Comment fonctionne le système RO et qu'en est-il de la contamination de la membrane RO ?

25 juillet 2022     Posté par :

L'osmose inverse, également connue sous le nom de RO (osmose inverse), est une technologie de séparation membranaire très avancée et efficace qui utilise la différence de pression entre les deux côtés de la membrane comme force motrice pour réaliser la séparation et la filtration membranaires.

Fondamentaux et avantages de l'osmose inverse

Une membrane d'osmose inverse est le composant central pour réaliser la technologie d'osmose inverse, qui est une membrane semi-perméable artificielle avec certaines caractéristiques, faite de matériau polymère, simulant un matériau de membrane semi-perméable biologique.

L'osmose inverse, également connue sous le nom d'osmose inverse, est une opération de séparation par membrane qui sépare un solvant d'une solution aqueuse en utilisant la différence de pression comme force motrice et est le processus de filtration de l'eau des impuretés. C'est ce qu'on appelle l'osmose inverse car c'est dans le sens opposé à l'osmose naturelle.

Le principe technique est d'appliquer une pression sur un côté de la membrane sous une pression osmotique supérieure à celle de la solution, et lorsque la pression dépasse sa pression osmotique, le solvant s'infiltre dans la direction opposée, laissant ces substances et l'eau. Le solvant obtenu du côté basse pression de la membrane est appelé le perméat ; la solution concentrée obtenue côté haute pression est appelée concentré.

Si l'eau de mer est traitée par osmose inverse, de l'eau douce est obtenue du côté basse pression de la membrane et de la saumure du côté haute pression. Ensuite, vous pouvez créer une pression d'osmose inverse pour atteindre l'objectif de séparation, d'extraction, de purification et de concentration.

L'osmose inverse est une technologie de traitement de l'eau utilisant la séparation membranaire, qui est une méthode physique de filtration à flux croisés. Ses avantages sont les suivants.

Réduction des coûts d'exploitation à température ambiante, en s'appuyant sur la pression de l'eau comme force motrice.

Pas de grande quantité de déchets acides et alcalins, ne polluant pas l'environnement.

Système simple, utilisation facile et haut degré d'automatisation.

Une large gamme d'adaptations à la qualité de l'eau brute et à la qualité stable de l'eau effluente.

Le faible encombrement de l'équipement et la faible charge de travail de maintenance.

Processus de base de traitement de l'eau RO

Tout d'abord, un processus de traitement de première étape

Une fois que le liquide est entré dans le module à membrane, l'eau pure et le liquide de concentration sont évacués. Comparé à d'autres processus de traitement de l'eau par osmose inverse, le processus global est une opération plus pratique et simple, mais présente des limites élevées et ne peut pas répondre aux exigences de qualité de l'eau plus élevées.

Le second est un processus de traitement en plusieurs étapes

Sur la base du processus de traitement en une étape, le liquide est concentré en plusieurs étapes. Comparé au processus de traitement en une étape, le processus est plus complexe et peut répondre aux exigences de qualité de l'eau plus élevées et réaliser le recyclage des ressources en eau.

Troisièmement, est le processus de traitement en une étape en deux étapes

Dans le cas où il est difficile d'utiliser une méthode en une étape pour atteindre les exigences réelles en matière de qualité de l'eau, vous pouvez utiliser le processus de traitement en une étape en deux étapes. Par rapport aux deux processus principaux ci-dessus, l'utilisation de deux processus de traitement en une étape peut prolonger la durée de vie de l'application de la membrane d'osmose inverse et ne nécessite pas trop de main-d'œuvre pour fonctionner, et les coûts de traitement correspondants ont été réduits.

Application de RO dans le traitement de l'eau：

Traitement en profondeur des eaux usées municipales

Dans le traitement en profondeur de la pollution des eaux urbaines, la technologie d'osmose inverse peut conduire à un taux de récupération plus élevé des eaux usées et est plus largement utilisée.

