Osmose inverse, allons plus loin…

L’osmose inverse est une technologie utilisée pour éliminer une grande majorité de contaminants de l’eau en poussant l’eau sous pression à travers une membrane semi-perméable.

Cet article s’adresse à un public peu expérimenté en osmose inverse et tente d’en expliquer les bases en termes simples, ce qui devrait permettre au lecteur de mieux comprendre la technologie de l’osmose inverse et ses applications.

Principes de base de l’osmose inverse

Comprendre l’osmose inverse L’osmose inverse, communément appelée OI, est un processus dans lequel vous déminéralisez ou déionisez l’eau en la poussant sous pression à travers une membrane d’osmose inverse semi-perméable.

Osmose comment ça fonctionne ?

Pour comprendre le but et le processus de l’osmose inverse, vous devez d’abord comprendre le processus naturel de l’osmose. L’osmose est un phénomène naturel et l’un des processus les plus importants de la nature. C’est un processus dans lequel une solution saline plus faible aura tendance à migrer vers une solution saline forte. Un exemple d’osmose est lorsque les racines des plantes absorbent l’eau du sol ou nos reins, notre sang.

Ci-dessous, un diagramme qui montre le fonctionnement de l’osmose. Une solution moins concentrée aura naturellement tendance à migrer vers une solution plus concentrée. Par exemple, si vous aviez un récipient rempli d’eau avec une faible concentration en sel et un autre contenant de l’eau avec une concentration élevée en sel et qu’ils étaient séparés par une membrane semi – perméable, alors l’eau contenant la plus faible concentration en sel commencerait à migrer vers le réservoir d’eau contenant la concentration en sel la plus élevée.

Une membrane semi-perméable est une membrane qui permet à certains atomes ou molécules de passer mais pas à d’autres. Un exemple simple est une porte moustiquaire. Il laisse passer les molécules d’air, mais pas les insectes nuisibles ou tout ce qui est plus gros que les trous de l’écran. Un autre exemple est le tissu pour vêtements Gore-Tex qui contient un film plastique extrêmement fin dans lequel des milliards de petits pores ont été coupés. Les pores sont suffisamment grands pour laisser passer la vapeur d’eau, mais suffisamment petits pour empêcher le passage de l’eau liquide.

Osmose inverse comment ça fonctionne ?

L’osmose inverse est le processus d’osmose mais inversé. Alors que l’osmose se produit naturellement sans énergie nécessaire, pour inverser le processus d’osmose, vous devez appliquer de l’énergie à la solution plus saline. Une membrane d’osmose inverse est une membrane semi -‐ perméable qui permet le passage des molécules d’eau mais pas de la majorité des sels dissous, des substances organiques, des bactéries et des pyrogènes. Cependant, vous devez « pousser » l’eau à travers la membrane d’osmose inverse en appliquant une pression qui est supérieure à la pression osmotique naturelle afin de dessaler (déminéraliser ou déioniser) l’eau au cours du processus, laissant passer de l’eau pure tout en retenant la majorité des contaminants.

Lorsqu’une pression est exercée sur la solution concentrée, les molécules d’eau sont forcées à travers la membrane semi-perméable et les contaminants ne sont pas autorisés à passer.

L’osmose inverse consiste à utiliser une pompe haute pression pour augmenter la pression du côté sel de l’OI (OI = Osmose Inverse) et forcer l’eau à travers la membrane semi – perméable d’OI, laissant presque tous (environ 95% à 99%) les sels dissous dans le flux de rejets.

La quantité de pression requise dépend de la concentration en sel de l’eau d’alimentation. Plus l’eau d’alimentation est concentrée, plus il faut de pression pour surmonter la pression osmotique. En termes très simples, l’eau d’alimentation est pompée dans un système d’osmose inverse (OI) et vous vous retrouvez avec deux types d’eau sortant du système d’OI: une « bonne » eau et une « mauvaise » eau. La bonne eau qui sort d’un système d’osmose inverse a été vidée de la majorité des contaminants et est appelée perméat. Un autre terme pour l’eau de perméat est « eau produite ». Le perméat est l’eau qui a été poussée à travers la membrane d’OI et contient très peu de contaminants.

