Bicarbonate de calcium

3 Adoucisseurs d’eau

Le tartre sur les cages et autres éléments d’équipement en métal, y compris les dépôts minéraux sur les vannes utilisées dans les systèmes d’arrosage automatisés, provient des minéraux présents dans l’eau dite « dure ». La dureté de l’eau est due à la présence de bicarbonate de calcium et de magnésium, de fer et d’autres minéraux ou métaux (exprimés en ppm ou mg/l). Par définition, l’eau est généralement considérée comme « dure » si la concentration en minéraux est supérieure à 60 mg/l. En plus de provoquer des dépôts de tartre (en particulier dans les situations où de l’eau chaude est utilisée, comme le lavage des cages et l’autoclavage), l’eau dure réduit également l’efficacité des détergents, ce qui entraîne une utilisation accrue de savon.

Selon l’US Geologic Survey, 85 % de l’eau domestique se situe vers l’extrémité  » dure  » du spectre (Briggs et Ficke, 1977). Par conséquent, la plupart des installations de recherche sur les animaux devront atténuer un certain degré de dureté de l’eau et déminéraliser l’eau pour les laveurs de cages, les autoclaves et la consommation des animaux. En général, l’eau la plus dure (plus de 1 000 mg/l) se trouve dans les cours d’eau et les eaux souterraines associées au Kansas, au Texas, au Nouveau-Mexique, en Arizona et dans le sud de la Californie (Briggs et Ficke, 1977). Une eau modérément dure (61-121 mg/l) est courante dans de nombreuses rivières du Tennessee, dans les Grands Lacs, dans les régions du Nord-Ouest du Pacifique et de l’Alaska. L’eau la plus douce se trouve en Nouvelle-Angleterre, dans les États de l’Atlantique Sud et du Golfe et à Hawaï. Malheureusement, la géographie ne permet pas d’établir une valeur prédictive simple pour la dureté de l’eau. On peut trouver de l’eau dure et très dure (>121 mg/l) dans certains cours d’eau dans la plupart des régions du pays, y compris intercalée dans les endroits où l’on trouve généralement de l’eau douce.

Les adoucisseurs d’eau éliminent essentiellement tout le calcium et le magnésium, mais n’extraient qu’environ 5-10 mg/l de fer. Heureusement, le fer n’est généralement pas présent à des concentrations supérieures à 10 mg/l dans l’eau domestique. Ces ions métalliques présents dans l’eau sont échangés contre des ions sodium dans l’adoucisseur d’eau. Comme le sodium ne précipite pas dans les tuyaux et ne réduit pas les propriétés efficaces des détergents, les effets néfastes de l’eau dure sont éliminés par l’adoucissement. Dans les rares cas où la teneur en fer dissous dans l’eau est supérieure à 4 mg/l après l’adoucissement, un moyen supplémentaire d’élimination du fer doit être utilisé. Les technologies qui pourraient avoir une application comprennent l’aération, la filtration catalytique spécifique supplémentaire, la filtration sur sable vert au manganèse, l’ozonation et, éventuellement, la chloration.

Sauf pour prévenir l’accumulation de tartre sur les vannes d’eau potable et réduire le risque de défaillance des vannes, l’eau adoucie seule n’apporte pas beaucoup d’avantages supplémentaires pour assurer la santé des animaux ou prévenir la variabilité expérimentale confondante. Bien que le processus élimine le calcium, le magnésium et la plupart du fer qui causent le tartre dans les conduites d’eau, les réservoirs d’eau chaude et les vannes d’eau, il laisse des résidus de chlorure, de matières organiques et de sédiments en suspension. Par conséquent, pour le traitement le plus efficace de l’eau potable, les adoucisseurs d’eau doivent être utilisés en série après les filtres à sédiments et à charbon et comme prétraitement pour tout système d’osmose inverse. L’adoucissement de l’eau avant le traitement par le système OI prolonge également la durée de vie de la membrane OI et améliore considérablement les performances et l’économie du système OI.

Le processus d’adoucissement est accompli par un cycle chimique d’échange et de régénération. L’eau filtrée est balayée par un lit de résine qui fixe le calcium, le magnésium et le fer et les échange contre des ions sodium. Finalement, la matrice chimique se charge complètement en calcium et en magnésium et épuise le sodium, et le système n’est plus capable d’adoucir l’eau. Pour rétablir la capacité d’échange d’ions de la résine, le système se régénère en effectuant un lavage à contre-courant de la résine pour éliminer les dépôts, en rechargeant la résine par immersion dans une solution saline (saumurage), puis en rinçant l’excès de sel et d’ions d’eau dure vers une évacuation. La saumure forte, constituée par l’alimentation de l’adoucisseur en sel, déplace tout le calcium et le magnésium qui se sont accumulés sur la résine et restaure le sodium. Les adoucisseurs d’eau utilisent trois méthodes générales de régénération : la régénération par minuterie, la régénération par dosage et la régénération à la demande (DIR). La méthode de la minuterie déclenche et arrête automatiquement la régénération à des intervalles prédéfinis et quelle que soit l’utilisation de l’eau, comme le prévoit une horloge. Elle n’est pas recommandée car elle risque de sur- ou sous-régénérer le système. La technologie à compteur utilise une vanne de commande électronique numérique contrôlée par un compteur électronique. L’application suit la quantité d’eau utilisée, et une fois qu’un volume prédéfini a été adouci, elle déclenche le cycle de lavage à contre-courant et régénère. Le fonctionnement du DIR permet de suivre le traitement de l’eau et la dureté. La régénération ne se déclenche que lorsque le système a été utilisé à pleine capacité pour une efficacité optimale. Les systèmes DIR ont généralement deux réservoirs d’adoucissement et un réservoir de saumure, et pendant qu’un réservoir adoucit l’autre régénère. De ces trois méthodes, la méthode DIR est la plus efficace. Elle permet, tout comme la méthode du compteur, de réaliser des économies de sel et d’eau par rapport à la méthode du compteur horaire. La durée et la fréquence du processus de régénération de la résine dépendent de la taille de l’installation et de l’état initial de l’eau, mais elle doit généralement avoir lieu tous les 5 à 10 jours et nécessite plusieurs heures. Le processus de régénération peut toutefois être programmé sur la plupart des unités de manière à ne pas se produire pendant les heures de pointe. S’il n’y a aucune possibilité de temps d’arrêt, un réservoir de rétention d’eau est nécessaire, ou des adoucisseurs supplémentaires.

Les adoucisseurs d’eau sont dimensionnés et spécifiés en fonction de la demande de volume et de la dureté initiale de l’eau. Des experts devront être consultés pour déterminer les spécifications des adoucisseurs d’eau requis pour une installation donnée, en fonction des besoins pour lesquels l’eau adoucie sera utilisée.

Le processus d’échange d’ions de l’adoucissement de l’eau peut générer des risques potentiels pour la recherche et la santé animale, à moins qu’une purification efficace supplémentaire (par exemple, osmose inverse, distillation) ne soit effectuée. Comme les ions calcium et magnésium sont remplacés par des ions sodium, la concentration de sodium dans l’eau va augmenter. Dans les régions où l’eau est extrêmement dure, la quantité de sodium introduite dans l’eau peut avoir des effets subcliniques sur les animaux – par exemple, l’hypernatrémie iatrogène peut confondre les expériences portant sur l’insuffisance cardiaque, l’insuffisance rénale chronique, le coma, les crises d’épilepsie et les situations nécessitant un régime pauvre en sodium.