Qu'est-ce quepurificateur d'osmose inverse l'article s'adresse aux personnes qui ont peu ou pas d'expérience avecpurificateur d'osmose inverse l'eau et tentera d'expliquer les bases en termes simples qui devraient permettre au lecteur une meilleure compréhension globale depurificateur d'osmose inverse la technologie de l'eau et ses applications.

Compréhensionpurificateur d'osmose inverse

Le purificateur par osmose inverse (RO) est une technique de déminéralisation à base de membrane utilisée pour séparer les solides dissous, tels que les ions, de la solution (la plupart des applications impliquent des solutions à base d'eau, qui sont au centre de ce travail). purificateur d'osmose inverseMembranesagissent en général comme des barrières permanentes sélectives, des barrières qui permettent à certaines espèces (telles que l'eau) de les traverser sélectivement tout en retenant sélectivement d'autres espèces dissoutes (telles que les ions). La figure 1.1 montre comment la sélectivité permanente de l'OI se compare à de nombreuses autres techniques de filtration membranaires et conventionnelles. Comme le montre la figure, RO offre la filtration la plus fine actuellement disponible, rejetant la plupart des solides dissous ainsi que les solides en suspension. (Notez que même siMembranes OIéliminera les solides en suspension, ces solides, s'ils sont présents dans l'eau d'alimentation RO, s'accumuleront à la surface de la membrane et encrasseront la membrane.

Figure 1.1 Sélectivité des membranes

Osmose

L'osmose est le processus où l'eau coule à travers un membrane semipermeable d'une solution à faible concentration de solides dissous à une solution à forte concentration de solides dissous.

Imaginez une cellule divisée en 2 compartiments par une membrane semi-perméable, comme le montre la figure 1.2. Cette membrane laisse passer l’eau et certains ions, mais est imperméable à la plupart des solides dissous. Un compartiment de la cellule contient une solution à forte concentration de solides dissous tandis que l'autre compartiment contient une solution à faible concentration de solides dissous. L'osmose est le processus naturel par lequel l'eau s'écoule du compartiment à faible concentration de solides dissous vers le compartiment à forte concentration de solides dissous. L'eau continuera à circuler à travers la membrane jusqu'à ce que la concentration soit égalisée des deux côtés de la membrane.

Figure 1.2 Diagramme de flux du processus d'osmose

À l'équilibre, la concentration de matières dissoutes est la même dans les deux compartiments (Figure 1.2) ; il n'y a plus de flux net d'un compartiment à l'autre. Cependant, le compartiment qui contenait autrefois la solution la plus concentrée a désormais un niveau d’eau plus élevé que l’autre compartiment.

La différence de hauteur entre les 2 compartiments correspond à la pression osmotique de la solution désormais à l'équilibre.

Purificateur d'osmose inverse

Le purificateur d'osmose inverse est le processus d'osmose inverse. Alors que l’osmose se produit naturellement sans énergie requise, pour inverser le processus d’osmose, vous devez appliquer de l’énergie à la solution plus saline. Une membrane de purificateur d'osmose inverse est une membrane semi-perméable qui permet le passage demolécules d'eaumais pas la majorité des sels dissous, des matières organiques, des bactéries et des pyrogènes. Cependant, vous devez « pousser » l'eau à travers la membrane du purificateur d'osmose inverse en appliquant une pression supérieure à la pression osmotique naturelle afin de dessaler (déminéraliser ou désioniser) l'eau dans le processus, permettant ainsi à l'eau pure de passer tout en retenant un majorité des contaminants.

Figure 1.3 Diagramme de flux du processus d'osmose inverse

Commentpurificateur d'osmose inverse Travail?

Purificateur d'osmose inverse est un technologie de traitement de l'eau avec un fonctionnement continu qui utilise la pression pour faire passer la source eau à travers la membrane, c'est de l'étain et sépare ainsi les impuretés de l'eau.

Purificateur d'osmose inverse(RO) fonctionneen inversant le principe de l'osmose, la tendance naturelle de l'eau contenant des sels dissous à s'écouler à travers une membrane d'une concentration en sel inférieure à une concentration plus élevée. Ce processus se retrouve dans toute la nature. Les plantes l’utilisent pour absorber l’eau et les nutriments du sol. Chez les humains et d’autres animaux, les reins utilisent l’osmose pour absorber l’eau du sang.

Le principe du purificateur par osmose inverse inverse ce processus. Dans unSystème RO, la pression - généralement celle d'une pompe - est utilisée pour surmonter la pression osmotique naturelle, forçant l'eau d'alimentation avec sa charge de sels dissous et d'autres impuretés à travers une membrane semi-perméable très sophistiquée qui élimine un pourcentage élevé d'impuretés. Le produit de ce processus est de l’eau hautement purifiée.

Les sels et impuretés rejetés se concentrent et s'accumulent au-dessus de la membrane et sont évacués du système vers l'évacuation ou vers d'autres processus. Ainsi, dans une application commerciale ou industrielle typique, 75 % de l’eau alimentaire est purifiée. Dans les applications où la conservation de l'eau est importante, 85 % de l'eau d'alimentation est eau purifiée.

