Pendant le fonctionnement d'un système d'osmose inverse (RO), des conditions de fonctionnement inappropriées peuvent endommager les éléments de la membrane RO. Certains types de dommages peuvent être restaurés grâce à un nettoyage chimique, tandis que d’autres sont permanents et ne peuvent être réparés. Une fois que des dommages permanents surviennent, la seule solution consiste à remplacer les éléments de membrane RO endommagés.
Généralement, ces types de dommages peuvent être classés en deux catégories : les dommages physiques et les dommages chimiques.
1. Qu’est-ce qu’un dommage physique ?
Les dommages physiques font référence à la destruction de la couche de dessalement de la membrane provoquée par des forces mécaniques ou physiques. Une fois que cela se produit, cela est généralement irréversible et l’élément de membrane endommagé doit être remplacé.
Les types courants de dommages physiques sont les suivants :
1. Rayures causées par des particules solides
1.1 Dommages causés par les particules causés par une défaillance du filtre à cartouche
Lorsque le filtre à cartouche (filtre de sécurité) n'est pas correctement scellé ou lorsque l'élément filtrant fonctionne pendant une longue période sous une pression différentielle élevée et est endommagé, des particules solides peuvent traverser le filtre et pénétrer dans le système RO.
Après avoir été mises sous pression par la pompe haute-pression, ces particules peuvent heurter la surface de la membrane à grande vitesse. Cet impact peut rayer la couche de dessalement à la surface de l'élément de membrane RO, entraînant une baisse significative des performances de rejet du sel. Dans les cas graves, l'élément membranaire peut devenir totalement inutilisable.
Solution:
Inspectez régulièrement l'état d'étanchéité des éléments filtrants à cartouche et évitez de les faire fonctionner pendant de longues périodes sous une pression différentielle excessive.
1.2 Rayures de particules lors du nettoyage chimique
Pendant le processus de nettoyage chimique d'un système RO, si le débit de nettoyage est trop élevé, des particules solides dissoutes ou détachées et des dépôts de tartre peuvent circuler dans le système et rayer la surface de la membrane.
Solution:
Au stade initial du nettoyage chimique, le système doit fonctionner avec un faible débit de circulation. Une fois les contaminants progressivement dissous, le débit peut ensuite être augmenté étape par étape pour améliorer l’efficacité du nettoyage tout en minimisant le risque d’endommagement de la surface de la membrane.
2. Coup de bélier
2.1 Qu'est-ce qu'un coup de bélier ?
Les coups de bélier sont un phénomène provoqué par des changements brusques de pression d'un fluide ou des fluctuations de pression dans une canalisation. Lorsque l’eau s’écoule dans un long pipeline et qu’une vanne en aval est soudainement fermée, l’eau qui coule continue d’avancer en raison de l’inertie. Il en résulte une augmentation rapide de la pression à l’intérieur de la canalisation, créant un choc qui impacte les canalisations et les équipements associés.
L'intensité des coups de bélier est liée au débit dans la canalisation et à la différence de charge (différence de pression entre les deux extrémités de la canalisation). Plus le débit et la différence de pression sont importants, plus la pression d'impact est forte. Dans les cas graves, cela peut entraîner des dommages matériels. Pour cette raison, les systèmes sont généralement équipés de dispositifs de décompression ou de systèmes tampons pour réduire les effets des coups de bélier.
Les coups de bélier ne se limitent pas aux systèmes d’eau. Des phénomènes similaires peuvent se produire dans n’importe quel écoulement de fluide, y compris les liquides, les gaz et les mélanges gaz-liquide, lorsque la pression change rapidement dans un pipeline.
Dans les systèmes RO, des coups de bélier peuvent également se produire si la pompe haute-pression démarre ou s'arrête trop rapidement. La hauteur manométrique d'une pompe RO haute-pression est généralement de 1 MPa ou plus. Si la pompe n'est pas équipée d'un entraînement à fréquence variable (VFD) ou d'un système de démarrage progressif-, des démarrages ou des arrêts soudains- peuvent provoquer des changements rapides de pression. Ces chocs de pression peuvent avoir un impact sur les éléments de la membrane RO et les composants d'étanchéité, endommageant potentiellement les membranes et provoquant une baisse significative des performances de rejet du sel.
