l’adoucisseur, des résines captent ces ions et les remplacent par des ions sodium qui
n’ont, eux, pas d’effet sur l’entartrage.
C’est la permutation sodique.
Lorsque les résines ne contiennent plus d’ion sodium, elles sont saturées et n’ont plus aucun
effet sur le captage des ions calcium et magnésium. L’eau ressort de l’adoucisseur aussi dure
qu’elle y est entrée.
Il est alors nécessaire de faire une régénération.
Celle-ci consiste à remplacer (permuter) les ions calcium et magnésium par des ions sodium.
Les ions sodium proviennent de la saumure (eau et chlorure de sodium) que l’on fait passer
sur les résines.
Les ions calcium et magnésium (ainsi que le chlore) sont évacués et les résines sont chargées
en ions sodium.
Les résines sont saturées en ions sodium, elles sont prêtes à adoucir l’eau
dure.
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Le principe de fonctionnement de l’adoucisseur à permutation sodique
Les résines captent les ions calcium et magnésium et libèrent les ions sodium,
c’est la permutation.
Les résines captent les ions calcium et magnésium et libèrent les ions sodium,
c’est la permutation.
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Le principe de fonctionnement de l’adoucisseur à permutation sodique
Durant la régénération, les ions sodium chassent les ions calcium et
magnésium ainsi que le chlore.
La régénération terminée, les résines sont de nouveau saturées en ions
sodium.
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Le principe de fonctionnement de l’adoucisseur à permutation sodique
L’adoucisseur est à nouveau fonctionnel.
Pour les usages domestiques, nous n’utilisons pas
d’eau à TH = 0°f,
L’eau sortant des résines sera donc plus ou moins « coupée » avec de l’eau
brute.
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Eléments constitutifs de l’adoucisseur à permutation sodique
L’équipement d’un adoucisseur à permutation sodique est constitué :
-
d’une bouteille contenant les résines,
d’une vanne de service automatique,
d’un bac à saumure, séparé ou associé à la bouteille,
de vannes d’isolement,
d’une vanne de bipasse,
d’un filtre,
d’une liaison souple vanne automatique-bac à saumure,
d’une liaison souple vanne automatique-évacuation,
d’un robinet d’eau dure pour arrosage et mesure.
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Fonctionnement de l’adoucisseur à permutation sodique
Marche normale :
- L’eau brute passe dans le filtre,
- traverse les résines de haut en bas,
- remonte, complètement adoucie, par le tube plongeur,
- part vers l’utilisation après mélange avec l’eau brute dans la vanne automatique.
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Fonctionnement de l’adoucisseur à permutation sodique
Saturation:
- L’eau continue son trajet vers l’utilisation sans avoir pu déposer ses ions calcium et
magnésium.
- Le système n’a plus qu’un rôle de filtre.
- Il ne protège plus les circuits de l’entartrage.
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Fonctionnement de l’adoucisseur à permutation sodique
Régénération phase 1 : détassage des résines.
- Durant toutes les phases de la régénération, la vanne automatique permet, en cas de
puisage, le passage direct de l’eau vers l’utilisation sans passer dans l’adoucisseur.
- Durant cette phase, l’eau traverse les résines du bas vers le haut,
- puis est évacuée à l’égout.
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Fonctionnement de l’adoucisseur à permutation sodique
Régénération phase 2 : saumurage.
- Durant cette phase, la vanne automatique permet l’aspiration de la saumure par un
système « venturi ».
- La saumure va traverser les résines de haut en bas,
- chassant les ions calcium, magnésium et le chlore dans le tube plongeur puis à l’égout.
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Fonctionnement de l’adoucisseur à permutation sodique
Régénération phase 3 : rinçage des résines.
- Durant cette phase, la vanne automatique permet la circulation de l’eau au travers des
résines pour retirer tout résidu de sel de l’adoucisseur.
- L’eau de rinçage part ensuite à l’égout.
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Fonctionnement de l’adoucisseur à permutation sodique
Régénération phase 4 : remplissage du bac à saumure.
- Durant cette phase, la vanne automatique permet l’envoi d’eau vers le bac à saumure.
