Les Filtres à membrane domestiques utilisent généralement des membranes d'ultrafiltration (UF) ou de microfiltration (MF) sous forme de feuilles plates ou de modules à fibres creuses. L'eau est filtrée par gravité ou par pompage manuel. Particules, colloïdes, protozoaires, bactéries et virus sont retenus à la surface de la membrane. Les performances d'élimination dépendent de la taille des pores de la membrane et de sa qualité de fabrication.Un dispositif utilisé pour empêcher des objets ou des particules de pénétrer dans l'approvisionnement en eau. Des exemples courants de filtres utilisés dans les opérations d'approvisionnement en eau comprennent les tuyaux à fentes dans les trous de forage ou un ensemble de barres utilisées dans les prises d'eau brute (Syn. : Filtre de puits).Voir Filtre (Syn.)

La filtration sur membrane fait généralement référence aux systèmes membranaires de MF, UF, nanofiltration et osmose inverse T.3 , T.10 , T.15 . Les membranes de MF ont généralement une taille de pores de 0,1 à 0,5 µm et éliminent les particules, les bactéries et les protozoaires de l'eau. Elles sont moins efficaces pour l'élimination virale. Les membranes d'UF ont des pores plus petits (les membranes courantes pour le traitement de l'eau potable sont de l'ordre de 0,01 à 0,08 µm) et éliminent les particules, les bactéries, les protozoaires et les virus. La Nanofiltration et l'Osmose inverse sont généralement utilisées au niveau des ménages sous forme de modules sous pression installés sous l'évier qui filtrent l'eau courante du réseau de distribution. Ces filtres ne sont pas courants dans les situations d'urgence au niveau des ménages à moins qu'ils n'aient déjà été utilisés, bien qu'ils soient parfois appliqués dans les établissements de santé pour une eau de haute qualité. Par conséquent, l'accent est mis ici sur les filtres à membrane de MF et UF fonctionnant par gravité ou par pompage manuel en tant que systèmes autonomes pour un ou plusieurs ménages.

Les membranes peuvent être encrassées lorsqu'une couche de matériau retenu se forme sur la surface avec le temps, ce qui réduit le débit. Selon la conception du filtre, cette couche d'encrassement est éliminée par rétrolavage (écoulement d'une petite quantité d'eau propre dans le sens inverse) ou nettoyage (ajout de produits chimiques, agitation ou rinçage de la surface). L'encrassement est intensifié par une teneur élevée en matière organique naturelle dans l'eau brute et une turbidité élevée. Selon le type et la concentration de matière organique, l'encrassement des membranes peut devenir irréversible, entraînant une réduction continue du débit et une augmentation du colmatage. Cet encrassement irréversible peut parfois être récupéré par un nettoyage chimique.

Considérations sur la conception

Les filtres à membrane domestiques sont généralement simples et faciles à utiliser. Le débit à travers le filtre à membrane dépend des caractéristiques de la membrane (perméabilité), de la surface de la membrane ainsi que de la pression appliquée et du degré d'encrassement causé par l'eau brute. Pour les systèmes gravitaires, un nouveau module membranaire peut fournir plus de 40 L/heure d'eau traitée par m² de membrane lorsqu'il existe une différence de pression hydrostatique d'environ 100 cm.

Matériaux

Les filtres à membrane sont fournis sous forme de systèmes prêts à l'emploi qui incluent des récipients de stockage, ou sous forme de modules qui doivent être placés ou attachés aux seaux ou jerrycans disponibles localement. Le matériau du filtre est léger et difficile à casser. Selon le fabricant, des pompes manuelles sont fournies en tant que partie intégrante du système pour générer de la pression et augmenter le débit. Les pompes manuelles peuvent nécessiter un entretien ou un remplacement si elles sont endommagées. Les filtres ne sont souvent pas disponibles gratuitement sur le marché dans de nombreux pays.

Applicabilité

Les Filtres à membrane domestiques peuvent être distribués dans toutes les phases d'intervention lorsque l'eau est généralement disponible mais que la qualité est mauvaise ou inconnue et qu'il existe un risque de contamination pendant le stockage ou au domicile. Les Filtres à membrane sont particulièrement applicables lorsque la population est dispersée et que les installations à grande échelle des systèmes de traitement de l'eau ne sont pas réalisables. Certains systèmes d'UF sont également applicables dans les zones avec de l'eau trouble ou des eaux contenant une forte teneur en fer où d'autres systèmes se bouchent ou échouent. Le nombre de systèmes et de produits sur le marché augmente rapidement, mais la distribution se fait encore principalement via des ONG et des projets.