Différents matériaux de membrane d'osmose inverse produisent différents effets de traitement en profondeur de la pollution de l'eau. D'une manière générale, dans le traitement en profondeur de la pollution des eaux urbaines, après le traitement des normes d'égouts résidentiels urbains, les exigences pour la qualité de l'eau traitée sont plus élevées (par exemple, la réutilisation de l'eau), à l'heure actuelle, membrane à fibres creuses en triacétate de cellulose, alcool polyvinylique en spirale membrane composite peut jouer un meilleur effet.

Par rapport aux autres membranes RO, les deux ont un taux de rétention de 100 % des bactéries coliformes fécales, pas plus de 1 degré de chromaticité et un perméat de 1 mg/L à 2 mg/L. Dans le même temps, ces deux matériaux de membrane d'osmose inverse ont un flux d'eau plus élevé et une capacité anti-pollution plus forte.

Traitement des eaux usées industrielles

1) Traitement des ions de métaux lourds

L'application de la technologie de traitement de l'eau par osmose inverse au traitement des eaux usées industrielles est également très efficace, conformément au principe général de conception de l'économie et de la rationalité industrielles, ce qui peut réduire la consommation d'énergie et les coûts d'exploitation ainsi que les difficultés de gestion opérationnelle.

Les unités d'osmose inverse pour le traitement des eaux usées industrielles sont généralement des composants tubulaires ou enroulés à pression interne avec une pression stable d'environ 218 MPa, ce qui est excellent pour la récupération des ions de métaux lourds. Parmi eux, la pression de fonctionnement de l'installation d'osmose inverse basée sur des composants tubulaires à pression interne est stable à 217 MPa, où le taux de récupération du nickel est supérieur à 99 % et le taux de séparation du nickel est compris entre 97,12 % et 97,17 %.

2）Traitement des eaux usées huileuses

D'une manière générale, l'huile dans les eaux usées huileuses existe sous trois formes principales, y compris l'huile émulsionnée, l'huile dispersée et l'huile flottante. En comparaison, les méthodes de traitement de l'huile dispersée et de l'huile flottante sont relativement simples, reposant sur la séparation mécanique, la précipitation et le traitement d'adsorption sur charbon actif, ce qui peut conduire à une réduction significative de la teneur en huile correspondante.

Cependant, l'huile émulsionnée, elle contient des substances organiques, peut jouer le rôle de tensioactifs, et l'huile existe généralement sous forme de particules micrométriques, elle a donc une très grande stabilité, il est difficile de réaliser efficacement et rapidement une séparation eau-huile.

Avec le soutien de la technologie de traitement de l'eau par osmose inverse, il est possible d'obtenir une concentration et une séparation sans détruire l'émulsion, suivies d'une incinération de la concentration, d'un recyclage ou d'un rejet du perméat.

À l'heure actuelle, dans le traitement des eaux usées huileuses, la technologie de traitement de l'eau par osmose inverse est couramment utilisée en combinaison avec d'autres méthodes de traitement pour la prise en compte de l'effet du traitement final et de la qualité des effluents.

Par exemple, DEMUL-B1, un brise-émulsion auto-formulé, a été utilisé pour casser la forte concentration d'eaux usées d'huile de filage O/W, puis la membrane d'osmose inverse OSMONICS SE a été utilisée pour traiter davantage l'échantillon d'eau cassé. Les résultats ont montré que le taux d'élimination de la DCO de l'eau purifiée par le “osmose inverse” le traitement a atteint 99,96% et la teneur en huile était presque indétectable.

Dessalement d'eau saumâtre

Dans le processus de dessalement de l'eau saumâtre, l'introduction de la technologie de traitement de l'eau par osmose inverse peut inhiber efficacement les ions sels inorganiques tels que les ions magnésium et les ions calcium contenus dans l'eau saumâtre, et réaliser l'amélioration de la qualité de l'eau pure.

