Technique d’osmose inverse

CHAPITRE 0 : INTRODUCTION GENERALE
0.1. Introduction
0.2. Méthodologie et démarche suivie
0.3. Présentation de l’OCP
CHAPITRE 1 : APERÇU SUR LA TECHNIQUE DE TRAITEMENT DES EAUX DOUCES
1.1. Arrivée d’eau brute
1.2. Filtration
1.2.1.    Filtration bicouche
1.2.2.    Filtre à charbon actif
1.3. Déminéralisation
1.3.1.    Echangeur cationique
1.3.2.    Dégazeur atmosphérique
1.3.3.    Echangeur anionique
CHAPITRE 2 : TECHNIQUE D’OSMOSE INVERSE
2.1. Principe
2.2. Les modules spiraux
2.3. Etapes de fonctionnement d’un osmoseur
2.4. Installation d’osmose inverse
CHAPITRE 3 : ANALYSE DES EAUX
3.1. Besoins en eau
3.1.1.    Besoins en eau brute
3.1.2.    Besoins en eau filtrée, eau potable, et eau désiliciée à Maroc Phosphore 3 et 4
3.2. Caractéristiques des eaux
3.2.1.    Eau brute
3.2.2.    Eau désiliciée
CHAPITRE 4 : DIMENSIONNEMENT
4.1. Site d’implantation
4.2. Qualité de l’eau brute
4.3. Température du design
4.4. Taux de rétention
4.5. Taux de conversion
4.6. Alimentation en eau brute
4.7. Prétraitement
4.7.1.    Injection d’Hypochlorite de sodium (NaOCl)
4.7.2.    Injection de FeCl3
4.7.3.    Injection de séquestrant
4.7.4.    Microfiltration : Filtres à cartouches
4.7.5.    Déchloration
4.8. Design de l’installation d’osmose inverse
4.8.1.    Description du fonctionnement
4.8.2.    Choix des matériaux membranaires
4.9. Configuration
4.9.1.    Système à un seul module
4.9.2.    Système mono-étagère
4.9.3.    Système multi-étager
4.9.4.    La configuration choisie
4.9.5.    Calcul de la pression osmotique
4.9.6.    Choix des dimensions des modules membranaires
4.9.7.    Calcul du flux spécifique
4.9.8.    Calcul de la surface totale active
4.9.9.    Nombre de modules
4.9.10.  Calcul numérique : logiciel ROSA 5.4
CHAPITRE 5 : RECUPERATION D’ENERGIE
5.1. Introduction
5.2. Turbines à récupération d’énergie
5.3. Echangeur de pression
5.3.1.    Principe de fonctionnement
5.3.2.    Exigences pour le bon fonctionnement
5.3.3.    Installation d’osmose inverse avec échangeur de pression
5.4. Choix des pompes
5.4.1.    Pompes de surpression
5.4.2.    Pompe à haute pression
CHAPITRE 6 : REDEFINITION DU CYCLE DE TRAITEMENT PAR ECHANGE D’IONS
6.1. Cycle actuel de traitement
6.1.1.    Circuit de traitement
6.1.2.    Régénération et besoins en réactifs
6.2. Nouveau cycle de traitement
6.2.1.    Nouveau circuit de traitement
6.2.2.    Régénération et besoins en réactifs pour l’échange d’ions
6.2.3.    Récupération de concentrât faible pression
6.2.4.    Consommation d’énergie
6.2.5.    Nettoyage des membranes
6.2.6.    Flowsheet global d’une chaîne de déminéralisation
CHAPITRE 7 : EVALUATION ECONOMIQUE
7.1. Coût de régénération par l’ancienne installation
7.2. Coût de traitement par la nouvelle installation
7.2.1.    Réactifs et eaux désiliciée de régénération
7.2.2.    Charges supplémentaires
7.2.3.    Autres coûts
7.3. Intérêt économique de la nouvelle installation
7.4. Amortissement de la nouvelle installation d’osmose inverse
CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS

Osmose inverse

Si on applique une pression sur la solution concentrée, la quantité d’eau transférée par osmose va diminuer. Avec une pression suffisamment forte, le flux d’eau va même s’annuler et il n’y aura plus de transfert de part et d’autre de la membrane semi-perméable cette pression est nommée la pression osmotique π
Donc l’osmose inverse consiste à appliquer une pression P plus élevée que la pression osmotique π sur le milieu le plus concentré. Ainsi on observe un flux d’eau dirigé en sens inverse du flux osmotique.

La pression osmotique :

Comme définie précédemment la pression osmotique π est la pression qu’on doit appliquer pour qu’il n’y ait pas de transfert aux deux côtés de membranes : c’est la pression d’équilibre.
Cette pression est donnée par la relation suivante: π = i ⋅ C⋅R⋅ T
Avec :
 i est le nombre d’espèces d’ions constituant le soluté
 C la concentration molaire du soluté (mol.m-3)
 T la température (K)
 R la constante des gaz parfaits (8,31 J.mol-1.K-1).

Les modules spiraux : (Figure 2.13)

Au sein des modules spiraux, une membrane plane est enroulée sur elle-même autour d’un tube poreux qui recueille le filtrat. On obtient ainsi un cylindre multi-couches où le perméat s’écoule selon un chemin spiralé vers le tube poreux tandis que l’alimentation circule axialement dans les canaux.

Eau désiliciée

Toutes les eaux naturelles contiennent des quantités variées de matière dissoute et suspendue et de gaz dissous. Depuis que les impuretés de l’eau causent des problèmes dans les chaudières, une grande attention doit être portée sur la qualité de l’eau utilisée pour générer la vapeur.
La composition de l’eau d’alimentation des chaudières doit être telle que les impuretés qu’elle contient, puissent être concentrées un nombre raisonnable de fois dans la chaudière, sans dépasser les limites de tolérance. Les impuretés doivent être complètement éliminées dans tous les cas.

La pureté de l’eau d’alimentation est une question à la fois de quantité d’impuretés et de nature des impuretés: certains éléments tels que la dureté, le fer et la silice sont plus concernés que les sels de sodium, par exemple.

Site d’implantation

L’installation de prétraitement par l’unité d’osmose inverse va être implantée après la filtration à charbon actif (en aval du réservoir d’eau filtrée) et avant l’échangeur cationique, et ce pour toutes les stations de traitement d’eau douce de la plate-forme Jorf Lasfar, pour tirer profit des installations existantes.

Qualité de l’eau brute

La qualité de l’eau traitée est donnée par les analyses présentées dans le chapitre 3 (Tableau 3.6). Il faut noter, ici, que l’OCP à Jorf Lasfar envisage de réaliser un projet très important qui est le dessalement de l’eau de mer. Ce projet démarrera en 2013 et à partir de cette année l’eau potable ne sera plus fournie par l’ONEP. La qualité de l’eau dessalée, exprimée par des analyses qui étaient mises à notre disposition, est énormément semblable à l’eau brute de l’ONEP utilisé actuellement. Ainsi, notre projet restera compatible avec le projet de dessalement de l’eau de mer et le bénéfice apporté restera toujours important.

Température de design

La température d’eau d’alimentation est comprise entre 18 et 25°C. Ce domaine de température permettra le bon fonctionnement des membranes.

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