Un système RO utilise la filtration croisée, où la solution traverse le filtre avec deux sorties : l'eau filtrée va dans un sens et l'eau contaminée va dans l'autre. Ainsi, pour éviter l'accumulation de contaminants, la filtration à flux croisés permet à l'eau d'éliminer l'accumulation de contaminants et suffisamment de turbulences pour garder la surface de la membrane propre.

Ce que font les contaminantspurificateur d'osmose inverse (RO) Supprimer ?

• Purificateur d'osmose inverse Les systèmes ont une très grande efficacité pour éliminer les protozoaires (par exemple, Cryptosporidium, Giardia) ;

• Les systèmes RO ont une très grande efficacité pour éliminer les bactéries (par exemple Campylobacter, Salmonella, Shigella, E. coli) ;

• Purificateur d'osmose inverse Les systèmes ont une très grande efficacité pour éliminer les virus (par exemple, entériques, hépatite A, norovirus, rotavirus) ;

• Les systèmes d'osmose élimineront les contaminants chimiques courants (ions métalliques, sels aqueux), notamment le sodium, le chlorure, le cuivre, le chrome et le plomb ; peut réduire l'arsenic, le fluorure, le radium, le sulfate, le calcium, le magnésium, le potassium, le nitrate et le phosphore.

  
  

Calculs de performances et de conception pourpurificateur d'osmose inverse (RO) Systèmes

Lorsque nous concevons un purificateur d'osmose inverse système tout d’abord, nous devons connaître la source d’eau, le rapport d’analyse de l’eau et l’application. Parce que ces trois enjeux sont importants dans le choix du matériau, appliquer une pression et couler. Pendant ce temps, après avoir obtenu ces informations, afin de mesurer avec précision les performances d'un système RO traitement de l'eau vous avez besoin au minimum des paramètres de fonctionnement suivants pour approvisionnement en eau:

· Pression d'alimentation

· Pression de perméat

· Pression de concentré

· Conductivité alimentaire

· Conductivité du perméat

· Flux d'alimentation

· Flux de perméat

· Température

Récupération

La récupération (parfois appelée « conversion ») est un terme utilisé pour décrire le pourcentage volumique d’eau d’afflux qui est « récupéré » sous forme de perméat. Généralement, les récupérations des systèmes RO varient d'environ 50 % à 85 %, la majorité des systèmes étant conçus pour une récupération de 75 %. (Les récupérations individuelles des modules de membrane enroulées en spirale varient d'environ 10 % à 15 %. Une récupération du système de 75 % signifie que pour chaque 100 gpm d'influent, 75 gpm deviendront perméables à mesure que reau osmosée et 25 gpm seront retenus comme concentré, c'est solution concentrée.

La récupération est calculée à l'aide de l'équation suivante :

% de récupération = (débit de perméat / débit d'alimentation) * 100

À 75 % de récupération, le volume du concentré représente le quart de celui du volume d'influent. Si l’on supposait que la membrane retient tous les solides dissous, ceux-ci seraient contenus dans un quart du volume d’eau d’afflux. Par conséquent, la concentration de solides dissous retenus serait quatre fois supérieure à celle du flux entrant (puisque tous les solides dissous ne sont pas retenus par la membrane, cela ne devient qu'une approximation). C’est ce qu’on appelle le « facteur de concentration ». À un taux de récupération de 50 %, le volume du concentré serait la moitié de celui de l'eau d'arrivée. Dans ce cas, les solides dissous seraient concentrés d'un facteur deux, le facteur de concentration serait donc de 2. Le tableau montre le facteur de concentration en fonction de la récupération. Il est important de comprendre la concentration des rejets, car le côté concentré de la membrane est la zone où l'encrassement et le tartre se produisent en conséquence.

Rejet

Le rejet est un terme utilisé pour décrire le pourcentage d’une espèce influente qu’une membrane retient. Par exemple, un rejet de 98 % de silice signifie que la membrane retiendra 98 % de la silice influente. Cela signifie également que 2 % de la silice influente passera à travers la membrane dans le perméat (appelé « passage du sel »).

Le rejet d’une espèce donnée est calculé à l’aide de l’équation suivante :

% de rejet = [(Cf – Cp)/ Cf] * 100
Cf = concentration influente d'un composant spécifique
Cp = concentration dans le perméat d'un composant spécifique

% de passage du sel

C’est simplement l’inverse du rejet de sel décrit dans l’équation précédente. Il s’agit donc du nombre de sels exprimé en pourcentage qui traversent le système RO. Ainsi, plus le passage du sel est faible, plus le système est performant. Un passage élevé de sel peut signifier que les membranes doivent être nettoyées ou remplacées.

% de passage du sel = (1 – % de rejet du sel)

Flux

Le flux est défini comme le débit volumétrique d'un fluide à travers une zone donnée. Dans le cas du RO, le fluide est de l’eau et la surface est celle de la membrane. Dans le langage de l'OI, le flux est exprimé en gallons d'eau par pied carré de surface de membrane par jour (gfd). Ainsi, le flux d’eau à travers une membrane RO est proportionnel à la force motrice de pression nette appliquée à l’eau.