- L’arrêt du remplissage est automatique.
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Fonctionnement de l’adoucisseur à permutation sodique
Régénération phase 5 : remise en marche normale.
- L’eau brute passe dans le filtre,
- traverse les résines de haut en bas,
- remonte, complètement adoucie, par le tube plongeur,
- part vers l’utilisation après mélange avec l’eau brute dans la vanne automatique.
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Fonctionnement de l’adoucisseur à permutation sodique
Entretien de l’adoucisseur ou du filtre :
- La vanne de bipasse est ouverte.
- Les deux vannes de barrage sont fermées.
- remonte, complètement adoucie, par le tube plongeur,
- L’installation est alimentée en eau brute.
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Détermination du volume de résine
- Le volume de résines dépend de la dureté de l’eau et de la consommation annuelle d’eau.
- Un volume trop petit nécessitera des régénérations trop fréquentes.
- Un volume trop grand entrainera un surcoût inutile de l’appareil.
- Estimation du volume de résines en fonction de la consommation et de la dureté de l’eau :
Volume d’eau adoucie à TH = 0 °f disponible entre deux régénérations.
À retenir : 1 litre de résines peut abaisser 1 m3 d’eau de 5 °f
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Détermination du volume de résine
Exemple de calcul de détermination du volume de résines:
La consommation d’eau annuelle est de 150 m3
L’eau brute a un TH de 25 °f
On souhaite une eau adoucie à 15 °f
On souhaite faire une seule régénération par semaine
1 litre de résines permet d’abaisser 1 m3 d’eau de 5 °f
______________
Consommation hebdomadaire : 150 m3 / 52 s = 2,885 m3
Réduction souhaitée du TH : 25 °f – 15 °f = 10 °f
Volume de résines = ( 2,885 m3 x 10 °f ) / 5 °f.m3/L = 5,77 L
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Détermination du volume de résine
Exemple de calcul de détermination du volume de résines:
La consommation d’eau annuelle est de 150 m3
L’eau brute a un TH de 25 °f
On souhaite une eau adoucie à 15 °f
On souhaite faire une seule régénération par semaine
1 litre de résines permet d’abaisser 1 m3 d’eau de 5 °f
______________
Si l’on choisit un appareil avec un volume de résines de 10 L, celles-ci
pourront traiter entre deux régénérations un volume d’eau de :
( 10 L x 5 °f.m3/L ) / 10 °f = 5 m3
Soit en moyenne, une régénération tous les :
( 5 m3 x 365 j/an ) / 150 m3/an = 12 jours
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Détermination du volume de résine
Le choix de l’adoucisseur peut se faire directement à partir d’un tableau de sélection
fourni par les constructeurs.
Exemple du constructeur DOM source :
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Régénération
L’automatisation de l’enclenchement de la régénération peut être :
soit chronométrique :
à date et heure fixe (ex : le lundi à 22 h 00),
ou après une période programmée (ex : toutes les 72 h),
soit volumétrique :
après passage d’un volume déterminé d’eau dans l’adoucisseur.
L’enclenchement volumétrique se fera également à une heure définie où les puisages
d’eau sont réduits (ex : 16 h 00).
Le temps total de régénération varie de 1 à 2 heures.
Le volume d’eau consommé pour la régénération est d’environ 8 L par litre de
résines. (Soit 80 L pour un adoucisseur de 10 L de résines.)
La masse de sel consommée pour la régénération est d’environ 120 g par litre de
résines. (Soit 1,2 kg pour un adoucisseur de 10 L de résines.)
Il est donc évident que le choix d’une automatisation de la génération en
volumétrique est plus économique en eau et en sel qu’en chronométrique.
Le plus économique serait de ne faire de régénération que lorsqu’il y en a besoin,
c’est-à-dire quand le TH de l’eau sortant de l’adoucisseur augmente.
Lorsqu’il est obligatoire, pour des process industriels, d’alimenter les circuits avec une
eau adoucie à TH = 0 °f (eau surchauffée, vapeur…), l’installation est souvent équipée
de deux adoucisseurs. Ceci permet leur permutation et la continuité du service
durant les phases de régénération ou d’entretien de l’un des deux appareils.