La «mauvaise» eau est l’eau qui contient tous les contaminants qui n’ont pas pu passer à travers la membrane d’OI et est connue sous le nom de concentrat, de rejet ou de saumure. Les trois termes (concentrat, rejet et saumure) sont utilisés indifféremment et signifient la même chose.

Lorsque l’eau d’alimentation pénètre dans la membrane d’OI sous pression (pression suffisante pour vaincre la pression osmotique), les molécules d’eau passent à travers la membrane semi -‐ perméable et les sels et autres contaminants ne peuvent pas passer. Ils sont évacués par le flux de concentrat, drainé ou sont réinjectés dans l’alimentation en eau dans certaines circonstances pour être recyclé via le système d’OI pour économiser l’eau. L’eau qui traverse la membrane d’osmose inverse s’appelle une eau de perméat ou eau produite et est généralement débarassée de 95% à 99% des sels dissous.

Il est important de comprendre qu’un système d’osmose inverse utilise la filtration croisée plutôt que la filtration standard lorsque les contaminants sont collectés dans le média filtrant. Avec la filtration croisée, la solution passe à travers le filtre ou traverse le filtre avec deux sorties: l’eau filtrée va dans un sens et l’eau contaminée suit un chemin différent. Pour éviter l’accumulation de contaminants, la filtration à flux croisés permet à l’eau d’éliminer toute accumulation de contaminants et de générer suffisamment de turbulence pour maintenir la surface de la membrane propre.

L’osmose inverse peut éliminer jusqu’à 99% ou plus des sels dissous (ions), particules, colloïdes, produits organiques, bactéries et pyrogènes de l’eau d’alimentation (bien qu’un système d’osmose inverse ne soit pas prévu pour éliminer 100% des bactéries et virus). Une membrane OI rejette les contaminants en fonction de leur taille et de leur charge. Tout contaminant dont le poids molaire est supérieur à 200 est virtuellement rejeté par un système d’OI fonctionnant correctement. De même, plus la charge ionique du contaminant est importante, plus il est probable qu’il ne pourra pas passer à travers la membrane de l’osmose inverse. Par exemple, un ion sodium n’a qu’une seule charge (monovalente) et n’est pas aussi bien rejeté par la membrane d’OI, que le calcium par exemple, qui possède deux charges. De même, c’est la raison pour laquelle un système d’OI n’élimine pas très bien les gaz tels que le CO2 car ils ne sont pas fortement ionisés (chargés) quand ils sont en solution et ont un poids molaire très bas. Parce qu’un système OI ne supprime pas les gaz, le niveau de pH de l’eau de perméat peut être légèrement inférieur à la normale en fonction des niveaux de CO2 dans l’eau d’alimentation, car le CO2 est converti en acide carbonique.

L’osmose inverse est très efficace pour traiter les eaux saumâtres, de surface et les eaux souterraines que les applications soient à petits ou à grands flux. Parmi les industries qui utilisent l’OI, citons l’industrie pharmaceutique, l’eau d’alimentation pour chaudières, l’agro-alimentaire, le traitement de surface des métaux, la fabrication de semi-conducteurs, etc.

Calculs de performance et de conception de l’osmose inverse

Il existe une poignée de calculs qui sont utilisés pour évaluer la performance d’un système d’osmose inverse et également pour des considérations de conception. Un système OI dispose d’instruments qui affichent la qualité, le débit, la pression et parfois d’autres données telles que la température ou les heures de fonctionnement. Afin de mesurer avec précision les performances d’un système OI, vous devez disposer au minimum des paramètres de fonctionnement suivants :

1.Pression d’alimentation en eau

2.Pression du perméat

3.Pression du concentrat

4.Conductivité de l’eau d’alimentation

5.Conductivité du perméat

6.Débit d’alimentation

7.Débit du perméat

8.Température

% De rejet de sel

Cette équation vous indique à quel point les membranes d’OI éliminent efficacement les contaminants. Il ne vous dit pas comment chaque membrane individuelle fonctionne, mais plutôt comment le système dans son ensemble se comporte en moyenne.