J = K (ΔP-ΔP)

où:

J = flux d'eau

K = coefficient de transport d'eau = perméabilité / épaisseur de la couche active de la membrane

ΔP = différence de pression à travers la membrane

ΔΠ = différence de pression osmotique à travers la membrane

Polarisation des concentrations

En termes simples, le débit d'eau à travers une membrane RO est similaire à celui de l'eau à travers un tuyau, figure 1.4. Ainsi, l’écoulement dans la solution globale est convectif, tandis que l’écoulement dans la couche limite est diffusif et perpendiculaire à l’écoulement convectif de la solution globale. Il n’y a donc pas de flux convectif dans la couche limite.

Figure 1.4 Couche limite hydraulique formée par l'écoulement d'un fluide dans un tuyau.

Ainsi, plus la vitesse de l’eau dans le tuyau est lente, plus la couche limite devient épaisse. Considérons maintenant l’écoulement le long de la surface d’une membrane. La même couche limite se forme que lors d’un écoulement dans un tuyau. Cependant, avec un système à membrane, comme il y a un écoulement net sortant à travers la membrane, il y a un écoulement convectif vers la membrane, mais seulement un écoulement diffusionnel s'éloignant de la membrane. La diffusion étant inférieure à la convection, les solutés rejetés par la membrane ont tendance à s'accumuler en surface et dans la couche limite. Ainsi, la concentration de solutés à la surface de la membrane est plus élevée que dans la solution globale.

Purificateur d'osmose inverse (RO) : Comprendre la différence entre les passes et les étapes dans unpurificateur d'osmose inverse (RO) Système

Les termes étape et passage sont souvent confondus avec la même chose dans un système RO et peuvent prêter à confusion pour un opérateur RO. Il est important de comprendre la différence entre un RO à 1 et 2 étapes et un RO à 1 et 2 passes.

Figure 1.5 Système d'osmose inverse à 1 étage

Tableaux

En se concentrant sur les modules de membrane enroulés en spirale comme type de modules de membrane le plus couramment utilisé dans l'industrie aujourd'hui, un réseau RO ou « skid » ou « train » se compose d'un certain nombre de récipients sous pression disposés selon des modèles spécifiques. La figure 1.6 montre un ensemble de 3 récipients sous pression en conséquence.

Figure 1.6 Système d'osmose inverse à 2 étages

Les récipients sous pression sont disposés en 2 ensembles, avec 2 récipients sous pression en parallèle suivis d'un seul récipient sous pression. Les 2 ensembles de récipients sous pression sont en série. Chaque ensemble de récipients sous pression en parallèle (même s'il n'y a qu'un seul récipient) est appelé un ÉTAGE.

Le système RO illustré à la figure 1.6 est appelé un réseau à 2 étages, ou un réseau 2:1, ce qui indique qu'il y a 2 étages (par les 2 chiffres), et que le premier étage a 2 récipients sous pression et le deuxième étage en a 1. récipient sous pression. Un réseau 10:5 aurait 2 étages ; le premier étage aurait 10 récipients sous pression tandis que le deuxième étage aurait 5 récipients sous pression. Un réseau 4:2:1 aurait 3 étages, avec 4 récipients sous pression dans le premier étage, 2 récipients sous pression dans le deuxième étage et 1 récipient sous pression dans le troisième étage.

Recycler

La figure 5.6 montre un réseau RO avec recyclage de concentré. Un recyclage de concentré est généralement utilisé dans les petits systèmes RO, où la vitesse du flux transversal n'est pas suffisamment élevée pour maintenir un bon récurage de la surface de la membrane. Le retour d'une partie du concentré dans l'alimentation augmente la vitesse du flux transversal et réduit la récupération des modules individuels, réduisant ainsi le risque d'encrassement.

Figure 1.7 Réseau deux par un avec recyclage du concentré.

Le recyclage présente également certains inconvénients :

· Qualité globale du produit inférieure. Cela est dû au fait que des rejets à concentration relativement élevée sont ajoutés à l’influent à faible concentration.

· Exigences plus importantes en matière de pompe d'alimentation, car la pompe d'alimentation RO doit désormais pressuriser à la fois le flux entrant et le flux rejeté recyclé. Par conséquent, la pompe d’alimentation RO doit être plus grande, ce qui peut signifier un capital plus élevé pour le système RO.

· Consommation d'énergie plus élevée, encore une fois en raison des rejets et des flux entrants qui se rejoignent et doivent être repressurisés. Cela entraîne des coûts d’exploitation plus élevés pour le système.

Double passe

Le double passage (ou deux passages) fait référence à une purification plus poussée du perméat d'un RO en le faisant passer par un autre RO. Le premier RO, tel que décrit au chapitre 5.1, serait le premier passage. Le perméat du premier passage est ensuite envoyé vers un autre RO appelé RO de deuxième passage. L'OI du deuxième passage « polit » le produit RO du premier passage pour produire une eau de meilleure qualité.

