Osmose inverse ultra haute pression UHPRO
Le principal moyen moderne de dessalement est la déminéralisation par osmose inverse. Ces dernières années, il a été adapté à des applications plus exigeantes telles que le traitement des effluents d’eaux usées industrielles.
Les principaux défis des eaux usées industrielles pour les procédés à membranes sont a) l'entartrage / l'encrassement des Antiscalants et b) la gestion de la saumure.
- a) Le détartrage potentiel des membranes limite la récupération de l'eau ce qui signifie des volumes de saumure accrus et des coûts d'élimination élevés de ces dernières. La mise à l'échelle des potentiels conduit également à une maintenance et un remplacement accrus de la membrane.
- b) Le traitement de la saumure est associé à des coûts élevés. Le traitement de la saumure peut rendre des ressources en eau par ailleurs prometteuses non viables pour la réutilisation.
L'opération d'osmose inverse comprend une haute pression appliquée afin de conduire l'eau à travers des membranes semi-perméables qui rejettent les ions de sel. Une récupération plus élevée du système (plus d'eau produite, plus de sels concentrés) entraîne des pressions d'entraînement plus élevées qui augmentent avec des concentrations de saumure plus élevées et réduit le flux de perméat d'eau douce, nécessitant une plus grande surface de membrane.
La pression de service maximale pour une membrane RO d'eau de mer standard est typiquement d'environ 80 bar afin de surmonter la pression osmotique du rétentat de l'eau de mer traitée à 50% de récupération (∼70 000 mg / L; π ≈ 59 bar). En raison des limitations de pression hydraulique de l'OI, les saumures hypersalines (≥70000 mg / L) pourraient être traitées ultérieurement par des procédés thermiques Évaporation Cristallisation.
Les technologies thermiques sont utilisées pour concentrer les flux de saumure à environ 250 000 mg / L (π≈290 bar). Les cristalliseurs de saumure thermiques concentrent ensuite le flux de déchets au-dessus de sa limite de solubilité (par exemple, 357 000 mg L / 1 pour NaCl) pour extraire les sels solides en vue de leur élimination. Ces technologies présentent généralement un CAPEX élevé et un OPEX particulièrement élevé (haute énergie requise pour le processus).Avec les développements récents sur le marché des membranes RO, des membranes spiralées à osmose inverse à ultra-haute pression (UHPRO) ont été développées capables de résister à 1800 psi (120 bars). Les membranes UHPRO permettent la concentration de flux salins jusqu'à 130 000 mg / L de solides dissous totaux (TDS) pour NaCl et 150 000 mg / L pour Na2SO4, ce qui signifie une diminution de 50% du volume de saumure par rapport aux types de membranes standard.
Cela se traduit par plus d'eau douce produite et moins de saumure à éliminer ou à traiter davantage par les technologies thermiques
Reject Brine TDS %(mg/L)
Reject Brine TDS %(mg/L)
| Caractéristiques des sources de saumure importantes et pratiques actuelles d'élimination | ||
|---|---|---|
| Eaux usées de saumure | Typical TDS (mg/L) | Pratique actuelle d'élimination |
| Eau de production pétrolière et gazière | 13,000-210,000 | Rejet direct dans l'océan, injection de puits profonds, réutilisation pour la fracturation hydraulique, bassins d'évaporation |
| Eaux souterraines saumâtres | 5,000-55,000 | Rejet de surface / égout, injection de puits profond |
| Eaux usées de désulfuration des gaz de combustion (FGD) | 16,000-50,000 | Bassins de décantation, précipitation chimique et rejet de surface, zéro rejet de liquide |
| Lixiviat d'enfouissement | 0-50,000 | Épandage, recirculation vers la décharge |
| Charbon aux eaux usées de produits chimiques | 2,000-16,000 | Zéro rejet de liquide |
| Eaux usées de l'industrie textile | 1,500-30,0000 | Aucun rejet de liquide, traitement chimique et biologique avant le rejet de surface |
Le coût en capital des systèmes UHPRO est plus élevé que le coût des systèmes RO d'eau saumâtre ou de mer, mais bien inférieur à celui des évaporateurs thermiques. UHPRO peut être appliqué en amont des évaporateurs, pour réduire la taille de ces derniers, ce qui signifie moins de CAPEX & OPEX pour les processus thermiques. Les limites typiques de concentration de saumure et les rapports de réduction de volume sont résumés ci-dessous.
| La technologie | TDS eau salée limite (mg/L) | Réduction du volume de saumure par rapport à SWRO |
|---|---|---|
| SWRO (1,200 psi) | 80,000 | 1.0x |
| UHPRO | 130,000 | 1.6x |
| Évaporateur (thermal/MVR) | 220,000 | 2.8x |
L'UHPRO est de plus en plus utilisé dans les procédés de traitement des effluents industriels pour les applications Zéro Liquide Décharge (ZLD) et Minimal Liquid Discharge (MLD). Résultat: il faut beaucoup moins de dessalement thermique pour atteindre les mêmes objectifs de traitement ZLD et MLD.
Lenntech fournit des solutions personnalisées pour la concentration de saumure, en tenant compte d'un large éventail de technologies et de stratégies. Nous pouvons vous fournir une RO haute pression avec des membranes enroulées en spirale ou une RO de filtration à disque, pour des applications plus exigeantes.
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