Un système d’OI bien conçu avec des membranes d’OI fonctionnant correctement rejettera 95% à 99% de la plupart des contaminants de l’eau d’alimentation (d’une certaine taille et d’une certaine charge). Vous pouvez déterminer si les membranes d’osmose éliminent les contaminants en utilisant l’équation suivante :

Conductivité eau alimentation – Conductivité perméat

% de rejet de sels = —————————————————————————— x 100

Conductivité eau alimentation

Plus le rejet de sel est élevé, meilleure est la performance du système. Un faible rejet de sel peut signifier que les membranes doivent être nettoyées ou remplacées.

% Passage de sel

Ceci est simplement l’inverse du rejet de sel décrit dans l’équation précédente. Il s’agit de la quantité de sels exprimée en pourcentage qui passe par le système de RO. Plus le passage de sel est bas, meilleur est le fonctionnement du système. Un passage élevé en sel peut signifier que les membranes doivent être nettoyées ou remplacées.

% passage de sel = (1 – rejet du sel)

% De récupération ou recouvrement

Le pourcentage de récupération est la quantité d’eau qui est « récupérée » en tant que perméat. Une autre façon de penser au pourcentage de récupération est la quantité d’eau qui n’est pas envoyée à l’égout sous forme de concentré, mais plutôt recueillie sous forme de perméat ou d’eau de production. Plus le pourcentage de récupération est élevé, moins vous envoyez d’eau à évacuer sous forme de concentrat, ce qui vous permet d’économiser plus d’eau de perméat. Toutefois, si le pourcentage de récupération est trop élevé pour la conception de l’OI, il peut entraîner des problèmes plus importants en raison de l’entartrage et de l’encrassement. Le pourcentage de récupération d’un système d’OI est établi à l’aide d’un logiciel de conception prenant en compte de nombreux facteurs tels que la chimie de l’eau d’alimentation. et les prétraitements avant le système d’OI. Par conséquent, le pourcentage approprié de récupération auquel une OI doit fonctionner dépend de ce pour quoi il a été conçu. En calculant le% de récupération, vous pouvez déterminer rapidement si le système fonctionne en dehors de la conception prévue. Le calcul du% de récupération est présenté ci-dessous :

Débit du permeat

% de récupération = ————————————————————– x 100

Débit d’alimentation

Par exemple, si le taux de récupération est de 75%, cela signifie que pour chaque 100 gallons d’eau d’alimentation entrant dans le système d’osmose inverse, vous récupérez 75 gallons d’eau de perméat utilisable et 25 gallons drainant le concentré. Les systèmes RO utilisés dans l’industrie utilisent généralement une récupération de 50% à 85%, en fonction des caractéristiques de l’eau d’alimentation et d’autres considérations de conception.

Facteur de concentration

Le facteur de concentration est lié à la récupération du système OI et constitue une équation importante pour la conception du système OI. Plus vous récupérez d’eau sous forme de perméat (plus le pourcentage de récupération est élevé), plus vous aurez de sels et de contaminants concentrés dans le flux de concentré. Cela peut augmenter le risque de formation de dépôts sur la surface de la membrane d’OI lorsque le facteur de concentration est trop élevé pour la conception du système et la composition de l’eau d’alimentation.

Facteur de concentration = (1 / (1 -% de récupération))

Le concept n’est pas différent de celui d’une chaudière ou d’une tour de refroidissement. Ils ont tous les deux une eau purifiée sortant du système (vapeur) et finissent par laisser une solution concentrée. Au fur et à mesure que le degré de concentration augmente, les limites de solubilité peuvent être dépassées et précipiter à la surface de l’équipement sous forme de tartre.

Par exemple, si votre débit d’alimentation est de 100 gpm (gallons par minute) et votre débit de perméat de 75 gpm, la récupération est de (75/100) x 100 = 75%. Pour trouver le facteur de concentration, la formule serait 1 ÷ (1-‐75%) = 4. Un facteur de concentration de 4 signifie que l’eau allant au flux de concentré sera 4 fois plus concentrée que l’eau d’alimentation. Si l’eau d’alimentation dans cet exemple était de 500 ppm, le courant de concentré serait alors 500 x 4 = 2 000 ppm.

