Quelles sont les différentes méthodes de technologie de prétraitement avant d'exploiter une usine d'osmose inverse ?

La pression de perméat de l'usine d'osmose inverse est fonction de la concentration de sel ou de matière organique contenue dans l'eau, plus la teneur en sel est élevée, plus la pression de perméat augmentera, la pression nette diminuera et la production d'eau sera réduite.

Si la pression de l'eau d'alimentation reste inchangée, la perméabilité au sel est proportionnelle à la différence de concentration en sel entre les côtés avant et arrière de la membrane d'osmose inverse.

Plus la teneur en sel de l'eau d'alimentation est élevée, plus la différence de concentration est importante et plus la perméabilité au sel est élevée, ce qui entraîne une diminution du taux de dessalement.

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Pour le même système, la teneur en sel de l'eau d'alimentation est différente, et la pression de fonctionnement et la conductivité de l'eau du produit diffèrent également, pour chaque augmentation de 100 ppm de la teneur en sel de l'eau d'alimentation, la pression de l'eau d'alimentation doit être augmentée d'environ 0,007 MPa, tandis que le la conductivité de l'eau produite augmente également en conséquence en raison de l'augmentation de la concentration.

Les matières en suspension dans l'eau sont les matières qui restent à la surface du matériau filtrant pendant que l'eau est filtrée, le composant particulaire constituant le corps principal.

La teneur élevée en matières en suspension entraînera bientôt un colmatage important du système d'osmose inverse et de nanofiltration, affectant le rendement en eau du système et la qualité de l'eau produite.

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Tous les types d'installations d'osmose inverse ont une plage de pH autorisée et la valeur du pH de l'eau d'alimentation n'a pratiquement aucun effet sur la production d'eau. mais même dans la plage autorisée, la valeur du pH a une grande influence sur le taux de dessalement.

La valeur du pH a un effet direct sur la forme des impuretés dans l'eau d'alimentation, par exemple, le taux de rétention des matières organiques dissociables diminue avec la diminution de la valeur du pH. Le taux de récupération a une grande influence sur la perte de charge de chaque section.

À condition que le débit total d'eau d'alimentation soit maintenu à un certain niveau, le taux de récupération augmente et la chute de pression totale diminue en raison de la réduction du débit d'eau concentrée circulant du côté haute pression de l'inverse usine d'osmose.

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Le taux de récupération diminue et la chute de pression totale augmente, et le fonctionnement réel montre que même un petit changement du taux de récupération, tel que 1 %, entraînera un changement d'environ 0,02 MPa dans la différence de pression totale.

Comme le CO₂ dissous dans l'eau est influencé par la valeur du pH, il existe sous forme de CO₂ gazeux lorsque la valeur du pH est faible et peut facilement traverser la membrane d'osmose inverse, de sorte que le taux de dessalement est faible lorsque le pH est faible, et le dessalement taux augmente progressivement.

Lorsque le pH augmente et que le CO₂ gazeux est converti en ions CO3⁻ et CO3²⁻, le taux de dessalement atteint son maximum lorsque le pH est compris entre 7,5 et 8,5.

L'effet du taux de récupération sur la conductivité de l'eau produite dépend de la quantité de perméation de sel et de la quantité d'eau produite.

Quelles sont les caractéristiques de la technologie de prétraitement avant l'installation d'osmose inverse ?

Afin d'améliorer les performances opérationnelles du système d'osmose inverse, certains des agents suivants peuvent être ajoutés à l'eau d'alimentation : acides, bases, biocides, inhibiteurs de tartre et dispersants.

♦ Ajouter de l'acide – empêcher la mise à l'échelle

De l'acide chlorhydrique (HCl) et de l'acide sulfurique (H2SO4) peuvent être ajoutés à l'eau d'alimentation pour réduire le pH. l'acide sulfurique est moins cher, ne fume pas et ne corrode pas les composants métalliques environnants, et la membrane a un taux d'élimination des ions sulfate plus élevé que les ions chlorure, de sorte que l'acide sulfurique est plus couramment utilisé que l'acide chlorhydrique.

