Systèmes d’osmose inverse pour le traitement des eaux usées

Chez Condorchem Envitech, nous avons une vaste expérience dans la conception et l'installation d'équipements d'osmose inverse pour le traitement des eaux usées générées dans les processus industriels.

Nous avons installé des usines d'osmose inverse pour le traitement des eaux, que ce soit dans le cadre d'un processus de traitement des eaux usées industrielles ou pour obtenir de l'eau ultrapure pour des processus de production.

Nous disposons d'un catalogue étendu de membranes d'osmose inverse, qui sont classées en fonction de leur structure (symétriques ou asymétriques), de leur nature (intégrales ou composées de couche mince), de leur forme (plates, tubulaires ou à fibres creuses), de leur composition chimique (inorganiques ou organiques), de leur surface (lisses ou rugueuses) et de la pression de travail (très basse, basse, moyenne ou élevée).

Les membranes d'osmose inverse qui fonctionnent à très basse pression (5-10 bars) sont utilisées pour obtenir de l'eau ultrapure, tandis que celles qui fonctionnent à basse pression (10-20 bars) sont utilisées pour l'élimination des nitrates et des substances organiques de l'eau. Les membranes utilisées pour les processus de séparation et de concentration fonctionnent à pression moyenne (20-40 bars). Enfin, pour dessaler l'eau de mer, une membrane travaillant à haute pression (50-80 bars) est nécessaire.

Nous avons installé des équipements d'osmose inverse pour les applications suivantes:

• Osmose inverse pour le traitement des eaux usées générées par différentes industries telles que l'industrie chimique, pharmaceutique, électronique, agroalimentaire, etc. Elle permet d'éliminer des contaminants spécifiques tels que des produits chimiques, des métaux lourds, des sels inorganiques et des composés organiques présents dans ces eaux usées. La membrane semi-perméable agit comme une barrière pour ces contaminants, permettant uniquement au pur d'eau de passer à travers.
• Réutilisation de l'eau : L'osmose inverse permet de traiter les eaux usées industrielles afin qu'elles puissent être réutilisées dans des processus industriels ou même pour l'irrigation agricole. En éliminant les contaminants et en réduisant la concentration en sels, l'eau traitée par osmose inverse peut répondre aux normes requises pour sa réutilisation.
• Osmose inverse pour la séparation, la concentration et la récupération de produits chimiques précieux présents dans les eaux usées. Cela peut générer des économies significatives et réduire l'impact environnemental de l'industrie.
• L'osmose inverse est couramment utilisée comme étape de prétraitement pour d'autres processus de traitement des eaux usées. En éliminant les solides dissous et en réduisant la charge de contaminants, l'osmose inverse peut améliorer l'efficacité et prolonger la durée de vie d'autres systèmes de traitement, tels que l'évaporation sous vide, la désinfection ultraviolette ou d'autres processus membranaires.
• Des équipements très efficaces pour la désalinisation de l'eau et la production d'eau potable à partir d'eau salée (avec des concentrations en sel comprises entre 1 000 et 10 000 mg/L) ou d'eau de mer (10 000 mg/L de sels). Les équipements de Condorchem Envitech sont capables de fonctionner à des pressions parfois jusqu'à 5 fois inférieures à celles des équipements conventionnels (50-70 bars), ce qui entraîne une diminution notable des coûts de fonctionnement. Ces équipements peuvent produire des débits d'eau potable allant de 1 à 1 000 m3/jour.
• Purification de l'eau du réseau : Selon la situation géographique, l'eau du robinet peut contenir une concentration élevée de sels et d'autres substances qui, bien qu'elles ne soient pas nocives, lui confèrent des qualités organoleptiques désagréables. Les systèmes de purification de l'eau du réseau de Condorchem Envitech permettent de produire une eau d'excellente qualité organoleptique. Leur conception modulaire innovante permet d'obtenir des débits de 1 à 3 L/min pour les applications domestiques et une large gamme de débits supérieurs pour les applications industrielles (60 L/min à 14 400 L/min).

Cet article offre une perspective plus approfondie sur les applications de l'osmose inverse.

Il est important de noter que les membranes d'osmose inverse se colmatent avec le temps d'utilisation. Cela nécessite des nettoyages périodiques avec des produits chimiques adaptés au type de saleté accumulée. D'une part, des particules inorganiques précipitées s'accumulent. D'autre part, un biofilm se forme et se nourrit des particules accumulées. Ce colmatage entraîne une réduction de l'efficacité de la membrane, une augmentation de la pression de travail et donc une augmentation des coûts énergétiques.

