Conception du système
L'installation de dessalement est un système complet, avec entrée d'eau d'alimentation et conduites d'évacuation séparées pour le concentré et le perméat. Les données des conduites d'entrée et de sortie doivent toujours être comparées avec analyse de l'eau, la pression de l'eau d'alimentation et rétention de sel.
Le concepteur d'un système d'osmose inverse visera la pression membranaire et les coûts d'installation les plus bas possibles et récupération et rétention de sel maximales.
La récupération d'une installation de dessalement d'eau saumâtre est d'environ 85 %. Cela dépend de la solubilité des solides en suspension présents dans l'eau d'alimentation. Lors du dessalement de l'eau de mer, une récupération de quarante à cinquante pour cent est souhaitable. La récupération du dessalement de l'eau de mer dépend de la pression osmotique de l'eau d'alimentation et des types de membranes appliquées pendant le processus de dessalement.
Processus continu
Un système de filtration à membrane est généralement conçu pour suivre un processus continu. Le choix d'un processus continu peut être fait, car les conditions du processus, telles que le débit d'eau d'alimentation et le débit de perméat, sont continues.
Représentation schématique d'un processus continu
Il en va de même pour les systèmes d'osmose inverse. Ceux-ci sont également conçus pour assister un processus continu avec un flux de perméat continu et une récupération du système qui est stable.
Les variations de température de l'eau et le degré d'encrassement de l'eau d'alimentation sont compensés par des ajustements de la pression d'alimentation.
Système multi-étapes
Les systèmes composés de plusieurs étapes sont appelés systèmes à plusieurs étapes. Ces systèmes peuvent atteindre des récupérations système plus élevées, sans dépasser les limites de récupération d'un seul élément. Pour obtenir une récupération allant jusqu'à 70 %, deux étapes doivent être mises en œuvre dans le système de traitement de l'eau d'alimentation.
Représentation schématique d'un système à deux étages
Pour des récupérations plus élevées, trois étapes doivent être utilisées. Ces valeurs sont basées sur l'hypothèse que des récipients sous pression standard à six éléments sont utilisés. Pour les récipients plus courts, le nombre d'étages doit être doublé.
Lorsque la récupération du système est plus élevée, davantage d'éléments membranaires doivent être connectés en série. Un système typique à deux étages utilise un rapport d'étage de 2:1 pour le dessalement de l'eau de mer à forte teneur en solides dissous.
Plug-flow et recirculation du concentré
Le concept d'écoulement piston est la conception standard du système d'osmose inverse pour les applications de dessalement de l'eau.
L'eau d'alimentation ne passe qu'une seule fois dans un système d'écoulement piston. Une fraction de l'eau d'alimentation traverse une membrane pour produire un perméat. Le reste de l'eau d'alimentation n'est pas dérivé de sels et deviendra de plus en plus concentré.
Lorsque le nombre d'éléments membranaires dans un système à écoulement piston est trop faible pour obtenir une récupération suffisamment élevée du système, la recirculation du concentré peut être impliquée. Pendant la recirculation, une partie du concentré est renvoyée vers le côté eau d'alimentation du module. Le concentré recyclé se mélange à l'eau d'alimentation et sera traité une fois de plus.
Représentation schématique d'une installation avec options de recirculation du concentré
Le nombre d'éléments dans chaque récipient sous pression
Les systèmes d'osmose inverse sont généralement conçus pour un débit de perméat spécifique. Pour obtenir ce débit, un certain nombre d'éléments membranaires sont nécessaires. Le nombre d'éléments membranaires placés dans l'installation dépend du flux conçu.
Pour le dessalement de l'eau de mer, le facteur limitant est la pression d'alimentation maximale ; celle-ci ne doit pas dépasser 69 bars.
Sur la base du flux conçu, la production par unité de membrane peut être déterminée :
Production par élément = flux * surface de l'élément< br />
Nombre d'éléments = débit de perméat / production par élément
Nombre de récipients sous pression = nombre d'éléments / nombre d'éléments par récipient
A l'aide du débit de perméat et de la récupération nécessaire, le débit d'eau d'alimentation est calculé :
Débit d'eau d'alimentation = débit de perméat / récupération
Pression de l'eau d'alimentation
Une certaine pression d'alimentation est requise, selon la conception du système. Le flux, la perte d'énergie dans le système et la pression osmotique déterminent la pression d'alimentation requise par le système. La pression d'alimentation requise augmentera lorsque les éléments membranaires seront contaminés au fil des ans. Une pompe d'alimentation qui permet un débit supérieur au débit théoriquement requis sera alors impliquée pour maintenir la pression d'alimentation continue. Une pompe d'alimentation qui augmente la pression d'alimentation de 25% sera satisfaisante dans la pratique.
