Pour conserver l'efficacité et la durée de vie d'une installation
d'osmose inverse, un pré-traitement de l'eau est nécessaire. Ce
pré-traitement permettra d'éviter ou de minimiser le bioencrassage,
l'entartrage et l'obstruction des membranes.
Pour réaliser un pré-traitement fiable et ininterrompue de l'eau
alimentant le système, on utilise une approche particulière. Un
pré-traitement non-adapté à l'installation peut provoquer une surcharge
du système. Quand cela se produit le système doit être nettoyé
beaucoup plus souvent pour retrouver la productivité et la rétention de
sel initiale. Les coûts de nettoyage, les performances du système, les
temps d'arrêt sont des paramètres à prendre en compte dans ces
situations.
Le type de pré-traitement nécessaire dépend beaucoup de la qualité de
l'eau utilisée:
· origine de l'eau d'alimentation
· composition
· fonction de l'eau
Lorsque la source d'eau est déterminée, on réalise une analyse de l'eau
complète et précise. C'est une étape importante pour la conception du
système de pré-traitement et du système d'osmose inverse entier, afin de déterminer le type et la taille du pré-traitement.
Analyse de l'eau à traiter
En général dans un système d'osmose inverse l'eau à
traiter est soit:
· de l'eau saumâtre avec une faible concentration de sel et une
concentration totale en solide dissous pouvant aller jusqu'à 5 000 ppm, ou
· de l'eau saumâtre avec une concentration élevée en sel et une
concentration totale en solide dissout comprise entre 5 000 et 15 000 ppm,
ou
· de l'eau de mer avec une concentration totale en solide dissout autour
de 35 000 ppm
On considère les eaux de mer avec une concentration totale en solide
dissous de 35 000ppm comme la norme, à cause de son abondance mondiale.
En fait cette concentration peut varier énormément, par exemple la mer
Baltique à une concentration en solide dissout d'environ 7 000mg/L, alors
que la concentration en solide dissout de la mer rouge est de 45
000mg/L.
Lors des analyses de l'eau de mer, on doit garder à l'esprit que
l'influence des terres est importantes dans la composition de l'eau de
mer. Un échantillon qui est prix en pleine mer peut avoir une composition
très différente d'un échantillon prélevé près des côtes.
Le facteur limitant pour le traitement des eaux de mer avec un système
d'osmose inverse est la pression osmotique, provoquée par la
concentration élevée en solides dissous. Le facteur limitant pour le
traitement des eaux saumâtres avec un système d'osmose inverse est
principalement sa composition chimique qui implique précipitation et
entartrage (du fait du carbonate de calcium et des sulfates). La
composition chimique des eaux saumâtres varient beaucoup et dépend
beaucoup de l'emplacement.
Pour concevoir un procédé satisfaisant, une analyse très précise de
l'eau doit être réalisée. Dans une analyse de l'eau on répertorie les
concentrations des sels inorganiques et d'autres données sur l'eau à
traiter.
Prévention et contrôle de l'entartrage
L'entartrage est l'accumulation de sels (partiellement)
insoluble dans la membrane. Lorsqu'une installation d'osmose inverse à un
taux de recouvrement de 50%, la concentration en sel du concentrat est le
double de celle du flux d'alimentation. Lorsque le taux de recouvrement
augmente, les risques d'entartrage augmente aussi. De ce fait il est très
important de ne pas dépasser la limite saturante des sels (partiellement)
insolubles.
Les sels partiellement insolubles qui causent des problèmes dans les
installations d'osmose inverse sont principalement le carbonate de calcium,
le sulfate de calcium (CaSO4) et la silice, mais aussi le
fluorure de calcium
(CaF2), le sulfate de baryum (BaSO4) et le sulfate
de strontium (SrSO4).
Les dépôts de carbonate de calcium peuvent être empêché par
l'addition d'acide. L'addition d'anti-tartre peut empêcher la
précipitation des sels de baryum et strontium, les silicates et le fer. On
doit toujours garder à l'esprit que les anti-tartres peuvent augmenter le bio-encrassement (encrassement par des micro-organismes). Ceci peut être
évité en réduisant la demande en produits chimiques ou en utilisant des
produits chimiques de composition différentes.
L'utilisation d'anti-tartres ne peut pas toujours être évitée. Diminuer
le taux de recouvrement de 25% réduit les risques de sur-saturation et de
précipitation des sels (entartrage).
On peut remplacer les éléments membranaires au bout de un ou deux ans,
cela limite l'utilisation d'anti-tartre. Cette méthode est utilisée dans
les installations relativement petites, par exemple les installations
produisant de l'eau potable pour un usage domestique.
Une autre méthode de nettoyage est d'ouvrir le couvercle du concentrat
pour un nettoyage sous basse pression.
Protection contre l'encrassement par les
colloïdes
Dans les systèmes d'osmose inverse
la
pollution par les colloïdes peut sérieusement diminuer les
performance en diminuant la productivité. un des signes de ce type de
pollution est l'augmentation du gradient de pression. Les origines de
cette pollution peuvent varier. Elle est en général due aux bactéries,
à l'argile et aux produits de corrosion du fer.
les produits chimiques qui sont utilisés lors du pré-traitement peuvent
aussi provoquer l'encrassement des membranes. La meilleure technique
disponible pour déterminer le potentiel d'encrassement par les colloïdes
d'une eau d'alimentation est la mesure du MFI (modified fooling index).
C'est une mesure importante que l'on effectue avant de concevoir le
système de prétraitement. Cette mesure doit être effectuée
régulièrement lorsque le système est utilisé.
Afin de maintenir un MFI de (moins de) cinq, il y a plusieurs méthodes de
pré-traitements pour diminuer le MFI:
· Filtre à sable et filtre-bougie
· Ultra filtration et micro filtration
· Coagulation et flocculation
. Protection contre le bioencrassement
Toutes les eaux de surface contiennent des micro-organismes, algues,
champignons, virus et autres organismes. Les micro-organismes sont des
polluants colloïdaux, car ils ne sont jamais plus grands que 1 à 3
µm.
De ce fait les bactéries peuvent être éliminer avec les techniques qui
éliminent les colloïdes.
Les conséquences de la croissance biologique dans un système membranaire
influence de façon négative le système, tout comme les autres
contaminants. Les symptômes de l'encrassement peuvent aller d'une pression
plus élevée au niveau de l'alimentation, à un télescopage et un
endommagement de la membrane. parfois le biofilm peut se développer dans
le perméat, le polluant de nouveau.
Le nombre de micro-organismes dans l'eau de surface, l'eau d'alimentation
et dans le concentrat peut nous donner des indications valables sur le
niveau de contamination de l'eau. Les types et les quantités de
nutriments présents dans l'eau d'alimentation sont des facteurs qui
déterminent la croissance du biofilm. Malgré le fait que plusieurs
chercheurs étudient la croissance des biofilms, elle n'a pas encore été
complètement comprise.
Le meilleur moyen de découvrir le
bioencrassement lors de son développement est de contrôler des
surfaces de test dans l'eau d'alimentation. Le ‘Robin Sampler’ est un
appareil simple, qui expose de petites surfaces de test à l'eau. Ces
contrôles de surface peuvent être effectués régulièrement et peuvent
être testés pour la croissance et l'attachement de bio-film.
Une inspection périodique des filtres-bougie et des pipe-line peut aussi
être utile. La présence de mucus ou d'odeurs étranges peut être une
indication de l'apparition d'un bio-film.
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