Flux

Gpm de perméat x 1 440 minutes par jour

Gfd = —————————————————————————————————

Nombre d ‘éléments x Surface en Pied carré de chaque élément

Par exemple, vous obtenez ce qui suit : Le système OI produit 75 gallons par minute (gpm) de perméat. Vous avez 3 modules OI et chaque module contient 6 membranes (éléments) d’OI. Par conséquent, vous avez un total de 3 x 6 = 18 membranes. Le type de membranes que vous avez dans le système OI sont des Dow Filmtec BW30-365. Ce type de membrane (ou d’élément) OI a une superficie de 365 pieds carrés.

Pour trouver le flux (Gfd):

75 GPM x 1 440 min/jour 108 000

Gfd =———————————————- = ———————-

18 éléments x 365 pieds carrés 6 570

Le flux est de 16 Gfd

Cela signifie que 16 gallons d’eau passent par chaque pied carré de chaque membrane d’OI par jour.

Ce nombre peut être bon ou mauvais en fonction du type de chimie de l’eau d’alimentation et de la conception du système. Vous trouverez ci-dessous une règle générale pour les plages de flux en fonction de différentes sources d’eau. Cela peut être mieux déterminé à l’aide d’un logiciel de conception OI. Si vous aviez utilisé des membranes OI Dow Filmtec LE – 440i dans l’exemple ci-dessus, le flux aurait alors été de 14. Il est donc important de déterminer le type de membrane utilisées et d’essayer de maintenir la cohérence du type de membrane tout au long du processus système.

Source d’eau d’alimentation Gfd
Effluent d’égout 5-10
Eau de mer 8-12
Eau de surface saumâtre 10-14
Eau de puits saumâtre 14-18
RO Permeate Water 20-30

Équilibre massique

Une équation de bilan de masse permet de déterminer si vos instruments de mesure de débit et de qualité lisent correctement ou nécessitent un étalonnage. Si vos instruments ne lisent pas correctement, la tendance des données de performance que vous collectez est inutile.

Vous devez collecter les données suivantes auprès d’un système OI pour effectuer un calcul du bilan massique :

1. Débit alimentation (gpm)
2. Débit Permeat (gpm)
3. Débit Concentrat (gpm)
4. Conductivité d’alimentation (μS)
5. Conductivité Permeat (μS)
6. Conductivité Concentrat (μS)

L’équation du bilan massique est

Débit d’alimentation1 x conductivité d’alimentation = (débit permeat x conductivité perméat)+(débit concentrat x conductivité concentrat)

1 débit alimentation = débit perméat + débit concentrat

Par exemple, si vous avez collecté les données suivantes d’un système OI :

Débit perméat 5 gpm

Conductivité alimentation 500 μS

Conductivité Permeat 10 μS

Débit de concentrat 2 gpm

Conductivité concentrat 1200 µS

Alors l’équation du bilan massique serait :

(7×500) = (5×10) + (2×1200)

3 500 ǂ 2 450

Alors trouvez la différence :

Différence

Formule : ————————————- x 100

Somme

Soit :

3 500 – 2450

——————- x 100

3 500 + 2450

= 18%

Une différence de + / – 5% est acceptable.

Une différence de +/- 5% à 10% est généralement insuffisante.

Une différence de > + / – 10% est inacceptable et un étalonnage de l’instrumentation OI est nécessaire pour garantir que vous collectez des données utiles.

Dans l’exemple ci-dessus, l’équation du bilan massique de l’OI tombe en dehors des limites et nécessite une attention particulière.

Comprendre la différence entre les passages et les étages dans un système d’osmose inverse (OI)

Les termes « Etage » et « passage » sont souvent confondus dans un système d’osmose inverse et peuvent prêter à confusion pour un opérateur de OI. Il est important de comprendre la Différence entre un 1 et 2 étages OI et un 1 et 2 passages OI.

Différence entre un système OI à 1 et 2 étages

Dans un système OI à un étage, l’eau d’alimentation pénètre dans le système OI sous la forme d’un flux et sort de l’OI sous forme de concentrat ou de perméat.