Solution:
Lors de l’ouverture ou de la fermeture des vannes, évitez leur fonctionnement rapide. La vitesse d'écoulement dans la canalisation ne doit pas changer brusquement afin de minimiser le risque de coup de bélier.
3. Membrane télescopique
3.1 Formation de l'effet télescopique
Le télescopage de la membrane fait référence à une déformation structurelle d'un élément de membrane d'osmose inverse provoquée par une différence de pression excessive entre le côté alimentation et le côté concentré. Lorsque la pression différentielle dépasse la limite de conception de l'élément membranaire, un glissement peut se produire entre les feuilles membranaires ou entre les feuilles membranaires et le tube de perméat central. Cela conduit à un déplacement axial des couches membranaires à l'intérieur de l'élément.
Lorsqu'une membrane RO fonctionne pendant une longue période sous des différences de pression entre les étages- dépassant 0,35 MPa, l'élément membranaire subit une forte pression dans le sens de l'écoulement (du côté alimentation au côté concentré). En conséquence, une extrémité de l'élément membranaire peut se comprimer vers l'intérieur tandis que l'autre extrémité fait saillie vers l'extérieur.
L'apparence générale ressemble à un télescope étendu, avec une extrémité concave et l'autre convexe, comme le montre la figure ci-dessous.
Dans des conditions normales, les extrémités d'un élément de membrane RO 8040 standard restent plates et structurellement stables, comme le montre la figure ci-dessous.
La figure ci-dessous montre un élément à membrane ultra-basse pression YIME de taille 8040. Comme illustré, les deux extrémités de l'élément sont plates et sans saillie, ce qui indique un élément membranaire dans un état normal. Cette image montre la vue latérale d'un produit à membrane correctement fabriqué.
3.2 Différence de pression pendant le démarrage et l'arrêt du système
Lors du démarrage-d'un système RO, si la vanne de décharge du concentré est ouverte alors que la pompe haute-pression est déjà en marche, la pression du côté concentré peut chuter près de zéro tandis que le côté alimentation maintient toujours une pression relativement élevée. Cette situation peut créer une différence de pression instantanée importante à travers l’élément membranaire.
De même, avant l'arrêt du système, si la vanne de décharge du concentré est ouverte à l'avance alors que la pompe haute-pression fonctionne encore, un choc de pression similaire peut se produire. Un fonctionnement à long-terme dans de telles conditions peut facilement conduire au télescopage de la membrane.
Solution:
Suivez les procédures opérationnelles standard lors du démarrage ou de l'arrêt du système RO et augmentez progressivement la pression d'alimentation pour minimiser l'impact des différences de pression soudaines sur les éléments de la membrane.
4. Contre-pression
La contre-pression fait référence à la pression inverse générée à la sortie ou dans la section aval d'un système. Il décrit généralement une pression agissant à l'opposé du sens d'écoulement du fluide dans une canalisation fermée en raison d'obstacles ou de changements structurels dans le système de tuyauterie. Cela peut également faire référence à une condition de pression à la sortie du système qui est supérieure à la pression atmosphérique locale.
4.1 Contre-pression causée par l'écoulement croisé-entre les systèmes
Lorsque deux systèmes OI ou plus partagent le même collecteur de perméat ou de concentré, un flux croisé-peut se produire si un système n'est pas équipé d'un clapet anti-retour ou si le clapet anti-retour ne ferme pas correctement.
Si un flux croisé-se produit dans le pipeline de perméat, l'unité RO qui ne fonctionne pas peut subir une contre-pression du côté du perméat. Dans cette situation, la pression du côté du perméat peut devenir supérieure à celle du côté du concentré. Un fonctionnement à long-terme dans de telles conditions peut provoquer un délaminage de la couche de dessalement de la membrane.
Si un flux croisé- se produit dans le pipeline de concentré, l'unité OI qui ne fonctionne pas peut rester sous pression, ce qui peut également affecter négativement les éléments membranaires.