Fonctionnement et entretien

La plupart des Systèmes de filtration à membrane nécessitent un lavage à contre-courant et un nettoyage et se bouchent lorsque cela n'est pas fait régulièrement. Le potentiel de colmatage des filtres pendant le fonctionnement avec des eaux troubles est fonction du type et de la configuration de la membrane ainsi que du mécanisme de rétrolavage et de la fréquence du rétrolavage. Certains produits ont des systèmes de rétrolavage automatiques. Parfois, le colmatage peut être réduit par pré-filtration à l'aide de simples grilles qui doivent être nettoyées régulièrement. Une formation est nécessaire pour faire fonctionner certains des produits disponibles sur le marché. Le colmatage irréversible des Filtres à membrane est un indicateur facile de défaillance, indiquant que le filtre doit être remplacé. Habituellement, un fonctionnement sans panne de 1 à 2 ans est garanti par le fabricant pour les eaux de surface (avec une turbidité et une teneur en matière organique élevées), tandis que les filtres peuvent fonctionner plus longtemps avec de l'eau claire et une faible teneur en matière organique. Les fabricants spécifient généralement le volume attendu d'eau filtrée avant colmatage pour une turbidité de l'eau et une teneur en matière organique définies. Lorsque les membranes sont livrées, elles peuvent contenir du glycérol dans les pores et en surface, qui est lavé lors de la première utilisation. Cela peut générer de la mousse qui peut être déchargée, mais qui est généralement inoffensive si elle est consommée. Une fois le glycérol retiré, la membrane peut se boucher de manière irréversible si elle devient sèche (par exemple, pendant le stockage), elle doit donc être maintenue humide ou dans des environnements humides lorsqu'elle n'est pas utilisée.

Santé et sécurité

Bien que les Filtres à membrane affichent des performances fiables, la qualité des produits peut varier considérablement. Lorsque la qualité de la production est assurée et vérifiée, les filtres d'UF sont l'une des technologies les plus fiables pour éliminer les protozoaires et les bactéries, atteignant des taux d'élimination de 6 log. Pour l'élimination des virus, les membranes avec de petits pores (< 20 nm) et une distribution étroite de la taille des pores fonctionnent bien. Les membranes à pores plus grands (> 40–60 nm, par exemple, toutes les membranes de MF et certaines membranes d'UF) peuvent avoir des performances limitées. La plupart des systèmes produisent des effluents concentrés lors du rétrolavage, avec une concentration de micro-organismes plus élevée que l'eau brute, qui doit être évacuée correctement. L'eau de rétrolavage utilisée à d'autres fins dans les ménages peut présenter un risque pour la santé.

Coûts

Les Filtres à membrane coûtent entre 15 et 100 USD par système. La conception, la surface de la membrane et la qualité de production définissent les coûts du filtre. Habituellement, les systèmes fonctionnent sans consommables et sont robustes. Il n'y a donc pas de coûts de fonctionnement. La durée de vie varie entre 6 mois et 5 ans, selon la qualité du produit, la fréquence des rétrolavages/nettoyages et la qualité de l'eau filtrée. Les filtres ne sont généralement pas disponibles localement, et les coûts de transport et les réglementations d'importation augmentent les coûts et les délais de livraison.

Considérations sociales et environnementales

Les Filtres à membrane sont généralement bien acceptés. Étant donné que les particules en suspension sont entièrement éliminées sans modifier le goût et l'odeur de l'eau, l'eau traitée est généralement perçue comme sûre et propre. La plupart des systèmes à membrane ont des débits initiaux relativement élevés par rapport aux autres produits de traitement et stockage sûr de l'eau à domicile (HWTS). Certains systèmes ne sont pas évidents à installer et à utiliser. Pour parvenir à une bonne adoption de la technologie, une formation et une explication appropriées du principe de filtration, de son fonctionnement et de son entretien sont nécessaires. Le domaine des membranes se développe rapidement et de nouveaux produits et technologies basés sur l'UF apparaissent chaque année sur le marché international.