L'acide sulfurique de qualité industrielle sans autres additifs convient à une utilisation par osmose inverse et est disponible en deux concentrations, 20 % et 93 %. L'acide sulfurique à 93% est également connu sous le nom d'acide sulfurique 66 BoM. Des précautions doivent être prises lors de la dilution de l'acide sulfurique à 93 %, car la chaleur peut élever la température de la solution à 138 °C lors de la dilution à 66 %.

Assurez-vous d'ajouter lentement l'acide à l'eau sous agitation pour éviter une ébullition localisée de la solution aqueuse. L'acide chlorhydrique est utilisé principalement lorsqu'un entartrage au sulfate de calcium ou au sulfate de strontium est susceptible de se produire.

L'utilisation d'acide sulfurique augmente la concentration d'ions sulfate dans l'eau d'alimentation par osmose inverse, ce qui conduit directement à une tendance accrue à l'entartrage du sulfate de calcium. L'acide chlorhydrique de qualité industrielle (sans additifs) est très facile à acheter et l'acide chlorhydrique commercial en contient généralement 30 à 37 %.

L'objectif principal de l'abaissement du pH est de réduire la tendance à l'entartrage du carbonate de calcium dans l'eau concentrée RO, c'est-à-dire de réduire l'indice de Langley (LSI), qui est la saturation du carbonate de calcium dans l'eau saumâtre à faible salinité et indique le potentiel de carbonate de calcium l'entartrage ou la corrosion.

Dans la chimie de l'eau par osmose inverse, le LSI est un indicateur important pour déterminer si l'entartrage du carbonate de calcium se produira. Lorsque le LSI est négatif, l'eau corrode les tuyaux métalliques, mais aucun dépôt de carbonate de calcium ne se forme. Si le LSI est positif, l'eau n'est pas corrosive, mais l'entartrage du carbonate de calcium se produira.

LSI est le pH de la saturation en carbonate de calcium moins le pH réel de l'eau. la solubilité du carbonate de calcium diminue avec l'augmentation de la température (c'est ainsi que se forme le tartre dans les bouilloires) et diminue avec l'augmentation du pH, la concentration en ions calcium, c'est-à-dire l'alcalinité.

La valeur LSI peut être ajustée en injectant de l'acide (généralement de l'acide sulfurique ou chlorhydrique) dans l'eau d'alimentation par osmose inverse, c'est-à-dire en abaissant le pH. La valeur LSI recommandée pour l'eau concentrée par osmose inverse est de 0,2 (indiquant une concentration de 0,2 unités de pH en dessous de la concentration de saturation du carbonate de calcium).

Les inhibiteurs de tartre polymères peuvent également être utilisés pour empêcher la précipitation du carbonate de calcium, et certains fournisseurs d'inhibiteurs de tartre affirment que leurs produits peuvent atteindre des LSI aussi élevés que +2,5 (une conception plus conservatrice est un LSI de +1,8) dans l'eau concentrée par osmose inverse.

♦ L'ajout d'alcali – augmenter le taux de suppression

L'addition d'alcali est moins utilisée dans l'osmose inverse primaire. Le seul agent alcalin généralement utilisé est l'hydroxyde de sodium (NaOH), facile à se procurer et soluble dans l'eau. L'hydroxyde de sodium de qualité industrielle sans autres additifs est généralement suffisant à cette fin.

L'hydroxyde de sodium commercial est disponible en 100% de soude en flocons, ainsi qu'en 20% et 50% de soude liquide. Des précautions doivent être prises lors de l'ajout d'alcali pour augmenter le pH. Un pH accru augmente le LSI et diminue le carbonate de calcium et la solubilité du fer et du manganèse.

L'application la plus courante pour l'ajout d'alcali est l'usine d'osmose inverse secondaire. Dans une usine d'osmose inverse à deux étages, l'eau produite par l'osmose inverse primaire est fournie à l'osmose inverse secondaire sous forme d'eau brute.

Le RO secondaire “polit” l'eau produite par l'osmose inverse primaire et l'eau produite par l'osmose inverse secondaire peuvent atteindre 4 MΩ. Il y a quatre raisons d'ajouter de l'alcali à l'eau d'alimentation d'osmose inverse secondaire.