Solution:
Installez des clapets anti-retour fiables sur les canalisations de perméat et de concentré pour empêcher le flux inverse entre les systèmes. Inspectez régulièrement l’état d’étanchéité des clapets anti-retour pour garantir leur bon fonctionnement.
4.2 Osmose directe
Dans les systèmes avec une salinité élevée de l'eau d'alimentation, tels que les systèmes de traitement des lixiviats de décharge, les systèmes de réutilisation de la saumure ou les systèmes de récupération des eaux usées, si l'unité OI est arrêtée sans effectuer un rinçage à basse-pression, l'eau à haute salinité-du côté concentré peut ne pas être complètement déplacée.
Dans de telles conditions, non seulement des matières organiques et des sels inorganiques peuvent se déposer à la surface de la membrane, mais une osmose directe peut également se produire.
Après l'arrêt, la salinité du côté du perméat étant relativement faible, l'eau du perméat peut revenir vers le côté concentré à haute salinité en raison de la pression osmotique. Ce sens d’écoulement est opposé au sens normal de production de perméat d’un système RO. L'osmose directe à long-terme peut endommager la structure de la couche de dessalement membranaire et peut même conduire à un délaminage.
Solution:
Après avoir arrêté le système RO, effectuez un rinçage à basse-pression avec de l'eau propre ou de l'eau d'alimentation prétraitée pour remplacer l'eau à haute-salinité du côté concentré. Cela aide à prévenir l’encrassement de la membrane et réduit le risque d’osmose directe.
5. Séchage et fissuration des membranes
5.1 Effet siphon
Si le pipeline de concentré ou le pipeline de perméat n'est pas équipé d'une protection anti-siphon-, un effet de siphon peut se produire pendant le drainage du système. Ce phénomène peut drainer partiellement ou complètement l’eau à l’intérieur du système de membrane RO.
Lorsque les éléments de la membrane restent dans un état pauvre en eau pendant une période prolongée, la surface de la membrane peut se dessécher et se fissurer, entraînant des dommages permanents à la couche de dessalement.
Solution:
Installez des dispositifs anti-siphon ou une protection contre les fuites d'air-dans les canalisations de perméat et de concentré pour éviter le siphonnage. De plus, évitez autant que possible de vider complètement les éléments de membrane pendant l’arrêt de routine du système.
5.2 Erreur humaine ou défaillance du système de contrôle
Le séchage de la membrane peut également se produire en raison d'une erreur de l'opérateur ou d'un dysfonctionnement du système de contrôle. Par exemple, si la vanne de décharge du concentré et la vanne de décharge du perméat sont ouvertes mais pas fermées à temps, les éléments membranaires peuvent rester sans eau pendant une période prolongée, ce qui peut entraîner un séchage et une fissuration.
Il convient de noter que certains éléments de la membrane RO sont fournis secs depuis l'usine et que, dans ce cas, aucun dommage dû au séchage ne se produira avant la mise en service initiale. Cependant, après que la membrane a été hydratée et utilisée pour la première fois, une déshydratation prolongée peut toujours provoquer des fissures et des dommages structurels.
Dans le fonctionnement pratique du système RO, de nombreuses défaillances de membrane ne sont pas causées par le produit membranaire lui-même, mais plutôt par une mauvaise conception du système ou des procédures de fonctionnement incorrectes.
En contrôlant correctement les différences de pression du système, en suivant les procédures de démarrage et d'arrêt standard, en améliorant les performances de prétraitement et en inspectant régulièrement les équipements critiques, il est possible de réduire considérablement les dommages physiques aux membranes RO et de prolonger la durée de vie des éléments de membrane.
Compte tenu de ces défis opérationnels pratiques, YIME intègre des systèmes de contrôle intelligents lors de la conception de solutions de systèmes RO afin de réduire le risque d'erreurs opérationnelles. De plus, lorsque les clients achètent des produits à membrane YIME RO, notre équipe fournit également des conseils techniques professionnels pour garantir une installation et un fonctionnement corrects.