Au démarrage du système, la situation initiale est enregistrée. Tous les paramètres pertinents doivent être enregistrés et notés dans un journal. Sur la base de ces données, les performances de l'installation peuvent être examinées et régulées après la mise en service du système.
Surveillance
Pendant la surveillance du système, des mesures auront lieu du débit, de la pression et de la conductivité de l'eau. Pour vérifier l'efficacité hydraulique du système, la pression d'alimentation par étage et le débit de perméat doivent être mesurés. La pression d'alimentation dépend de la température de l'eau d'alimentation. Lorsque les températures de l'eau d'alimentation sont basses, il faut plus de pression pour obtenir la même récupération qui serait atteinte lorsque les températures de l'eau d'alimentation sont élevées. Lorsque les températures de l'eau fluctuent, il faut normaliser le débit du perméat, pour permettre la comparaison avec la situation de départ.
Lorsque les installations fonctionnent correctement, la conductivité du perméat est faible, en raison de l'élimination des univalents et des bivalents. ions. Lorsqu'une fuite se situe dans l'élément membranaire, la conductivité va augmenter. C'est pourquoi des mesures de conductivité sont appliquées.
Ces mesures ont lieu dans le drain de collecte du perméat. Les mesures peuvent être effectuées pour chaque pile individuelle ou pour toutes les piles présentes.
Une surveillance suffisante du système permettra à l'utilisateur de savoir quand le système doit être nettoyé.
Protection du matériel
Dans les installations de dessalement, il existe un environnement de cours en ce qui concerne la corrosion des différentes parties du système. De ce fait, le matériau doit posséder une certaine résistance à la corrosion. Cela vaut aussi bien pour les pièces extérieures, qui sont exposées à une atmosphère saline (déversements, fuites), que pour les pièces intérieures. La corrosion des pièces externes du système peut généralement être évitée en leur fournissant une couche de surface (peinture, galvanisation) et en entretenant périodiquement le système et en colmatant les fuites.
Bien que les matériaux soient protégés contre la corrosion potentielle, ils doivent pouvoir résister à la pression, aux vibrations et aux changements de température.
Pour éviter la corrosion et les réactions chimiques dans la partie du système où les pressions sont faibles (le PVC et la fibre de verre sont souvent appliqués. Pour les pièces à haute pression (10 -70 bar), comme les pompes, les drains et les couvercles, il faut utiliser des métaux pour leur assurer le même type de protection.
PVC et certains métaux ne résistent pas suffisamment à la corrosion. Lorsqu'ils commencent à se corroder, ils peuvent contaminer les membranes. Lorsque la protection contre la corrosion est nécessaire, nous devons garder cela à l'esprit.
Le matériau principal qui est utilisé pour les pièces à haute pression est l'acier inoxydable. nless acier est qu'il est résistant à la corrosion et à l'érosion. L'acier inoxydable est rarement touché par la corrosion galvanique.
Les tuyaux et les parties de l'installation doivent suivre les exigences de l'entreprise où se trouve l'installation. Les tuyaux et les composants de l'installation sont généralement construits à l'aide des matériaux suivants :
Filtres à bougies et récipient sous pression : filtre polypropylène dans cuve PVC ou inox
Pompes : inox< br /> Tuyaux basse pression : PVC
Tuyaux haute pression : acier inoxydable
Système de nettoyage : PVC ou autre matériau synthétique résistant aux produits chimiques
Économie d'énergie
Dans un système de dessalement, le concentré est libéré sous haute pression, c'est pourquoi il est important de récupérer l'énergie du flux de concentré. Cela peut être fait par l'application d'un échangeur de pression. Le flux de concentré des membranes est dirigé à travers l'échangeur de pression, où il transfère directement l'énergie à une partie de l'eau d'alimentation entrante avec une efficacité maximale.
Le flux d'eau d'alimentation a maintenant le même volume que le flux de concentré. Il sera dirigé vers une petite pompe de surpression qui corrige les pertes hydrauliques du débit.
Le débit d'eau alimentaire revalorisé viendra rejoindre le débit d'eau alimentaire de la pompe haute pression.
Dans une installation utilisant un l'échangeur de pression, la pompe haute pression dégagera 41 % de l'énergie, la pompe de surpression dégagera 2 % de l'énergie et l'échangeur de pression dégagera les 57 % restants. L'échangeur de pression n'utilise aucune énergie externe, donc l'économie d'énergie totale sera de 57 %.
En pratiquant la pression directement sur l'eau de mer entrante dans un système à membrane, une réduction de 60 % de la taille de la haute -la pompe à pression peut être réalisée. Cela n'économise pas seulement de l'énergie; cela permet également d'économiser sur les coûts d'achat des pompes haute pression.
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