Dans un système à deux étages, le concentré (ou le rejet) du premier étage devient alors l’eau d’alimentation pour le deuxième étage. L’eau de perméat collectée à partir du premier étage est combinée à l’eau de perméat issue du second étage. Des étapes supplémentaires augmentent le taux de récupération du système.

Ensemble

Dans un système à osmose inverse, un ensemble décrit la disposition physique des modules pression dans un système à 2 étages. Les modules pression contiennent des membranes d’OI (généralement de 1 à 6 membranes par module pression). Chaque étage peut avoir une certaine quantité de module pression avec membranes OI. Le rejet de chaque étage devient alors le flux d’alimentation pour l’étage suivant. Le système OI à 2 étages est une matrice 2 : 1, ce qui signifie que le concentrat (ou rejet) des 2 premiers modules OI alimente le prochain module.

Système OI avec recyclage du concentrat

Lorsqu’un système OI ne peut pas être étagé correctement et que la chimie de l’eau d’alimentation le permet, une configuration de recyclage du concentré peut être utilisée. Une partie du flux de concentrat est alors renvoyée dans l’eau d’alimentation de la première étape pour aider à augmenter le taux de récouvrement (récupération) système.

OI simple passage vs OI double passage


Pensez à un «laissez-passer» en tant que système d’OI autonome. En gardant cela à l’esprit, la différence entre un système d’OI à un seul passage et un système d’OI à deux passages est qu’avec un OI à double passage, le perméat du premier passage devient l’eau d’alimentation du deuxième (ou du deuxième OI) un perméat de qualité beaucoup plus élevée car il est effectivement passé par deux systèmes d’osmose inverse. En plus de produire un perméat de qualité beaucoup plus élevée, le système à double passe permet également d’éliminer le dioxyde de carbone du perméat en injectant des acides caustiques entre le premier et le second passage. Le CO2 n’est pas souhaitable lorsque vous avez mélangé des lits de résine échangeuse d’ions après le OI. En ajoutant un caustique après le premier passage, vous augmentez le pH de l’eau de perméat du premier passage et convertissez le C02 en bicarbonate (HCO3-) et en carbonate (CO3-2) pour un meilleur rejet par les membranes d’OI lors du second passage. Cela ne peut pas être fait avec un OI en un seul passage, car l’injection de caustique et la formation de carbonate (CO3-2) en présence de cations tels que le calcium provoquent un entartrage des membranes d’OI.

Prétraitement OI

Un prétraitement correct utilisant des traitements à la fois mécaniques et chimiques est essentiel pour un système OI afin d’éviter un encrassement, une desquamation, une défaillance prématurée de la membrane OI et des opérations de nettoyage fréquentes. Vous trouverez ci-dessous un résumé des problèmes courants rencontrés par les systèmes OI en raison de l’absence de prétraitement approprié.

Encrassement ou fouling

L’encrassement se produit lorsque des contaminants s’accumulent à la surface de la membrane, ce qui la bouche effectivement. Il y a beaucoup de contaminants dans l’eau d’alimentation municipale qui sont invisibles à l’œil humain et inoffensifs pour la consommation humaine, mais suffisamment gros pour encrasser (ou boucher) rapidement un système d’osmose inverse. L’encrassement se produit généralement à l’avant d’un système OI et entraîne une chute de pression plus élevée dans le système OI et un débit de perméat plus faible. Cela se traduit par des coûts d’exploitation plus élevés et, éventuellement, par la nécessité de nettoyer ou de remplacer les membranes d’OI. L’encrassement se produira éventuellement dans une certaine mesure compte tenu de la taille extrêmement fine des pores d’une membrane d’osmose inverse, quelle que soit l’efficacité de votre programme de prétraitement et de nettoyage. Cependant, en mettant en place un prétraitement approprié, vous minimiserez la nécessité de traiter régulièrement les problèmes liés à l’encrassement.