① Au-dessus de pH 8,2, tout le dioxyde de carbone est converti en ions carbonate, qui peuvent être éliminés par osmose inverse. Et le dioxyde de carbone lui-même est un gaz, qui entrera librement dans l'eau produite par OI avec le perméat, provoquant une charge excessive sur le traitement de polissage du lit d'échange d'ions en aval.

② Certains composants du COT sont plus facilement éliminés à pH élevé.

③ La solubilité et le taux d'élimination de la silice sont plus élevés à pH élevé (en particulier au-dessus de 9).

④ L'élimination du bore est également plus élevée à un pH élevé (en particulier au-dessus de 9).

Il existe un cas particulier d'application d'addition alcaline, souvent appelée procédé HERO (High-Efficiency Reverse Osmosis System), qui ajuste le pH de l'eau d'alimentation à 9 ou 10.

L'osmose inverse primaire est utilisée pour traiter l'eau saumâtre, qui peut avoir des problèmes de contamination (par exemple, dureté, alcalinité, fer, manganèse, etc.) à pH élevé. Le prétraitement utilise généralement un système de résine cationique faiblement acide et une unité de dégazage pour éliminer ces contaminants.

♦ Agent de déchloration – Éliminer le chlore résiduel

Le chlore libre dans l'eau d'alimentation RO et NF doit être réduit à moins de 0,05 ppm pour répondre aux exigences des membranes composites en polyamide. Il existe deux méthodes de prétraitement pour l'élimination du chlore, l'adsorption sur charbon actif granulaire et l'utilisation d'agents réducteurs tels que le sulfite de sodium.

Les filtres à charbon actif sont généralement utilisés dans les petits systèmes (50-100 GPM), où le coût d'investissement est plus raisonnable. Il est recommandé d'utiliser du charbon actif de haute qualité lavé à l'acide et traité pour éliminer la dureté et les ions métalliques, et la teneur en fines doit être très faible, sinon cela polluera la membrane.

Le média filtrant à charbon nouvellement installé doit être complètement trempé jusqu'à ce que la poudre de charbon soit complètement éliminée, ce qui prend généralement plusieurs heures, voire plusieurs jours. Nous ne pouvons pas compter sur un filtre de sécurité de 5 μm pour protéger la membrane d'osmose inverse de la contamination par des fines de carbone.

L'avantage des filtres à charbon est qu'ils éliminent les matières organiques susceptibles de contaminer la membrane et sont plus fiables pour le traitement de tous les affluents que l'ajout de produits chimiques.

Cependant, l'inconvénient est que le carbone peut devenir une source d'alimentation pour les micro-organismes, reproduisant des bactéries dans le filtre à charbon, avec pour résultat qu'il provoque une contamination biologique de la membrane d'osmose inverse.

Le bisulfite de sodium (SBS) est l'agent réducteur typique choisi pour les grandes installations d'osmose inverse. Le métabisulfite de sodium solide est dissous dans l'eau pour faire une solution avec une pureté commerciale de métabisulfite de sodium de 97,5 à 99 % et une période de stockage à sec de 6 mois.

La solution SBS est instable dans l'air et réagit avec l'oxygène. La période d'utilisation recommandée est donc de 3 à 7 jours pour une solution à 2 % et de 7 à 14 jours pour une solution à moins de 10 %. Théoriquement, 1,47 ppm de SBS (ou 0,70 ppm de bisulfite de sodium) peuvent réduire 1,0 ppm de chlore.

La conception prend en compte le facteur de sécurité du système d'eau saumâtre industriel et fixe l'ajout de SBS à 1,8-3,0 ppm pour 1,0 ppm de chlore. l'orifice d'injection de SBS doit être en amont de l'élément membranaire et la distance de réglage doit être telle qu'il y ait un temps de réaction de 29 secondes avant d'entrer dans l'élément membranaire. Un dispositif d'agitation en ligne approprié (agitateur statique) est recommandé.