Figure 1.8 Osmose inverse à double passage

La figure 1.8 montre un système RO à double passage. Les principes de conception du deuxième passage sont généralement les mêmes que ceux du premier passage. Cependant, en raison de la faible concentration de matières dissoutes et en suspension dans l'influent du deuxième passage, les débits d'influent et de concentré peuvent respectivement être supérieurs et inférieurs à ceux du système RO à premier passage.

Prétraitement pourpurificateur d'osmose inverse

Les performances et le bon fonctionnement d’un système RO dépendent directement de la qualité de l’eau alimentant le RO. La nature des constituants de l’eau d’alimentation peut influencer les performances de la membrane en provoquant du tartre, un encrassement ou une dégradation de la membrane.

La qualité d'eau est important avant d'envoyer de l'eau vers des membranes RO semi-perméables, un prétraitement efficace pour réduire les problèmes d'encrassement, de tartre ou de dégradation de la membrane.

Matières solides en suspension

Les matières en suspension sont généralement mesurées à l'aide de la turbidité. La turbidité mesure la capacité de diffusion de la lumière des particules dans l'eau. Les directives relatives à la qualité de l'eau exigent une turbidité de l'influent inférieure à 1 unité de turbidité néphélométrique (NTU), ce qui constitue également une exigence de garantie des fabricants de membranes. Dépassez 1 NTU et la garantie de la membrane est annulée. Plus la turbidité est faible, moins les membranes risquent d'être encrassées par des matières en suspension. Les meilleures pratiques d’OI exigent une turbidité de l’eau d’alimentation inférieure à 0,5 NTU.

Microbes

L’encrassement microbien des membranes RO est un problème important. Les colonies bactériennes se développeront pratiquement n'importe où dans le module membranaire où les conditions sont favorables. La polarisation de concentration fournit un environnement à côté de la surface de la membrane enrichi en nutriments pour les microbes. Les colonies satellites peuvent se détacher et commencer à se développer ailleurs dans le module membranaire, augmentant ainsi la surface de la membrane recouverte de microbes et de leur biofilm associé. L'encrassement microbien réduira la productivité de la membrane, augmentera la pression de fonctionnement et augmentera la chute de pression.

Produits biologiques

Les matières organiques s'adsorbent à la surface de la membrane, entraînant une perte de flux qui peut être permanente dans certains cas.4 L'adsorption est favorisée à un pH inférieur à 9 et lorsque les composés organiques sont chargés positivement. Les matières organiques émulsionnées sont particulièrement gênantes, car elles peuvent former un film organique à la surface de la membrane. L'encrassement organique exacerbe l'encrassement microbien, car de nombreux composés organiques sont des nutriments pour les microbes. Il est recommandé que la concentration organique, telle que mesurée par le carbone organique total (COT), soit inférieure à 3 ppm afin de minimiser le potentiel d'encrassement. L'encrassement organique de la membrane diminuera sa productivité.

Couleur

La couleur s'adsorbe également sur la surface de la membrane RO. La couleur est généralement constituée de substances humiques naturelles qui se forment lorsque des substances organiques telles que les feuilles se décomposent. Les substances humiques sont elles-mêmes composées de trois types différents de composés organiques. L'acide humique est cette couleur qui précipite lors de l'acidification ; ces matières organiques sont de couleur brun foncé à noire. L'acide fulvique ne précipite pas lors de l'acidification ; ces substances sont de couleur jaune à jaune-brun. Enfin, l’humine n’est soluble à aucun pH et est de couleur noire.

Les métaux

Les membranes RO s'encrassent facilement avec les métaux précipités, notamment le fer, le manganèse et l'aluminium. Le fer et le manganèse solubles (ainsi que le cobalt présent dans certaines solutions de bisulfite utilisées pour la déchloration) constituent également un problème pour les membranes RO. Ces métaux catalyseront l’oxydation de la membrane RO, entraînant une dégradation de la membrane. En abaissant le pH et en réduisant la concentration en oxygène, des concentrations plus élevées de fer soluble peuvent être tolérées. L’encrassement métallique augmentera la chute de pression et diminuera la productivité. L'oxydation de la membrane avec des métaux solubles entraînera un rejet de sel moindre et une productivité plus élevée.

Sulfure d'hydrogène

Le sulfure d'hydrogène se trouve généralement dans l'eau de puits dépourvue d'oxygène. Ce composé s'oxyde facilement et libère du soufre élémentaire, qui est très collant et entraîne un encrassement irréversible des membranes RO. Des sulfures métalliques peuvent également se former et précipiter. Les dépôts peuvent être noirs de suie ou gris pâteux. L'encrassement par du soufre élémentaire ou des sulfures métalliques entraînera une diminution du flux et une augmentation du passage du sel.

Silice

La silice, en tant que silicates insolubles et en tant que silice soluble ou « réactive », peut poser des problèmes pour un système RO. Des silicates insolubles se forment lorsque la silice précipite. Lorsque le fer et l'aluminium sont présents, des silicates de ces métaux peuvent se former rapidement et à une concentration de silice inférieure à la saturation. La saturation en silice soluble est fonction de la température et du pH. La silice est plus soluble à des températures plus élevées et à un pH inférieur à 7,0 et supérieur à 7,8.