À ce stade, les exigences des gens pour la qualité de l'eau pure, la méthode de traitement d'origine (ajout d'inhibiteur de tartre dans l'eau saumâtre) est difficile à répondre aux exigences réalistes des gens et l'introduction de la technologie de traitement de l'eau par osmose inverse pour le choix inévitable.

Dans l'opération de dessalement d'eau saumâtre à l'aide d'une usine d'osmose inverse, il est nécessaire de tester régulièrement l'indice SDI, de contrôler strictement le taux de récupération, de faire attention à la différence de pression entre les modules membranaires et de mesurer les changements de production d'eau et de taux de dessalement dans temps réel. En pratique, le taux de dessalement de l'usine d'osmose inverse est supérieur à 96 % et la qualité de l'eau dessalée est conforme aux normes d'eau potable domestique de la Chine.

Comment traiter la contamination de la membrane RO

La contamination de la membrane fait référence aux changements irréversibles causés par l'adsorption et le dépôt de particules, de particules colloïdales ou de macromolécules de soluté dans le liquide en contact avec la membrane en raison d'une interaction physique ou chimique avec la membrane ou de la concentration de certains solutés à la surface de la membrane dépassant leur solubilité et leurs effets mécaniques sur la surface de la membrane ou les pores de la membrane, entraînant la réduction de la taille des pores de la membrane ou leur blocage, entraînant une diminution significative du flux de la membrane et des caractéristiques de séparation.

Contamination microbienne

1) Les causes de formation

La contamination microbienne fait référence à l'accumulation de micro-organismes à l'interface membrane-eau, affectant ainsi les performances du système.

Ces micro-organismes utilisent la membrane d'osmose inverse comme support pour se reproduire et se développer avec les sels nutritifs dans la section d'eau concentrée de l'osmose inverse, formant une couche de biofilm à la surface de la membrane d'osmose inverse, entraînant une augmentation rapide de la différence de pression entre l'eau d'entrée et de sortie du système d'osmose inverse, une diminution rapide de la production d'eau et du taux de dessalement, et la contamination de l'eau produite.

Les biofilms microbiens peuvent dégrader les polymères membranaires ou d'autres composants de l'unité d'osmose inverse directement (par l'action enzymatique) ou indirectement (par l'action locale du pH ou du potentiel de réduction), entraînant une durée de vie raccourcie de la membrane et des dommages à l'intégrité structurelle de la membrane, voire une défaillance majeure du système.

2) Méthodes de contrôle

La pollution biologique peut être contrôlée par une désinfection continue ou intermittente de l'eau entrante. L'eau brute de la surface et du sous-sol peu profond doit être mise en place un dispositif de dosage de stérilisation, des biocides de type chlore, la quantité de dosage généralement à la teneur en chlore résiduel de l'eau entrante > 1 mg / L prévaudra.

Contamination chimique

1) Les causes de formation

La pollution chimique courante est le dépôt de tartre de carbonate à l'intérieur de l'élément membranaire, dans la plupart des cas, il s'agit d'un mauvais fonctionnement, d'un système de dosage d'inhibiteur de tartre imparfait, d'une interruption du dosage d'inhibiteur de tartre dans le processus de fonctionnement, etc.

S'il n'est pas trouvé à temps, la pression de fonctionnement sera augmentée, la différence de pression sera augmentée et le taux de production d'eau sera diminué en quelques jours, si l'inhibiteur de tartre sélectionné ne correspond pas à la qualité de l'eau ou à la quantité de dosage n'est pas suffisant, le phénomène d'entartrage à l'intérieur de l'élément membranaire se produira également, l'entartrage plus léger à l'intérieur de l'élément membranaire peut être restauré par un nettoyage chimique, mais dans les cas graves, cela entraînera également la mise au rebut de certains éléments membranaires avec une pollution grave.