• Permet l’obtention d’eau d’une qualité élevée
• Possibilité de réutiliser des effluents
• Permet d’implanter une stratégie de déversement zéro d’effluents
• Il s’agit de systèmes compacts et complètement automatisés
• Dans de nombreux cas, pour certaines applications, il s’agit de la meilleure technologie disponible

• Industrie alimentaire
• Industrie pharmaceutique et médicale
• Industrie chimique et biotechnologique
• Industrie électronique
• Production d’eau pour la consommation humaine
• Production d’eau d’irrigation dans l’agriculture
• Réutilisation et systèmes de déversement zéro

L’osmose inversée est une technologie qui permet de séparer, par l’application d’une pression, le solvant d’une dissolution concentrée. Le solvant traverse une membrane semi-perméable, en passant de la solution concentrée à la solution diluée. Grâce à l’osmose inversée on obtient finalement deux flux, d’un côté, le solvant pratiquement pur et, de l’autre côté, une solution encore plus concentrée que la solution de départ.

Le rejet des membranes d’osmose inversée peut être récupéré dans le processus, simplement déversé ou traité avec d’autres procédures de concentration grâce à des stations d’évaporation et de cristallisation pour parvenir au déversement zéro.

Il s’agit d’une technologie efficace, propre et compacte qui permet d’obtenir de l’eau de grande qualité à partir des eaux salubres et même d’eau de mer. Elle se révèle être une grande alliée pour le traitement d’effluents qui doivent être réutilisés. Les membranes utilisées sont à toujours plus perfectionnées technologiquement, ce qui permet d’obtenir des flux de perméat raisonnables en fonctionnant à des pressions toujours plus basses.

L’osmose est un phénomène naturel qui tend à égaliser la concentration de deux solutions, l’une concentrée et l’autre diluée, lorsque celles-ci sont séparées grâce à une membrane semi-perméable. Pour égaliser le potentiel chimique des deux côtés de la membrane, un flux de solvant apparait spontanément au travers de la membrane qui va de la solution diluée à la solution concentrée. Ce flux est proportionnel à la différence de concentrations et disparait lorsque les concentrations sont égalisées.

Si, lorsque le flux osmotique se produit au travers de la membrane, on exerce une légère pression sur la solution plus concentrée, on observe que le flux se réduit. Et si la pression s’accentue, il arrive un point où le flux serait de zéro. La pression exacte qui parvient à arrêter le flux est la pression osmotique et elle dépend de la nature du soluté et de la concentration de la solution. À partir de ce point, si la pression exercée est encore plus importante, on observe que le flux s’inverse et le solvant traverse la membrane depuis la solution concentrée vers la solution diluée.

Il faut signaler que le mécanisme par lequel se produit l’osmose ne ressemble pas à celui du processus d’ultrafiltration, même si on utilise une membrane dans les deux cas. L’osmose se base sur un phénomène de diffusion du solvant dans la membrane, par conséquent, en fonction du type de membrane, une grande variété d’espèces ne peuvent pas la traverser même si leur poids moléculaire est faible.

Grâce à l’osmose inversée, il est possible de séparer, avec une efficacité élevée, un solvant des solutés dissous qu’il comporte, en obtenant des perméats avec une concentration de sels de l’ordre de 1-5 % de la concentration initiale.

Les membranes semi-perméables, qui permettent le passage du solvant de manière sélective en même temps qu’elles retiennent les sels, sont un élément clé dans le processus. À l’origine, elles étaient fabriquées en acétate de cellulose, mais récemment celles en polyamide ont démontré une efficacité supérieure en facilitant le contrôle de la taille du pore et, donc, de la perméabilité.

En général, les membranes d’osmose inversée sont très peu perméables aux ions et aux particules chargées en électricité statique, tandis qu’elles présentent une très faible résistance au passage des gaz dissous (oxygène, dioxyde de carbone, etc.) et aux molécules sans charge électrostatique à poids moléculaire faible.

Un paramètre essentiel au fonctionnement de l’osmose inversée, qui peut supposer une menace pour la productivité et qui doit être étroitement contrôlé, est l’encrassement de la membrane. Cela est dû à plusieurs causes, comme des précipités de sels présents dans l’alimentation et qui dans le concentré peuvent dépasser le produit de solubilité, des sédiments formés par des colloïdes et d’autres particules en suspension, et enfin, la croissance de microorganismes sur la surface de la membrane.

La technique de nettoyage des membranes dépendra de la composition de l’aliment, du type de membrane et de la cause principale de l’encrassement. En général, on alterne des périodes de rinçage des membranes, pendant lesquelles on fait circuler des solutions de nettoyage à grande vitesse à la surface des membranes, avec des périodes où les membranes sont plongées dans des solutions de nettoyage. Ces solutions servent à :

• Supprimer les précipités de sels, une solution acide (d’acide chlorhydrique, phosphorique ou citrique) et des séquestrants comme l’EDTA.
• Supprimer des sédiments et des composés organiques, des solutions alcalines combinées à des substances liquéfiantes.
• Supprimer les microorganismes, les solutions de chlore et dérivés du chlore qui permettent de stériliser les membranes.

Un bon programme de nettoyage des membranes prolonge leur durée de vie utile et dans la majorité des cas il convient de mettre en place un processus de prétraitement de l’aliment, dans lequel il est recommandé d’inclure une filtration suivie d’une ultrafiltration.