♦ Filtre multimédia

Une méthode courante d'élimination des solides en suspension de l'eau est la filtration multimédia. Les filtres multimédias sont recouverts d'anthracite, de sable de quartz, de grenat finement broyé ou d'autres matériaux comme lit.

La couche supérieure du lit est constituée de matériaux légers et grossiers, tandis que les matériaux les plus lourds et les plus fins sont placés au fond du lit.

Le principe est la filtration en profondeur – les plus grosses particules dans l'eau sont éliminées dans la couche supérieure et les plus petites particules sont éliminées dans la partie plus profonde du média filtrant.

Le processus d'exploitation de l'usine d'osmose inverse RO nécessite une attention particulière à plusieurs points

1, l'hydrolyse de la membrane d'acétate de cellulose est facile à détériorer les performances du dispositif d'osmose inverse, pour cette raison, la valeur du PH de l'eau doit être strictement contrôlée, la valeur du PH de l'eau d'alimentation doit être maintenue à 5-6, tandis que la membrane composite peut fonctionner sous la gamme d'eau d'alimentation PH3-PH11.

2, lorsque la quantité d'hypochlorite de sodium injectée est insuffisante et que le chlore libre dans l'eau d'alimentation ne peut pas être mesuré, la boue se produira sur le module à membrane de l'unité d'osmose inverse et la différence de pression de l'unité d'osmose inverse augmentera.

Mais pour les membranes composites et les membranes en polyamide, la quantité de chlore libre entrant dans le module membranaire doit être strictement contrôlée, le dépassement de la valeur spécifiée entraînera l'oxydation et la décomposition de la membrane.

3, si la valeur FI dépasse l'alimentation en eau standard de l'usine d'osmose inverse en tant qu'eau d'alimentation, la surface du module de membrane sera attachée à la saleté, elle doit donc être nettoyée pour enlever la saleté.

4, un débit d'eau d'alimentation excessif détériorera le composant de la membrane à l'avance, de sorte que le débit d'eau d'alimentation ne doit pas dépasser la valeur standard de conception. De plus, le débit d'eau concentrée doit éviter autant que possible d'être inférieur à la valeur standard de conception.

Le fonctionnement dans des conditions où le débit d'eau concentrée est trop faible entraînera un débit irrégulier dans le récipient sous pression du dispositif d'osmose inverse et précipitera l'encrassement du module à membrane en raison d'une concentration excessive.

5, La pompe à haute pression de l'installation d'osmose inverse peut entraîner un dysfonctionnement de l'unité même en cas d'interruption de fonctionnement très courte.

6, la pression d'entrée de l'osmose inverse doit être maintenue avec une marge appropriée, sinon le taux de dessalement sera réduit en raison du manque de compactage approprié.

7, l'usine d'osmose inverse est arrêtée lorsque l'application d'eau d'alimentation à basse pression remplace l'eau dans l'unité d'osmose inverse. Ceci afin d'éviter la précipitation de silice lors de l'arrêt (en hiver lorsque la température de l'eau baisse).

8, il faut faire attention à la validité de la pression du filtre de précision. La raison de la forte augmentation de la différence de pression est principalement la fuite de la turbidité du filtre de précision. Au contraire, la raison de la forte diminution de la différence de pression est la rupture de l'élément filtrant de précision et le desserrage de la vis de fixation de l'élément filtrant de précision, etc.

9, lorsque la différence de pression entre l'entrée et la sortie de l'installation d'osmose inverse dépasse la norme, cela signifie que la surface de la membrane a été contaminée ou que le débit d'eau d'alimentation est supérieur à la valeur de conception. Si le problème de pression différentielle ne peut pas être résolu par le réglage du débit, la surface de la membrane doit être nettoyée.

10, En été, lorsque la température de l'eau d'alimentation est élevée, le débit d'eau produite est trop important et il faut parfois réduire la pression de fonctionnement, ce qui entraînera une diminution de la qualité de l'eau produite. Afin d'éviter cela, le nombre de composants de la membrane peut être réduit, tandis que la pression de fonctionnement est toujours maintenue à un niveau élevé.