2）Méthode de contrôle

Pour éviter le tartre dans l'élément membranaire, sélectionnez tout d'abord l'inhibiteur de tartre à osmose inverse adapté à la qualité de l'eau du système et déterminez la meilleure quantité de dosage.

Deuxièmement, renforcez la surveillance du système de dosage, portez une attention particulière aux modifications subtiles des paramètres de fonctionnement et recherchez les causes des anomalies dans le temps.

De plus, la plupart des raisons de la teneur élevée en Fe3+ dans l'eau sont dues au système de tuyauterie. Par conséquent, la tuyauterie du système, y compris la tuyauterie de source d'eau, adopte autant que possible une tuyauterie en plastique revêtue d'acier pour réduire la teneur en Fe3+.

Matières particulaires en suspension et pollution colloïdale

1) Causes de formation

Les particules en suspension et les colloïdes sont les principales substances qui encrassent la membrane d'osmose inverse et sont la principale cause de SDI (indice de densité des boues) dépassant la norme dans l'effluent.

La composition des particules en suspension et des colloïdes varie également considérablement en raison des différentes sources d'eau et des différentes régions. Habituellement, les principaux composants des eaux de surface non contaminées et des eaux souterraines peu profondes sont les bactéries, l'argile, la silice colloïdale, les oxydes de fer, les produits d'acide humique et les coagulants artificiellement floculants (tels que les sels de fer, les sels d'aluminium, etc.) dans le système de prétraitement. .

De plus, la formation de précipitations par la combinaison de polymères chargés positivement dans l'eau brute et d'inhibiteurs de tartre chargés négativement dans le système d'osmose inverse est également l'une des causes d'une telle pollution.

2）Méthode de contrôle

Lorsque la teneur en matières en suspension dans l'eau brute est >70mg/L, la méthode de prétraitement de coagulation, clarification et filtration sont généralement utilisées ; lorsque la teneur en matières en suspension dans l'eau brute est <70mg/L, la méthode de prétraitement de coagulation et de filtration est généralement utilisée ; lorsque la teneur en matières en suspension dans l'eau brute est <10mg/L, la méthode de prétraitement de filtration directe est généralement utilisée.

De plus, la microfiltration ou l'ultrafiltration est un moyen efficace récemment apparu de traitement membranaire de la turbidité et des matières organiques non dissoutes, qui peut éliminer toutes les matières en suspension, les bactéries, la plupart des colloïdes et les matières organiques non dissoutes, et constitue un processus de prétraitement plus idéal. pour système d'osmose inverse.

Précautions pour l'application RO

Dans la technologie d'osmose inverse dans le processus d'applications de traitement de l'eau, la filtration nécessaire des eaux usées doit être effectuée. La filtration est la base du fonctionnement de la technologie RO, et le processus de filtration doit être strictement contrôlé pour éviter que des impuretés ne pénètrent dans le système RO mélangées à de l'eau pour protéger la membrane de perméat et l'équipement, améliorer le débit d'eau et réduire les risques de corrosion.

L'appareil d'osmose inverse doit être rincé régulièrement, en particulier pour le nettoyage du tartre, afin de maintenir les bonnes performances de la membrane semi-perméable et de prolonger la durée de vie de l'appareil.

Lorsqu'elle n'est pas utilisée, l'unité d'osmose inverse est affectée par l'accumulation d'eaux usées, qui peuvent engendrer des micro-organismes. Par conséquent, il doit être rincé et désinfecté pendant les temps d'arrêt de l'unité, et la température pendant les temps d'arrêt doit être bien réglée pour protéger la membrane d'osmose inverse.

Les opérateurs doivent respecter strictement les procédures de fonctionnement et les spécifications de fonctionnement, améliorer en permanence leur qualité professionnelle et vérifier soigneusement l'appareil avant utilisation pour éviter d'endommager l'appareil en raison d'erreurs de l'opérateur, afin de s'assurer que l'appareil peut fonctionner normalement et évacuer les eaux usées. le traitement fonctionne sans problème.