L’encrassement peut être causé par :

  1. Matières particulaires ou colloïdales (saletés, limon, argile, etc.)
  2. Organiques (acides humiques / fulviques, etc.)
  3. Micro-organismes (bactéries, etc.). Les bactéries posent l’un des problèmes d’encrassement les plus fréquents, car les membranes d’osmose utilisées actuellement ne peuvent tolérer un désinfectant tel que le chlore et, par conséquent, les micro-organismes peuvent souvent se développer et se multiplier à la surface de la membrane.
    Ils peuvent produire des biofilms qui couvrent la surface de la membrane et entraînent un encrassement important.
  4. Franchissement du média filtrant en amont de l’unité OI. Les lits de charbon GAC et les lits d’adoucissement peuvent présenter une fuite sous le drain et s’il n’y a pas de post-filtration adéquate en place, le media peut encrasser le système de OI.

En effectuant des tests analytiques, vous pouvez déterminer si l’eau d’alimentation de votre OI présente un potentiel élevé d’encrassement. Pour éviter l’encrassement d’un système OI, des méthodes de filtration mécaniques sont utilisées. Les méthodes les plus courantes pour éviter l’encrassement sont l’utilisation de filtres multi-média (MMF) ou de microfiltration (MF). Dans certains cas, la filtration sur cartouche suffira.

Entartrage

Lorsque certains composés dissous (inorganiques) deviennent plus concentrés (rappelez-vous le passage sur le facteur de concentration), un entartrage peut survenir si ces composés dépassent leurs limites de solubilité et précipitent à la surface de la membrane sous forme de tartre. Les résultats de l’entartrage sont une chute de pression élevée dans le système, un passage de sel plus élevé (moins de rejet de sel), un faible débit de perméat et une qualité d’eau inférieure. Le carbonate de calcium (CaCO3) est un exemple d’entartrage courant qui tend à se former sur une membrane d’osmose inverse.

Attaques chimiques

Les membranes composites modernes à couche mince (thin film composite membranes) ne tolèrent ni le chlore ni les chloramines. Les oxydants tels que le chlore «brûlent» les trous dans les pores de la membrane et peuvent causer des dommages irréparables. Le résultat d’une attaque chimique sur une membrane RO est un débit de perméat plus élevé et un passage de sel plus élevé (eau de perméat de qualité inférieure). C’est la raison pour laquelle la croissance des micro-organismes sur les membranes OI tend à encrasser si facilement les membranes OI car il n’y a pas de biocide pour empêcher leur croissance.

Dommages mécaniques

Une partie du schéma de prétraitement devrait être la plomberie et les contrôles du système avant et après l’OI. En cas de «démarrage difficile», des dommages mécaniques aux membranes peuvent se produire. De même, si le système d’OI est soumis à une contre-pression excessive, des dommages mécaniques aux membranes d’OI peuvent également se produire. Vous pouvez résoudre ces problèmes en utilisant des moteurs à fréquence variable pour démarrer les pompes haute pression des systèmes OI et en installant un ou plusieurs clapets anti-retour et / ou des soupapes de surpression afin d’éviter toute contre-pression excessive sur l’unité OI pouvant causer des dommages permanents à la membrane.

Solutions de prétraitement

Vous trouverez ci-dessous des solutions de prétraitement pour les systèmes d’osmose inverse qui peuvent aider à minimiser l’encrassement, l’entartrage et les attaques chimiques.

Filtre multi média (MMF)

Un filtre multimédia est utilisé pour aider à prévenir l’encrassement d’un système OI. Un MMF contient généralement trois couches de média constituées de charbon anthracite, de sable et de grenat, avec une couche de gravier au fond. Ce sont les médias de choix en raison des différences de taille et de densité. Le charbon anthracite plus gros (mais plus léger) sera au-dessus et le grenat plus lourd (mais plus petit) restera au fond. La disposition du média filtrant permet d’éliminer les plus grosses particules de saleté près du sommet du lit de média, les plus petites particules étant retenues de plus en plus profondément dans le média. Cela permet à l’ensemble du lit d’agir en tant que filtre, ce qui permet des durées de traitement beaucoup plus longues entre le lavage à contre-courant et l’élimination plus efficace des particules.