La silice soluble limite souvent la récupération d'un système RO en raison du potentiel de tartre et de la difficulté à éliminer le tartre de silice des membranes. Des antitartres à base de silice pouvant traiter jusqu'à environ 200 ppm de silice (selon les conditions et le fabricant de l'antitartre) sont disponibles.

Carbonate de calcium

Le tartre du carbonate de calcium est peut-être le type de problème le plus courant, à l’exception peut-être de l’encrassement microbien, que rencontrent les membranes RO. Heureusement, il est assez facile à détecter et à gérer. Fondamentalement, si le produit ionique (IP) du carbonate de calcium dans le rejet RO est supérieur à la constante de solubilité (Ksp) dans des conditions de rejet, du tartre de carbonate de calcium se formera. Si IP < Ksp, la mise à l’échelle est peu probable.

Métaux traces-baryum et strontium

Le baryum et le strontium forment des tartres de sulfate qui ne sont pas facilement solubles. En fait, le baryum est le moins soluble de tous les sulfates alcalino-terreux. Il peut agir comme un catalyseur pour le tartre des sulfates de strontium et de calcium. Des analyses du produit ionique avec les constantes de solubilité des sulfates de baryum et de strontium sont nécessaires pour déterminer le potentiel de tartre avec ces espèces. Si le produit ionique (IP) du sulfate de baryum dépasse la constante de solubilité, du tartre se formera. A noter que dans le cas du sulfate de strontium, si IP>Une mise à l'échelle de 0,8 Ksp est probable. Cependant, la période d’induction (le temps nécessaire à la formation du tartre) est plus longue pour ces tartres à base de sulfate que pour le tartre de carbonate de calcium.

Le baryum et le strontium peuvent être réduits dans l’eau d’alimentation RO à l’aide d’un adoucisseur au sodium. L'antitartre peut être utilisé pour contrôler ou inhiber le tartre sans réduire la concentration de l'une ou l'autre espèce.

Chlore

Les membranes composites en polyamide sont très sensibles au chlore libre (rappelons du chapitre 4.2.1 que les membranes en acétate de cellulose peuvent tolérer jusqu'à 1 ppm de chlore libre en continu). La dégradation de la membrane composite polyamide se produit presque immédiatement après l'exposition et peut entraîner une réduction significative des rejets après 200 et 1 000 heures d'exposition au chlore libre (c'est-à-dire après 200 à 1 000 heures d'exposition à 1 ppm de chlore libre). Le taux de dégradation dépend de deux facteurs importants :

1) la dégradation est plus rapide à pH élevé qu'à pH neutre ou faible,
2) la présence de métaux de transition comme le fer, va catalyser l'oxydation de la membrane.

Le mécanisme de dégradation est la perte de réticulation du polymère. Cela entraîne la dissolution du polymère de la membrane, semblable à un bas en nylon lorsqu'il est exposé à un agent de blanchiment au chlore. Les dommages sont irréversibles et continueront tant que la membrane sera exposée à l'oxydant.

Solutions de prétraitement

Filtres à pression multimédia

Les filtres à pression multimédia sont conçus pour réduire la turbidité et les colloïdes (mesurés en SDI) dans l'eau. Ces filtres peuvent éliminer les particules jusqu'à environ 10 microns. Si un coagulant est ajouté au flux d’influent du filtre, une réduction des particules jusqu’à 1 à 2 microns peut parfois être obtenue. L’efficacité d’élimination typique des filtres à pression multimédia est d’environ 50 % des particules comprises entre 10 et 15 microns. La turbidité de l'influent pour le prétraitement RO est limitée à environ 10 NTU. À une turbidité supérieure à 10 NTU, ces filtres peuvent être lavés à contre-courant trop fréquemment pour fournir une qualité d'effluent constante sur des durées de fonctionnement raisonnables.

Les filtres à pression multimédia contiennent des couches graduées d’anthracite sur du sable sur du grenat. La figure 1.9 montre une coupe transversale d'un filtre multimédia. Le matériau grenat fin est plus dense que le matériau anthracite grossier. Il n’y a pas de frontière discrète entre chacune des couches ; il y a une transition progressive d'une densité et d'une grossièreté de matériau à l'autre. Sinon, il y aurait une accumulation de particules à chaque interface. Les particules sont ensuite éliminées à travers le filtre par piégeage physique. Les particules les plus grosses sont éliminées par le haut grâce à l'anthracite, tandis que les particules plus petites sont ensuite éliminées par le sable et le grenat. Les filtres multimédia offrent une filtration plus fine que les filtres double média (anthracite et sable) en raison de la nature relativement fine du grenat.

Filtres à charbon

Filtres à charbon actif sont utilisés pour réduire la concentration de matières organiques dans l’eau d’alimentation RO. Ces filtres sont également utilisés pour éliminer les oxydants tels que le chlore libre de Eau d'alimentation RO.