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Entretien
Outre les contrôles de fonctionnement et d’état (fuites, mise à l’heure, paramètres de
réglage, séquences de régénération) il est nécessaire de réaliser les opérations
d’entretien suivantes.
- Contrôle et recharge en sel du bac à saumure tous les 3 mois.
Le niveau de sel doit être au minimum à 1/3 de la hauteur du bac.
Le niveau de saumure ne doit pas dépasser le niveau du sel.
Toujours utiliser du sel en pastilles.
Vérification du TH de l’eau tous les 3 mois.
Utilisation de bâtonnets test ou analyse colorimétrique.
Aseptisation des résines tous les 6 mois.
Adjonction d’un produit de traitement (type Stéripur) dans le bac à saumure.
- Nettoyage ou remplacement de la cartouche du filtre au minimum tous les ans.
Il est également conseillé de faire systématiquement une régénération forcée après
une période de non puisage supérieure à 1 mois.
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La légionnelle
Définition :
La légionnelle est un micro-organisme bactérien responsable chez l’homme d’une
pneumonie appelée maladie du légionnaire ou légionellose.
Conditions de vie et développement de la bactérie :
Facteurs de développement:
 Bras morts des réseaux ECS
 Dépôts de tartre
 Corrosion
 Caractéristiques physico-chimiques de l’eau
 Taille et type d’installation
 Nutriments
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La légionnelle
Les sources de contamination :
 La bactérie se propage par l’intermédiaire d’aérosols émis par des équipements
sanitaires :
 Terminaux de distribution d ’ECS
 Équipements de balnéothérapie
 Équipements médicaux
 Eaux thermales
Établissements à risques :
 Les locaux recevant des personnes à hauts risques infectieux
 Les infrastructures à usage intermittent
 Établissements thermaux
Seuil d’action :
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La légionnelle
ARRETE DU 23 JUIN 1978
Article 36 - Installations de distribution d'eau chaude sanitaire
 « La température de l'eau chaude sanitaire ne
doit pas dépasser 60°C au point de puisage. Le
cas échéant, à cet effet, un moyen de réglage
doit être à la disposition de l'utilisateur. »
 « Toutefois, dans les cuisines et les buanderies
des établissements recevant du public, l'eau
pourra être distribuée à 90°C en certains points
faisant l'objet d'une signalisation particulière. »
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ARRETE DU 30 NOVEMBRE2005
Article 1er - En remplacement de l’article 36 de l’arrêté du 23
juin 1978
Dans les pièces destinées à la toilette, la température maximale de l’ECS est fixée à
50°C aux points de puisage
Dans les autres pièces, la température de l’ECS est limitée à 60°C aux points de
puisage
Dans les cuisines et buanderies des établissements recevant du public, la
température de l’eau distribuée pourra être portée au maximum à 90°C en
certains points faisant l’objet d’une signalisation particulière
Le projet d'arrêté:
Lorsque le volume entre le point de mise en distribution et le point de puisage le
plus éloigné est supérieur à 3 litres, la température de l’eau doit être ≥ 50°C en
tout point du système de distribution (excepter les tubes finaux d’alimentation des
points de puisage de volume ≤ 3 litres
Lorsque le volume total des équipements de stockage est supérieur ou égal à 400
litres, l’eau contenue (excepter les ballons de préchauffage) doit:
 être en permanence à une température ≥ 55°C à la sortie des équipements
ou
 être portée à une température suffisante au moins une fois par 24 heures sous
réserve du respect permanent des dispositions prévues précédemment
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La légionnelle
En résumé:
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Notice technique – Le traitement d’eau
Reproduction interdite
Article L 122-4 du code de la propriété intellectuelle
« Toute représentation ou reproduction intégrale ou partielle faite sans le consentement
de l'auteur ou de ses ayants droits ou ayants cause est illicite. Il en est de même pour
la traduction, l'adaptation ou la transformation, l'arrangement ou la reproduction par un
artifice ou un procédé quelconques »