Un filtre multi-média bien utilisé peut éliminer les particules jusqu’à 15-20 microns. Un filtre multi-média utilisant une addition de coagulant (qui induit la réunion de minuscules particules pour former des particules assez grosses pour être filtrées) peut éliminer les particules jusqu’à 5-10 microns. Pour mettre cela en perspective, la largeur d’un cheveu humain est d’environ 50 microns. Un filtre multimédia est suggéré lorsque la valeur de l’indice de densité du limon (SDI) est supérieure à 3 ou lorsque la turbidité est supérieure à 0,2 NTU. Il n’y a pas de règle exacte, mais les directives ci-dessus doivent être suivies pour éviter l’encrassement prématuré des membranes d’OI. Il est important de disposer un filtre à cartouche de 5 microns placé directement après l’unité MMF en cas de défaillance des sous-drains de la MMF. Cela empêchera le support MMF d’endommager les pompes en aval et d’encrasser le système OI. Chez webopure.com, nous faisons de sorte d’obtenir, par l’ajout de cartouches Nano ARG à 0,2 µ absolus après la cartouche à 5µ, une turbidité à 0,2 NTU à l’entrée de l’OI.

Microfiltration (MF)

La microfiltration est efficace pour éliminer les matières colloïdales et les bactéries et ne présente que des pores de 0,1 à 10 µm. MF est utile pour réduire le potentiel d’encrassement d’une unité d’osmose inverse. La configuration de la membrane peut varier selon les fabricants, mais le type « à fibres creuses » est le plus couramment utilisé. Typiquement, l’eau est pompée de l’extérieur des fibres et l’eau propre est collectée de l’intérieur des fibres. Les membranes de microfiltration utilisées dans les applications d’eau potable fonctionnent généralement dans un flux « sans fin ». En flux mort, toute l’eau alimentant la membrane est filtrée à travers la membrane. Un gâteau de filtration qui doit être lavé périodiquement à partir de la surface de la membrane se forme. Les taux de récupération sont normalement supérieurs à 90 % pour les sources d’alimentation qui ont une alimentation de qualité assez élevée et peu turbide.

Anticalcaires / Inhibiteurs de calcaire

Les anticalcaires et les inhibiteurs de tartre, comme leur nom l’indique, sont des produits chimiques qui peuvent être ajoutés à l’eau d’alimentation avant une unité d’osmose inverse afin de réduire le potentiel d’entartrage de l’eau d’alimentation. Les anticalcaires et les inhibiteurs de tartre augmentent les limites de solubilité des composés inorganiques gênants. En augmentant les limites de solubilité, vous pouvez facilement concentrer les sels plus loin que ce qui serait possible autrement et obtenir ainsi un taux de récupération plus élevé et un facteur de concentration plus élevé. Les anticalcaires et les inhibiteurs de tartre agissent en interférant avec la formation de tartre et la croissance de cristaux. Le choix de l’agent antitartre ou anti-tartre à utiliser et du dosage correct dépend de la chimie de l’eau d’alimentation et de la conception du système OI.

Adoucissement de l’eau

Un adoucisseur d’eau peut être utilisé pour aider à prévenir l’entartrage dans un système OI en échangeant des ions formant du tartre avec des ions ne formant pas de tartre. Comme avec une unité MMF, il est important de disposer un filtre à cartouche de 5 microns placé directement après l’adoucisseur d’eau en cas de défaillance des drains de l’adoucisseur.

Bisulfite de sodium

En ajoutant du bisulfite de sodium (SBS ou SMBS), qui est un réducteur, au flux d’eau avant une OI à la dose appropriée, vous pouvez éliminer les résidus de chlore et de chloramines.

Charbon Actif Granulaire (GAC)

Le GAC est utilisé à la fois pour éliminer les constituants organiques et les désinfectants résiduels (tels que le chlore et les chloramines) de l’eau. Le média GAC ​​est fabriqué à partir de charbon, de coquilles de noix ou de bois. Le charbon actif élimine le chlore et les chloramines résiduels par une réaction chimique impliquant un transfert d’électrons de la surface du GAC au chlore ou aux chloramines résiduels. Le chlore ou les chloramines se transforment en un ion chlorure qui n’est plus un oxydant.