Le charbon actif est dérivé de matériaux naturels tels que le charbon bitumineux, le lignite, le bois, les noyaux de fruits, les os et les coquilles de noix de coco, pour n'en nommer que quelques-uns. Les matières premières sont cuites dans un environnement à faible teneur en oxygène pour créer du charbon, qui est ensuite activé par la vapeur, le dioxyde de carbone ou l'oxygène. Pour la plupart des applications industrielles, le charbon bitumineux est utilisé. Cela est dû à la taille plus petite des pores, à la surface plus élevée et à la densité plus élevée que les autres formes de carbone, ce qui confère au carbone bitumineux une plus grande capacité de chlore. Le carbone peut également se présenter sous l'une des trois formes suivantes : en poudre (PAC), en bloc extrudé (CB) et en granulés (GAC).

La plupart des applications industrielles ont utilisé le GAC car il s'agit du coût le plus bas des 3 types de supports carbonés et ce type de carbone peut être réutilisé.

Tout le carbone se caractérise par une surface élevée. Un gramme de carbone peut avoir une superficie supérieure à 500 m2, 1 500 m2 étant réalisable. Une surface élevée est nécessaire pour réduire les matières organiques et le chlore dans un temps de séjour raisonnable.

Filtres à fer

De nombreuses eaux de puits contiennent du fer, du manganèse et du sulfure d'hydrogène solubles qui s'oxydent en présence d'oxygène ou de chlore pour former des hydroxydes insolubles et du soufre élémentaire, qui encrassent tous les membranes RO (dans le cas du soufre élémentaire, l'encrassement est irréversible).

Le dioxyde de manganèse est utilisé pour oxyder et filtrer les métaux oxydés. Plus précisément, les sables verts de manganèse et les alternatives telles que BIRM (parfois appelé meilleur média d'élimination du fer) et Filox, sont trois types de média contenant du dioxyde de manganèse qui sont utilisés pour oxyder et filtrer le fer, le manganèse et autres (BIRM est une marque déposée de Clack Corporation , Windsor, Wisconsin). Filox contient le plus de dioxyde de manganèse et a la plus longue durée de vie des trois médias.

Adoucisseurs de sodium

Les adoucisseurs de sodium sont utilisés pour traiter l'eau d'afflux RO afin d'éliminer la dureté soluble (calcium, magnésium, baryum et strontium) qui peut former du tartre sur les membranes RO. Autrefois connues sous le nom d'adoucissants à base de zéolite de sodium, les zéolites ont été remplacées par des billes de résine plastique synthétique. Pour les adoucisseurs de sodium, ces billes de résine sont une résine de polystyrène à cation fortement acide (SAC) sous forme de sodium. Le groupe actif est l’acide benzène sulfonique, sous forme de sodium et non d’acide libre.

Filtres en résine usée

De la résine usée ou épuisée a été utilisée à l’occasion pour filtrer l’eau d’afflux RO. Ces filtres sont conçus pour éliminer le limon et réduire les SDI des sources d'eau de surface.

Irradiation ultraviolette

L'irradiation ultraviolette (UV) est utilisée pour détruire les bactéries et réduire les composés organiques (mesurés en COT) ainsi que pour détruire le chlore et les chloramines. Cette technique consiste à faire passer de l'eau sur une lampe UV qui fonctionne à une longueur d'onde d'énergie spécifique.

Les bactéries nécessitent une dose de rayonnement équivalente à environ 10 000 à 30 000 microwattsecondes/centimètre carré. Ceci peut être réalisé en utilisant une longueur d’onde de 254 nanomètres. Cette longueur d’onde altère l’ADN des microbes, les rendant incapables de se reproduire, conduisant à leur mort.

Prétraitement chimique

Le prétraitement chimique se concentre sur les bactéries, l’échelle de dureté et les agents oxydants. Des produits chimiques sont utilisés pour éliminer, détruire, inhiber ou réduire chimiquement ces espèces.

Oxydants chimiques pour la désinfection despurificateur d'osmose inverse Systèmes

Les oxydants chimiques utilisés pour désinfecter les systèmes RO comprennent le peroxyde d'hydrogène (peroxyde), les halogènes et l'ozone. Bien que les halogènes (et en particulier le chlore) soient les oxydants les plus populaires utilisés en conjonction avec le prétraitement RO, ils n'ont pas le potentiel d'oxydo-réduction (ORP) le plus élevé. Comme le montre le tableau, l’ozone et le peroxyde ont une capacité d’ORP ou de désinfection près de deux fois supérieure à celle du chlore.

Malgré son OW relativement faible, le chlore est le désinfectant le plus couramment utilisé dans le prétraitement OI des eaux saumâtres en raison de sa facilité d'utilisation et de sa capacité à fournir une désinfection résiduelle (pour le dessalement de l'eau de mer par OI, le brome (sous forme de HOBr) est principalement utilisé en raison de la teneur élevée en brome. concentration dans l'eau de mer typique formerait rapidement de l'acide hypobromeux si de l'acide hypochloreux était utilisé).

Antitartre

Des agents séquestrants (également appelés inhibiteurs de tartre ou antitartre) sont utilisés pour minimiser le risque de formation de tartre à la surface d'une membrane RO. Les antitartres fonctionnent selon l'une des trois méthodes suivantes :

· Seuil d'inhibition : la capacité à conserver les sels sursaturés en solution

· Modification des cristaux : la capacité de changer la forme des cristaux, ce qui entraîne des écailles molles et non adhérentes.

