Comment réduire les dommages chimiques aux membranes RO dans les systèmes RO

Dans l'article précédent, nous avons présenté les dommages physiques pouvant survenir aux membranes RO pendant le fonctionnement du système, ainsi que les méthodes permettant d'éviter de tels dommages. Un bon fonctionnement peut contribuer à prolonger la durée de vie des membranes.

Les « dommages chimiques » font référence aux dommages causés aux éléments de la membrane RO par des actions chimiques. Certains types de dommages chimiques détruiront directement la couche de dessalement de la membrane. Une fois que cela se produit, il s’agit d’un dommage irréversible et permanent, et la seule solution est de remplacer les éléments de la membrane RO. D'autres types de dommages chimiques peuvent être atténués grâce à un nettoyage chimique afin de restaurer dans une certaine mesure les performances de la membrane.

1.1

La couche de dessalement des éléments de la membrane RO peut être endommagée par des substances oxydantes fortes telles que le chlore résiduel et d'autres halogènes. Lorsqu'un excès d'hypochlorite de sodium est ajouté à l'eau brute, mais qu'un agent réducteur insuffisant est dosé avant le système RO, le chlore résiduel pénètre dans le système RO et provoque des dommages oxydatifs aux éléments membranaires.

1.2

Si le filtre à charbon actif est utilisé trop longtemps, sa capacité d'adsorption diminue ou s'il fonctionne au-delà du débit prévu, le chlore résiduel peut passer à travers et pénétrer dans le système RO, provoquant des dommages par oxydation des éléments de la membrane.

1.3

Lorsque l'UF (ultrafiltration) et l'OI partagent le même système de nettoyage chimique et les mêmes canalisations, si de l'hypochlorite de sodium est utilisé pour le nettoyage de l'UF et que les canalisations ne sont pas soigneusement rincées ou remplacées, la solution de nettoyage résiduelle peut pénétrer dans le système RO et provoquer une oxydation de la membrane.

1.4

Un dosage incorrect de produits chimiques oxydants puissants ou l'utilisation de produits chimiques non qualifiés (tels que des-antitartres de mauvaise qualité ou des biocides non-conformes non-oxydants) peuvent entraîner la pénétration de ces produits chimiques dans le système OI par les dispositifs de dosage et les canalisations, provoquant une oxydation ou une contamination des éléments de la membrane.

1.5

L'utilisation de produits chimiques oxydants puissants lors du nettoyage chimique (par exemple, l'utilisation par erreur d'hypochlorite de sodium pour nettoyer les membranes RO) peut directement entraîner la mise au rebut de l'ensemble des éléments de la membrane RO, entraînant des pertes économiques importantes.

1.6

L'utilisation d'eau contenant du chlore résiduel (comme l'eau du robinet) pour un rinçage à basse-pression peut également provoquer des dommages d'oxydation continus. Par exemple, dans un projet, les membranes RO ont connu une baisse du rejet de sel à 90 % en seulement deux semaines grâce au rinçage à l'eau du robinet.

Lorsque l'eau d'alimentation RO contient une grande quantité de colloïdes ou de matières organiques, la valeur SDI dépassera considérablement la norme, ce qui entraînera une augmentation rapide de la différence de pression des filtres à cartouche et un remplacement fréquent. Lorsque des colloïdes ou des matières organiques s'infiltrent dans le système RO, ils seront retenus par les éléments membranaires de l'étage avant, provoquant une augmentation de la pression différentielle, une augmentation notable de la pression d'alimentation et une diminution du débit de perméat.

Étant donné que la matière organique peut fournir des nutriments nécessaires à la croissance microbienne, l’encrassement organique peut également entraîner une contamination bactérienne et microbienne ultérieure.

Dans des conditions de température appropriées (20 à 35 degrés) et un apport suffisant en nutriments, les bactéries et les micro-organismes peuvent se reproduire et se développer très rapidement, montrant une croissance exponentielle. La contamination microbienne se produit généralement au printemps et en été et diminue en hiver.

Dans certains projets, après des incidents d'oxydation, les opérateurs ont peur d'utiliser de l'hypochlorite de sodium et préfèrent surdoser des agents réducteurs à l'entrée de l'osmose inverse pour contrôler les valeurs d'ORP (tout en testant les niveaux de chlore résiduel). Bien que le chlore résiduel puisse répondre aux normes, un excès d’agents réducteurs peut créer des conditions anaérobies qui favorisent la croissance de bactéries anaérobies.

Pour les clients de l’industrie agroalimentaire, la contamination microbienne est très courante. Une fois la contamination survenue, le nombre total de bactéries et des indicateurs tels quePseudomonas aeruginosapeut dépasser les normes, rendant impossible une production normale et affectant sérieusement la qualité de l’eau et l’efficacité de l’usine.

De plus, les systèmes RO dans l'industrie alimentaire sont fréquemment démarrés et arrêtés. Si un rinçage à basse-pression n'est pas effectué après de longues périodes d'arrêt, la matière organique concentrée et les sels inorganiques du côté concentré deviendront des nutriments pour les micro-organismes, conduisant à une croissance microbienne rapide.

Pour réduire l'impact de la contamination microbienne sur les membranes, des membranes RO antisalissure peuvent également être utilisées, telles que la série de membranes antisalissure YIME.

Si un excès de PAM (polyacrylamide) est dosé dans le système de prétraitement et n'est pas entièrement précipité, il peut pénétrer dans le système membranaire. Si un système d'ultrafiltration est présent, il encrasse d'abord le système UF, puis passe à travers le filtre à cartouche et finit par pénétrer dans le système à membrane RO.

Ce type d’encrassement est très difficile à éliminer par les méthodes conventionnelles de nettoyage chimique ou de rinçage. Même si les performances sont partiellement restaurées, elles ne peuvent pas revenir à l'état d'origine des éléments membranaires.

Les surfaces des membranes RO sont chargées négativement et ont tendance à adsorber les cations. Par conséquent, l’utilisation de PAM cationique n’est pas recommandée. Lors de l’utilisation de PAM, le surdosage doit être évité et des tests en pot doivent être effectués pour déterminer le dosage optimal.

Le tartre inorganique est l’un des phénomènes les plus courants dans les systèmes membranaires. Cela se produit généralement au niveau des éléments de membrane d'extrémité-de queue dans le deuxième ou le troisième étage du système RO. En effet, l'eau d'alimentation de ces étapes a déjà été concentrée par les éléments membranaires en amont. Par exemple, lorsque le taux de récupération global est de 75 %, la concentration en sel peut augmenter d'environ quatre fois. Lorsque la concentration d’un certain ion dépasse son produit de solubilité, une mise à l’échelle se produit.

Une fois le tartre effectué, diverses méthodes telles que l'inspection visuelle, l'analyse de la qualité de l'eau brute, les tests de dissolution des acides et des alcalis et l'analyse élémentaire peuvent être utilisées pour déterminer la nature du tartre.

En fonction de la qualité de l'eau d'alimentation, les types possibles de tartre inorganique comprennent le carbonate de calcium, le sulfate de calcium, le sulfate de baryum, le fluorure de calcium, le tartre de silice, etc. Parfois, plusieurs types de tartre peuvent exister simultanément.

Parmi eux, les tartres carbonatés peuvent être nettoyés efficacement à l’aide d’acide chlorhydrique ou d’acide citrique. Cependant, pour les dépôts tels que le sulfate de calcium, le fluorure de calcium et la silice, qui sont très difficiles à éliminer, la plupart des produits de nettoyage montrent une efficacité limitée.