L’inconvénient de l’utilisation d’un GAC avant l’unité OI est que le GAC éliminera rapidement le chlore au sommet du lit du GAC. Cela laissera le reste du lit de GAC sans aucun biocide pour tuer les micro-organismes. Un lit GAC absorbera des matières organiques dans tout le lit, ce qui constitue un aliment potentiel pour les bactéries. Un lit GAC peut ainsi devenir un terrain fertile pour la croissance des bactéries qui peuvent facilement passer aux membranes de l’OI. De même, un lit GAC peut produire de très petites particules de carbone dans certaines circonstances pouvant potentiellement encrasser un OI.

Tendance et normalisation des données RO

Les membranes OI constituent le cœur du système OI et certains points de données doivent être collectés pour déterminer la santé des membranes d’OI. Ces points de données incluent les pressions, les débits, la qualité et la température du système. La température de l’eau est directement proportionnelle à la pression. Au fur et à mesure que la température de l’eau diminue, elle devient plus visqueuse et le débit de perméat d’OI diminuera car il faudra plus de pression pour pousser l’eau à travers la membrane. On estime que 1°c de perdu par rapport au point de référence fabriquant entraine une baisse de la quantité de perméat obtenue de 3%. De même, lorsque la température de l’eau augmente, le débit de perméat d’OI augmente. En conséquence, les données de performance d’un système OI doivent être normalisées afin que les variations de débit ne soient pas interprétées comme anormales en l’absence de problème. Les débits, pressions et rejets de sel normalisés doivent être calculés, représentés graphiquement et comparés aux données de base (à la mise en service de l’OI ou après le nettoyage ou le remplacement des membranes), afin de résoudre les problèmes éventuels et de déterminer le moment approprié pour nettoyer ou inspecter les membranes.

La normalisation des données permet d’afficher la véritable performance des membranes d’OI. En règle générale, lorsque le changement normalisé est de +/- 15% par rapport aux données de base, vous devez prendre des mesures. Si vous ne suivez pas cette règle, le nettoyage de la membrane d’osmose inverse ne sera peut-être pas très efficace pour ramener les membranes à une performance proche de celles d’une membrane neuve.

Nettoyage OI

Les membranes OI nécessiteront inévitablement un nettoyage périodique, de 1 à 4 fois par an, en fonction de la qualité de l’eau d’alimentation. En règle générale, si la chute de pression normalisée ou le passage de sel normalisé a augmenté de 15%, il est temps de nettoyer les membranes d’OI. Si le débit de perméat normalisé a diminué de 15%, il est également temps de nettoyer les membranes d’OI. Vous pouvez nettoyer les membranes d’osmose inverse en place ou les faire extraire du système d’osmose inverse et les nettoyer hors site par une entreprise de service spécialisée dans ce service. Il a été prouvé que le nettoyage des membranes hors site était plus efficace que les skids de nettoyage sur site. Le nettoyage de la membrane OI implique des nettoyants à pH faible et élevé pour éliminer les contaminants de la membrane. Le tartre est traité avec des nettoyants à faible pH et les matières organiques, le colloïde et l’encrassement biologique sont traités avec un nettoyant à pH élevé. Nettoyer les membranes OI ne consiste pas seulement à utiliser les produits chimiques appropriés. De nombreux autres facteurs entrent en jeu, tels que les débits, la température et la qualité de l’eau, des skids de nettoyage correctement conçus et dimensionnés, ainsi que de nombreux autres facteurs qu’une société de service expérimenté doit prendre en compte pour bien nettoyer les membranes d’OI.

Résumé
L’osmose inverse est une technologie efficace et éprouvée pour produire de l’eau qui convient à de nombreuses applications industrielles nécessitant de l’eau déminéralisée ou déminéralisée. Un post-traitement ultérieur après le système OI, tel que la désionisation en lit mélangé, peut augmenter la qualité du perméat OI et le rendre adapté aux applications les plus exigeantes. Un prétraitement et une surveillance adéquats d’un système OI sont essentiels pour éviter des réparations coûteuses et une maintenance imprévue. Avec une conception de système correcte, un programme de maintenance et un support technique expérimenté, votre système OI doit fournir de l’eau de grande pureté pendant de nombreuses années.