· Dispersion : la capacité de conférer une charge hautement négative au cristal, les gardant ainsi séparés et empêchant leur propagation.

Anti-salissure

L'encrassement se produit lorsque des contaminants s'accumulent à la surface de la membrane, obstruant ainsi la membrane. Il existe de nombreux contaminants dans l’eau d’alimentation municipale qui sont nus à l’œil humain et inoffensifs pour la consommation humaine, mais suffisamment importants pour encrasser (ou boucher) rapidement un système RO. L'encrassement se produit généralement à l'avant d'un système RO et entraîne une chute de pression plus élevée dans le système RO 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 RO. L'encrassement finira par se produire dans une certaine mesure étant donné la taille extrêmement fine des pores d'une membrane RO, 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 résoudre régulièrement les problèmes liés à l'encrassement de l'eau traitée.

L'encrassement peut être causé par les éléments suivants :

· Matières particulaires ou colloïdales (saleté, limon, argile, etc.)

· Produits organiques (acides humiques/fulviques, etc.)

· Microorganismes (bactéries, etc.). Les bactéries présentent l'un des problèmes d'encrassement les plus courants puisque les membranes RO utilisées aujourd'hui ne peuvent pas tolérer un désinfectant tel que le chlore et que les micro-organismes sont donc souvent capables de prospérer et de se multiplier à la surface de la membrane. Ils peuvent produire des biofilms qui recouvrent la surface de la membrane et entraînent un encrassement important.

· Percée du média filtrant en amont de l'unité RO. Les lits de charbon et les lits adoucisseurs GAC peuvent développer une fuite sous le drain et s'il n'y a pas de post-filtration adéquate en place, le média peut encrasser le système RO.

Le métabisulfite de sodium

La déchloration de l'eau d'alimentation en membranes composites en polyamide est nécessaire car un polymère de membrane en polyamide ne peut tolérer aucun type d'oxydant. Les options de déchloration comprennent le charbon actif, l’alimentation chimique en métabisulfite de sodium et le rayonnement UV. Le carbone présente son propre ensemble de difficultés, comme décrit précédemment, et le rayonnement UV peut être à forte intensité de capital. Le métabisulfite de sodium est la technique la plus couramment utilisée pour déchlorer l’influent RO.

Purificateur d'osmose inverse Patins

Un skid RO comprend les récipients sous pression dans lesquels les modules membranaires sont contenus. Les patins comprennent également généralement filtres à cartouche dans un ou plusieurs boîtiers et une pompe d'alimentation RO, bien que des combinaisons existent avec uniquement des récipients sous pression ou des récipients sous pression avec des filtres à cartouche. Enfin, des instruments et des commandes pour le système sont inclus sur le skid. La figure montre un patin RO avec ces composants.

La figure montre un diagramme de flux de processus (PFD) détaillé pour un système RO à matrice 2:1. La figure montre les principaux composants d'un système RO, notamment l'instrumentation, les interrupteurs de commande et les vannes.

Les composants d'un système RO abordés dans ce chapitre comprennent :

· Filtres à cartouche

· Pompes d'alimentation RO (surpresseur)

· Appareils à pression

· Collecteurs-matériaux de construction

· Instruments

· Contrôles

· Acquisition et gestion de données

· Châssis antidérapant RO

· Équipement auxiliaire

Filtres à cartouche

Les filtres à cartouche sont généralement utilisés pour prétraiter directement l’eau d’entrée juste avant les membranes RO. Les filtres à cartouche sont conçus pour empêcher la résine et les médias qui pourraient avoir été transportés par les adoucisseurs et les filtres en amont, d'atteindre la pompe d'alimentation RO et d'endommager la turbine, ainsi que d'atteindre les modules de membrane RO et de bloquer les canaux d'alimentation. Ils sont également conçus pour éliminer les macroparticules qui pourraient physiquement abraser ou pénétrer la fine couche de membrane. Les filtres à cartouche ne sont pas destinés à l'élimination massive des matières en suspension, de la turbidité ou des SDI.

Purificateur d'osmose inverse Pompes d'alimentation

Le type le plus courant de pompe d'alimentation industrielle pour eau saumâtre et RO (parfois appelée pompe « surpresseur ») est une pompe centrifuge, bien que certaines unités plus anciennes utilisent encore des pompes volumétriques. Les pompes centrifuges sont bien adaptées aux eaux saumâtres purificateur d'osmose inverse Filtre applications car ces pompes fonctionnent favorablement à des débits moyens (généralement moins de 1 000 gpm) à des pressions relativement basses (jusqu'à 400 psig). Les pompes volumétriques ont un rendement hydraulique plus élevé mais sont confrontées à des exigences de maintenance plus élevées par rapport aux pompes centrifuges.

