Comment augmenter le taux de récupération d’une membrane ro industrielle ?
Dans les projets de traitement d’eau, le taux de récupération est un paramètre couramment discuté. Il s'agit de la proportion d'eau d'alimentation qui est transformée en eau de produit (perméat). Il s’agit d’un indicateur important pour évaluer l’efficacité et la rentabilité des systèmes industriels à membrane RO. Alors, comment améliorer le taux de récupération dans les projets de traitement de l’eau ?
1.Quel est le taux de récupération d’un système RO ?
Le taux de récupération fait référence au pourcentage d'eau d'alimentation (après prétraitement) qui est convertie en eau de produit (perméat) dans un système d'osmose inverse (OI).
- Taux de récupération du système Y (%) = (Débit d'eau produit / Débit d'eau d'alimentation) × 100 %
Le taux de récupération d’un projet de traitement d’eau est étroitement lié aux taux de récupération des modules suivants :
① Taux de récupération d'un seul élément de membrane RO : Ceci est déterminé par le fabricant. Par exemple, elle se situe généralement autour de 15 % pour les membranes d’eau saumâtre et de 10 % pour les membranes d’eau de mer. Pour un élément de membrane RO standard de 40 pouces (1 pouce = 2,54 cm), il n'est généralement pas recommandé que le taux de récupération opérationnel réel dépasse 18 % (sauf pour les systèmes RO à deuxième passage, où il ne dépasse généralement pas 30 %).
② Taux de récupération en un seul passage d'un système RO : Il s'agit du taux de récupération d'un seul passage, c'est-à-dire l'eau produite d'un passage divisée par l'eau d'alimentation de ce passage. Elle est déterminée par la configuration et la disposition des éléments membranaires.
③ Taux de récupération global du système Y d'un système RO : Il s'agit du taux de récupération total pendant le fonctionnement réel. Il est influencé à la fois par le taux de récupération en un seul passage et par le taux de réutilisation du concentré (saumure), et il s'agit du paramètre de récupération le plus couramment pris en compte dans la conception et l'exploitation du système.
2. Comment améliorer le taux de récupération du système d'une unité RO ?
① Augmenter le nombre d'étapes membranaires pour améliorer la récupération
Le concentré déchargé du premier étage membranaire peut être directement introduit dans le deuxième étage pour un traitement ultérieur. Les configurations à plusieurs étages (telles que les systèmes à trois ou quatre étages) peuvent atteindre des taux de récupération plus élevés.
Dans un système RO par étapes, l’étage en amont gère généralement un débit plus important que l’étage en aval ; par conséquent, le nombre d'éléments membranaires dans la première étape est généralement plus grand que dans les étapes suivantes.
À mesure que le nombre d’étapes RO augmente, le facteur de concentration du concentré augmente également. Par exemple, à 50 % de récupération du système, le facteur de concentration est d'environ 2 ; à 75 % de récupération, il passe à environ 4 ; et à 80 % de récupération, il atteint environ 5.
En raison de la polarisation des concentrations au sein du système membranaire, la salinité près de la surface de la membrane augmente considérablement. En conséquence, l'encrassement peut se produire plus rapidement que prévu car l'eau d'alimentation se concentre progressivement. Dans les applications de dessalement d’eau saumâtre, la récupération est généralement comprise entre 50 et 80 %. Cependant, le choix final de récupération dépend des conditions d'exploitation, des caractéristiques de l'eau brute et d'autres facteurs de conception. Définir un taux de récupération trop élevé peut augmenter le risque d'entartrage et d'encrassement.
Note:L'extension de la longueur du boîtier de membrane peut également augmenter le nombre d'éléments de membrane en série. Cependant, des récipients sous pression trop longs peuvent entraîner une pression insuffisante au niveau des derniers éléments et une réduction du flux, affectant négativement la récupération globale du système. Dans le même temps, les boîtiers plus longs nécessitent une pression d'alimentation plus élevée, ce qui entraîne une consommation d'énergie accrue.
② Améliorer la récupération grâce à la recirculation du concentré
La recirculation du concentré fait référence au renvoi d'une partie du flux de concentré du système RO vers l'entrée de la pompe haute pression (avec ou sans prétraitement supplémentaire, ce qui fait une différence significative). Après avoir été mélangé à l'eau d'alimentation, il rentre dans le système membranaire pour un traitement ultérieur par osmose inverse. Il s'agit d'une méthode efficace pour améliorer la récupération du système, particulièrement adaptée aux systèmes ayant une capacité de production relativement faible où le débit ne peut pas utiliser pleinement les longs récipients à membrane (par exemple, les récipients sous pression de 12 mètres).
Les stratégies de recirculation courantes comprennent :
- Recirculation partielle du concentré RO de premier passage vers le réservoir d'eau brute
- Recirculation complète du concentré RO de deuxième passage vers le réservoir d'eau brute
- Eau de rinçage des électrodes EDI recyclée vers le réservoir de perméat RO de deuxième passage ou en amont du système RO de deuxième passage
Cependant, la recirculation du concentré augmente la concentration de polluants à l'entrée de l'alimentation, ce qui augmente le risque de tartre et d'encrassement dans le système OI. Par conséquent, un contrôle opérationnel strict et une gestion du système sont essentiels. Sur la base de l'analyse de la qualité de l'eau brute, il est nécessaire de concevoir correctement le prétraitement, les taux de récupération, la température de fonctionnement et d'autres paramètres du système.
Il est fortement déconseillé d’augmenter la récupération du système simplement en ajustant les ouvertures et les rapports des vannes d’alimentation/concentré sans tenir compte de la conception appropriée. Un tel fonctionnement inapproprié peut accélérer l’encrassement de la membrane et entraîner de graves dommages au système.
Note:Lorsqu'aucune recirculation du concentré n'est appliquée, la relation entre la récupération des éléments membranaires et la récupération du système suit généralement les corrélations de conception standard.
