Principe du traitement de l’eau par adoucisseur

 

L’adoucissement de l’eau consiste à échanger les ions calcium et magnésium, peu solubles et qui réagiraient avec les carbonates de l’eau pour former du calcaire, contre les ions sodium qui sont parfaitement solubles dans l’eau. On nomme cette opération « échange ionique ».

L’échange ionique de l’adoucissement est réalisé par le passage de l’eau sur un support solide : la résine. Il s’agit d’une résine cationique forte porteuse d’ions sodium. Elle se présente sous forme de billes poreuses de 0,2 à 3 mm de diamètre et de densité réelle légèrement supérieure à celle de l’eau. Celle-ci a beaucoup plus d’affinité pour les ions calcium et magnésium que pour les ions sodium dont elle est chargée à l’origine.

Lorsque cette résine est mise en contact avec de l’eau dure contenant des ions calcium et magnésium ces derniers se fixent sur la résine en prenant la place des ions sodium qui y étaient à l’origine. Ces ions sodium sont libérés dans l’eau en lieu et place des ions calcium et magnésium. L’eau qui a ainsi percolé de haut en bas sur un lit de résine va céder tous les ions calcium et magnésium qu’elle contenait. Sa dureté tend donc vers zéro.

Lorsque la résine a cédé tous les ions sodium dont elle était chargée, l’échange d’ions ne peut plus se faire. La résine est dite « saturée », les ions calcium et  magnésium ne peuvent plus y être fixés, et l’eau qui sort du lit de résine est aussi dure que celle qui y rentre.

Il est possible de chasser les ions calcium de la résine et de les remplacer par des ions sodium, c’est à dire de redonner à la résine sa forme d’origine. Cette opération est appelée « régénération ». Pour « régénérer » la  résine saturée, il suffit de la mettre en contact avec une solution très riche en ions sodium.

Dans la pratique, on utilise une solution concentrée de chlorure de sodium, appelée «Saumure», obtenue par dissolution dans de l’eau de sel raffiné commercialisé sous forme de pastilles ou de granulés. Comme la résine a plus d’affinité pour le calcium et le magnésium que pour le sodium, on est obligé, pour régénérer la résine, d’utiliser un excès de sodium.

adoucisseur fonctionnement

 Pouvoir d’échange des résines échangeuses d’ions

 

La quantité d’ions calcium et magnésium qu’une résine peut fixer s’appelle le « pouvoir d’échange ». Ce pouvoir d’échange s’exprime en degrés français de dureté par m3 d’eau et par litre de résine ou bien en degrés litres d’eau par litre de résine ou bien encore en équivalents par litres de résine.

1 °f. m3 /l = 1000°f. l/l = 0,2 éq/l

1 éq/l = 5°f. m3 /I = 5000°f. l/l

 

Toutes les résines agrées par le ministère de la santé pour l’adoucissement des eaux destinées à la consommation humaine ont pratiquement le même pouvoir d’échange. Ce pouvoir d’échange est fonction de la quantité de sodium fixée sur la résine lors de sa régénération. Or, cette quantité de sodium fixée sur la résine après régénération dépend de la quantité d’ions sodium utilisée pour régénérer la résine, et dans la pratique, du poids de sel. Le pouvoir d’échange maximum d’une résine est de l’ordre de 12°f/m3 par litre de résine. Pour obtenir un tel pouvoir d’échange il faut utiliser près de 2.000 grammes de sel par litre de résine.

Dans la pratique, et pour des raisons économiques, on ne cherche pas à utiliser la totalité de ce pouvoir d’échange théorique. C’est ainsi que les résines sont exploitées à des pouvoirs d’échange qui vont de 4 à 6°f.m3 par litre de résine.

Le tableau ci-dessous indique les valeurs usuelles moyennes en traitement d’eau domestique :

tableau résine

 

 

Fonctionnement d’un adoucisseur : les différents cycles

 

Le « cycle » d’un adoucisseur est le volume d’eau adoucie qu’il est possible d’obtenir entre deux régénérations. Ce cycle se calcule par la formule simple suivante :

Cycle = Pouvoir d’échange de l’appareil / Dureté de l’eau

 

Si la dureté de l’eau est exprimée en °f et le pouvoir d’échange en °f.m3 Cycle en m3 = Pouvoir d’échange de l’appareil en °f.m3 / Dureté de l’eau en °f

 

 

Quelles sont les étapes de régénération d’un adoucisseur d’eau ?