Appareils à pression

Un récipient sous pression est le boîtier sous pression des modules à membrane et contient l'eau d'alimentation sous pression. Différentes pressions nominales sont disponibles en fonction de l'application :

· Adoucissement de l'eau : 50 psig jusqu'à 150 psig

· Eau saumâtrepurificateur d'osmose inverse: 300 psig jusqu'à 600 psig

· Eau de merpurificateur d'osmose inverse: 1 000 psig jusqu'à 1 500 psig

Les récipients sous pression sont spécialement conçus pour s'adapter à n'importe quel diamètre de module à membrane utilisé, qu'il s'agisse d'un module de membrane d'eau du robinet de 2,5 pouces de diamètre jusqu'à un module de membrane industriel de 18 pouces de diamètre. La longueur du récipient sous pression peut être aussi courte qu'un module à membrane jusqu'à sept modules à membrane en série.

Collecteurs-Matériaux de construction

La tuyauterie basse pression sur un skid RO est généralement en PVC programme 80. Cela comprend l'alimentation, le concentré basse pression et la tuyauterie du produit. La tuyauterie haute pression est généralement en acier inoxydable 10 316 L (convient aux eaux avec des flux de concentré inférieurs à 7 000 ppm TDS). Les applications sanitaires (telles que la transformation alimentaire, pharmaceutique ou biotechnique) sont généralement toutes inoxydables pour permettre la désinfection du système.

Les considérations relatives à la tuyauterie de distribution du perméat RO doivent être conscientes du fait que le perméat est très corrosif. La modernisation d'un système RO dans une installation dotée d'une tuyauterie de perméat en acier au carbone est difficile, car la tuyauterie se corrodera. Les matériaux non métalliques tels que les plastiques et la fibre de verre sont recommandés pour la tuyauterie de distribution de produits RO basse pression.

Instrumentation

L’instrumentation est essentielle au fonctionnement et à la surveillance d’un système RO. Malheureusement, il existe peu d’uniformité parmi les fournisseurs d’équipements RO en ce qui concerne les instruments qu’ils fournissent.

La plupart des fournisseurs fournissent les instruments d'influent, de rejet et de perméat répertoriés, à l'exception des moniteurs de pH, de température et de chlore ou d'ORP, qui sont parfois disponibles en option. Cependant, de nombreux fournisseurs n'incluent pas l'instrumentation inter-étage. Il s'agit d'une omission importante, car ces instruments sont essentiels pour déterminer si les problèmes d'un système RO sont dus à un encrassement dans la première étape d'un RO ou à un tartre dans la dernière étape d'un RO.

Contrôles

La plupart des skids RO sont équipés d'un microprocesseur ou d'un contrôleur logique programmable (PLC). Le microprocesseur et le PLC ont remplacé les panneaux de relais mécaniques, qui étaient de très grande taille et avaient tendance à être difficiles à dépanner. Dès les débuts de la fabrication d'osmose inverse, les panneaux de commande étaient dans la plupart des cas suffisamment grands pour qu'un humain de taille moyenne puisse s'y tenir. La technologie actuelle permet de monter les commandes directement sur les unités osmose inverse, ce qui permet d'économiser beaucoup d'espace. L'automate et le microprocesseur offrent une technologie de relais numérique connectés au sein de modules de base, autrement appelés briques (ou chipsets). Ceci s'oppose au relais électromécanique.

Les microprocesseurs se trouvent généralement sur les systèmes RO plus petits ou moins chers, tandis que les commandes PLC sont utilisées pour des systèmes plus grands et plus complexes qui nécessitent un meilleur contrôle des conditions de processus. Les principaux fournisseurs d'unités PLC pour les systèmes RO incluent Allen-Bradley et Siemens.

Acquisition et gestion des données

Une interface opérateur est utilisée pour enregistrer les données collectées par l'automate. L'interface opérateur est généralement un autre ordinateur (parfois appelé interface homme-machine ou IHM). L'IHM utilise des affichages de processus avec des lectures de capteurs en temps réel afin que l'opérateur puisse évaluer rapidement l'état du système. L'opérateur utilise le panneau de commande pour ajuster les paramètres d'alarme et pour allumer et éteindre l'équipement de traitement. Cependant, une fois exécuté, l'automate contrôle et exécute le système automatiquement, sans autre intervention de l'opérateur. Les indicateurs d’état courants de l’IHM sont répertoriés ci-dessous :

· Toutes les alarmes d'arrêt

· Durée totale d'exécution

· Mode de fonctionnement RO

· Récupération

· Flux d'influence

· Rejeter le flux

· Flux de perméat

· État de la pompe

· État de la vanne

Purificateur d'osmose inverse Cadre antidérapant

Purificateur d'osmose inverse les patins sont généralement contenus dans un cadre en acier inoxydable 304, en acier galvanisé ou recouvert d'uréthane. Les patins doivent être conçus pour un accès facile pour la surveillance et la maintenance. L'accès aux commandes, aux instruments, aux vannes, à la pompe et au moteur ainsi qu'aux membranes est essentiel. L'accès au perméat de chaque récipient sous pression est souvent négligé. Sans un tel accès, le profilage et les sondages utilisés pour résoudre les problèmes de performances médiocres ne sont pas possibles.

Système CIP propre en place

Les membranes RO 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 normalisé du sel a augmenté de 15 %, il est alors temps de nettoyer les membranes RO. Le système CIP effectue ce travail de nettoyage automatiquement ou manuellement filtration de l'eau processus.

—— par Louisa@gzchunke.com