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Chap 5 Osmose Inverse.ppt
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- 2. OSMOSE DIRECTE Si l’onplace dans un récipient divisé en deux compartiments par une membrane semi-perméable, de l’eau pure dans le 1er compartiment et une solution saline dans le 2ème compartiment, l’eau pure tend à traverser la membrane semi-perméable pour diluer la solution saline dans le 2ème compartiment. Ce phénomène est appellé l’osmose directe. Principe de Eau pure Solution saline Eau pure Solution saline Pression osmostique
- 3. OSMOSE INVERSE Si l’onapplique sur le 2ème compartiment une pression supérieure à la valeur de la pression osmotique mesurée dans le cas précédent, l’eau contenue dans la solution saline tend alors à traverser la membrane semi-perméable. On obtient de l’eau osmosée (déminéralisée) dans le 1er compartiment et une solution saline plus concentrée dans le 2ème compartiment. Ce phénomène est appellé osmose inverse. Principe de Eau pure Solution saline Solution saline Eau osmosée P > Pression osmostique
- 4. En pratique, lesmembranes d’osmose inverse utilisées sont des membranes spirales montées dans des tubes de pression. L’osmose inverse est un procédé assurant une production continue d’eau osmosée. Membrane Eau brute Eau brute Concentrat Concentrat Perméat Tube collecteur perméat Espaceur canal concentrat Espaceur canal perméat Membrane semi-perméable La membrane
- 5. Membrane) Canal concentrat Canal perméat Membrane Tubecollecteur du perméat La membrane
- 6. Eau d’alimentation Eau bruteà osmoser. Perméat ou Production Eau osmosée (déminéralisée) produite par l’osmoseur. Concentrat ou rejet Solution saline concentrée rejetée par l’osmoseur généralement à l’égout. Taux de conversion Rapport entre les débits de production (perméat) et d’alimentation, exprimé en %. Généralement entre 50 et 75% selon le type d’osmoseur et la nature de l’eau brute. Terminologie de l’osmoseinverse on alimentati d' Débit perméat de Débit conversion de Taux
- 7. Taux de concentration Rapportentre la salinité du concentrat et celle de l’eau d’alimentation. Taux de passage de sels Rapport entre la salinité du perméat et celle de l’eau d’alimentation, exprimé en %. Taux de rétention de sels Taux de rétention de sels = 100 - Taux de passage de sels Pression de fonctionnement La pression de fonctionnement de l ’osmoseur est de l’ordre de 10 à 20 bar pour une eau brute ne dépassant pas 2 g/litre. Elle peut atteindre 60 bar pour de l ’eau de mer (35 g/litre). Terminologie de l’osmose inverse ) conversion de Taux - (100 100 ion concentrat de Taux
- 8. Température de l’eaud’alimentation La température influence largement les facteurs précédents car elle fait varier la viscosité de l ’eau et donc la perméabilité de la membrane. Le débit de perméat augmente de 2,5 à 3% lors d’une élévation de l’eau d’alimentation de 1°C. Il diminue dans les mêmes proportions lors d’une chute de température de l’eau d’alimentation de 1°C. La température de référence pour les calculs est généralement de 15°C. La température maximale d’utilisation des membranes est de 35°C. Terminologie de l’osmose inverse
- 9. Un certain nombrede facteurs sont préjudiciables à l’utilisation des membranes d’osmose inverse et nécessitent la mise en place d’un prétraitement approprié. Dans tous les cas, une préfiltration de l ’eau sur cartouches est indispensable. Ne pas oublier l ’influence de la température. Facteurs à prendre en compte Paramètre Valeur limite Eau brute Prétraitement si valeur supérieure Dureté (TH) < 0,1 °f Adoucissement ou traitement chimique Teneur en fer < 0,1 mg/litre Déferrisation ou traitement chimique Teneur en Manganèse < 0,1 mg/litre Démanganisation ou traitement chimique Teneur en silice < 20 mg/litre Traitement chimique Teneur en oxydants Non décelable Déchloration Indice de colmatage (fouling index) < 5 Filtration, ultrafiltration
- 10. Les membranes d’osmoseinverse permettent de retenir de l’ordre de 98% de la salinité présente dans l ’eau brute. La conductivité du perméat est généralement comprise entre 10 et 20 µS/cm selon la nature de l ’eau d’alimentation. Cette conductivité est due en grande partie à la présence du CO2 dans l’eau d’alimentation qui traverse la membrane et se retrouve en totalité dans le perméat. Pour les installations de faible débit (inférieurs à 5 m3/h) utilisant un adoucisseur en prétraitement, la connaissance de la dureté suffit généralement au dimensionnement de l’osmoseur. Pour des débits plus importants ou lorsque l’on souhaite obtenir un perméat de composition ionique définie, une analyse détaillée de l’eau brute est nécessaire. Qualité de l’eau osmosée
- 11. 0,0001 Pollens Levures Bactéries Macro mol.organiques Virus Colloïdes Sels dissous 0,001 0,01 0,1 1 10 100 µm Osmose inverse Nanofiltration Ultrafiltration Microfiltration Filtre à sable Seuil de coupure de l’osmose inverse
- 12. Osmoseur sans recirculation Schémade principe d’un osmoseur Eau brute Perméat Concentrat Module Pompe HP Eau brute Perméat Concentrat Module Pompe HP Osmoseur avec recirculation du concentrat Recirculation
- 13. Une membrane d’osmoseinverse permet d ’obtenir un taux de conversion de l’ordre de 15 à 20% (variable selon les types). Pour accroître le rendement de l’osmoseur (surtoût dans le cas des osmoseurs utilisant peu de membranes), une recirculation du concentrat est généralement mise en place. Celle-ci consiste à prélever une fraction du concentrat et à la réinjecter en tête de l’osmoseur. Le taux de recirculation est cependant limité car la recirculation entraîne une baisse de la qualité du perméat et une augmentation des risques de précipitation dans le concentrat. Intérêt et limite de la recirculation
- 14. Eau brute Perméat Concentrat 1erarrangement Pompe HP Recirculation 2ème arrangement Dans cette configuration, le concentrat (rejet) des membranes du 1er arrangement alimente les membranes du 2ème arrangement. Configuration Série / Rejet
- 15. Les membranes d’osmosessont montées dans des tubes de pression encore appelés modules. Plusieurs membranes sont généralement montées dans chaque tube de pression. La configuration du module est une configuration série / rejet. Configuration Série / Rejet Perméat Concentrat Eau brute Joint à lèvre Tampon Bouchon Connecteur Tube perméat Tube de pression Membranes
- 16. Configuration Doubleétage Eau brute Perméat Concentrat 1erétage Pompe HP Recirculation 2ème étage Dans un osmoseur double étage, le perméat produit par le 1er étage alimente le 2ème étage. Le perméat final est ainsi de bien meilleure qualité (voisin du µS/cm si l’on a éliminé le CO2).