 

Pour les adoucisseurs traditionnels une régénération comporte les phases suivantes :

Détassage 

Cette opération a pour but premier, comme son nom l’indique, de détasser la résine et éviter un accroissement régulier de la perte de charge. Elle aura comme effet secondaire de débarrasser les couches supérieures du lit de résine des impuretés solides qui, apportées par l’eau dure, auraient été retenues par la résine, agissant vis à vis de ces particules solides comme un filtre.

Saumurage 

C’est la phase de régénération proprement dite, puisque c’est au cours de celle-ci que l’on fait percoler la saumure sur la résine (de bas en haut ou de haut en bas suivant le type de matériel). La saumure, préparée à l’avance dans le « bac à sel », est transférée de celui-ci vers le lit de résine par un hydro éjecteur.

La phase de saumurage est aussi appelée « aspiration de saumure » pour cette raison. Pour obtenir une bonne régénération, le saumurage doit se faire à faible débit (de 8 à 12 l/h par litre de résine en général).

Rinçage Lent 

Opérée également à faible débit, cette phase a pour but de déplacer la saumure sur la totalité du lit de résine et d’éliminer la quasi-totalité de l’excès de sel.

Rinçage Rapide 

Certains appareils commercialisés ne comportent pas cette phase qui s’effectue à fort débit, et qui a pour but de chasser les dernières traces de saumure qui persistent dans l’appareil en fin de rinçage lent.

Remise En Service 

C’est le plus souvent au début de la phase de service qu’un retour d’eau est effectué vers le bac à sel, afin de préparer la saumure nécessaire à la régénération suivante.
Le passage d’une phase à l’autre s’effectue automatiquement par action d’un programmateur.

Pendant toutes les phases de régénération l’appareil ne peut pas délivrer d’eau douce. De façon à ne pas priver l’utilisateur d’eau pendant les régénérations, les appareils sont équipés d’un by-pass interne automatique.

 

Les différents modes de régénération

 

Quatre modes de déclenchement automatique sont proposés sur le marché :

 

  • Mode Chronométrique

    Dans ce mode c’est une pendule, électromécanique ou électronique, qui déclenche (à une heure fixe ou réglable) les régénérations avec choix, soit des jours de la semaine, soit du nombre de jours entre deux régénérations. Ce mode simple, économique, ne peut pas s’adapter à des consommations très variables, mais permet de programmer les régénérations à une heure de soutirage faible ou nul.

  • Mode Volumétrique

    Dans ce mode, un compteur d’eau enregistre les consommations et déclenche une régénération lorsque le cycle est épuisé. S’il a l’avantage de bien s’adapter à des consommations très variables, ce mode a le gros inconvénient de toujours déclencher une régénération lors d’un soutirage.

  • Mode Volumétrique Et Chronométrique Combinés

    Ce mode associe une pendule qui fixe une heure possible pour une régénération et un compteur qui active la fonction de la pendule lorsque le cycle a été réellement utilisé. Ce mode permet de faire des régénérations retardées (systèmes électromécaniques) ou mieux anticipées (systèmes électroniques). La microélectronique permet aujourd’hui de déclencher des régénérations anticipées après comparaison entre le volume d’eau restant disponible et la consommation moyenne statistique du jour qui va suivre.

  • Mode Volumétrique Proportionnel

    Dans ce mode, un système électronique calcule le taux de saturation des résines et permet une régénération à heure choisie, tenant compte de l’épuisement des résines. Les consommations d’eau et de sel sont alors proportionnelles au taux de saturation.

 

 

L’entretien d’un adoucisseur d’eau

 

Un adoucisseur doit être entretenu au moins une fois par an par  un professionnel.

Au même titre qu’une chaudière, un adoucisseur d’eau doit être entretenu régulièrement, au minimum une fois par an, en habitat individuel. Le technicien vérifiera les données entrées dans l’électronique de l’adoucisseur, procédera à un nettoyage du bac à sel, à un nettoyage des résines et à un contrôle hydraulique des cycles. Ce contrôle annuel a pour but d’éviter une dégradation de l’appareil, de garantir un bon fonctionnement tout au long de l’année et de maintenir la qualité bactériologique de l’eau potable alimentant l’adoucisseur.

Le remplacement des cartouches de pré-filtration et/ou l’éventuel approvisionnement en sel doivent être effectués selon le type d’adoucisseur et les fréquences recommandées par le constructeur de l’appareil.