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Dessalement - Post-traitement: Procédé d'élimination du Bore

Pourquoi le bore devrait-il être enlevé de l'eau potable?

Le corps humain contient environ 0.7 ppm de bore, un élément qui n'est pas considéré comme une nécessité diététique. Cependant, nous avalons quand même cet élément à travers les aliments parce que c'est une nécessité diététique pour les plantes. La prise approximative par jour est de 2 mg. La quantité de bore présente dans les fruits et légumes est en dessous de la limite de toxicité.
Pour une prise journalière d'acides boriques au-delà de 5g, le corps humain réagit clairement mal, provoquant des nausées, des vomissements, diarrhées et coagulation de sang. Des quantités supérieures à 20 g sont réellement dangereuses. L'acide borique irrite la peau et les yeux.

Une corrélation possible existe entre la quantité de bore dans les sols et l'eau potable, et la présence d'arthrites parmi les personnes.

L'organisation mondiale de la santé recommande une concentration en Bore dans l'eau potable en dessous de 0.5 mg/L.

Les standards EU Européens exigent une concentration en Bore en dessous de 1 mg/L.

Pourquoi le bore devrait-il être enlevé de l'eau d'irrigation?

Le bore peut être toxique à de très basses concentrations. Une concentration en bore inférieure à 1 mg/L est essentielle pour le développement des plantes, mais de plus hautes concentrations peuvent causer des problèmes pour les plantes sensibles. La plupart des plantes montrent des problèmes de toxicité lorsque la concentration en bore dépasse les 2 mg/L. (voir tableau ci-dessous)

ToléranceNote Concentration en bore de l'eau dans le sol (mg/L)Note2 Culture
Très sensible <0.5 Mûre
Sensible 0.5-1.0 Pêche, Cerise, prune, raisin, oignon, ail, pomme de terre, blé, orge, tournesol, sésame, fraise
Modérément sensible 1.0-2.0 Pimet rouge, pois, carrotte, radis, pomme de terre, concombre
Modérément tolérant 2.0-4.0 Laitue, chou, céleri, navet, avoine, mais, artichaut, tabac, moutarde, courge
Tolérant 4.0-6.0 Tomate, luzerne, persil, betterave
Très tolérant 6.0-15.0 Asperge

Source: Extrait de "the Australian Water Quality Guidelines for Fresh & Marine Waters" (ANZECC)
Note. La tolérance va varier avec le climat, les conditions des sols et les variétés des cultures
Note2. Les concentrations maximales tolérées dans l'eau d'irrigation sans affecter le rendement sont approximativement égales aux valeurs de l'eau dans le sol.


Pourquoi l'eau dessalée a-t-elle besoin d'un procédé d'enlèvement du bore?

La concentration du bore dans l'eau de mer varie entre 4 et 5.5 mg/L, une teneur proportionnelle à la salinité de l'eau de mer. Cela provient en majeure partie des rejets des stations de traitement des eaux usées provenant de savon, détergents et d'engrais.

Le bore est présent dans l'eau sous forme d'acide borique H3BO3 et de borate H3BO2-. La forme dominante du bore présente dépend du pH de l'eau. Le pKa de H3BO3/H3BO2- est 9.2, c'est pour cela que l'équilibre H3BO3 <--> H3BO2-+ H+ est typiquement déplacé vers la gauche pour une eau de mer à pH standard de 8.

Les membranes d'osmose inverse sont plus efficaces pour l'enlèvement d'espèces chargées comme l'ion borate que pour l'enlèvement de molécules neutres comme l'acide borique.

Les taux standard d'enlèvement du bore à pH 8 sont comprises entre 73 et 90%pour des membranes d'osmose inverse types, en fonction de la température. Des membranes spéciales pour enlèvement du bore peuvent aller jusqu'à 95%

La plupart du temps, une eau de mer à haute salinité a une concentration en bore importante et est située dans des zones chaudes telles que le Golfe Persique, la mer Rouge, la mer Mediterranée ou la mer des Caraibes. A 30oC, l'enlèvement du bore chute à environ 78%, laissant 1.15 mg/L dans le perméat du pass-1. C'est pour cela qu'une étape spécifique à l'enlèvement du bore est requise pour atteindre les 0.5 mg/L demandés par l'OMS.

Comment le bore peut-il être enlevé de l'eau dessalée?

En fonction de la salinité de l'eau, de la concentration du bore et de la température, deux procédés sont utilisés afin de produire de l'eau potable répondant aux critères de l'OMS (en dessous de 0.5 mg/L):

  • Procédé A 2-pass SWRO (SeaWater Reverse Osmosis):

2nd-Pass RO avec de la soude caustique afin d'augmenter le pH jusqu'à environ 9.5. Du perméat du pass-1 peut être by-passé afin de garder des minéraux dans l'eau. Le 2nd pass RO peut être fait de membranes pour eau de mer à faible énergie (Seawater Low Energy membranes) si la température et la salinité sont élevées ou de membranes pour eau saumâtre dans le cas d'eaux plus douces.

  • Procédé B SWRO+ IX (Ion Exchange):

Une résine échangeuse d'ions spécifique au bore avec ou sans by-pass, dépendant de la concentration résiduelle en bore souhaitée. La résine sélective doit être régénérée sur site avec de la soude caustique et de l'acide hydrochlorique. Un système à deux colonnes est souvent nécessaire pour assurer une production en continu.


 

Paramètres de comparaison

Procédé A

Procédé B

Concentration en bore résiduel

0.3-1.0 mg/L

0-1.0 mg/L

Coûts énergétiques

Plus élevés - HPP2 consommation d'énergie

 

Coûts d'investissement

Plus élevés - Second Pass RO

 

Coûts des produits chimiques

 

Plus élevés - Résine Régénération par NaOH, HCl

Emplacement nécessaire

Plus grande

 

Qualité de l'eau

Faible minéralisation sans by-pass, faible teneur en chlorure de sodium

Minéralisation élevée avec ou sans by-pass grâce à la sélectivité de la résine, haute teneur en chlorure de sodium

Recommendations

Economique pour production d'eau potable à 0.5 mg/L en bore résiduel max

Economique pour eau d'irrigation pour des cultures sensibles pour une concentration en bore résiduel entre 0.5 et 1.0 mg/L.

Les ingénieurs LENNTECH concoivent et dimensionnent de manière la plus économique le procédé d'enlèvement du bore qui correspond à vos besoins.

 

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