Types de dessalement

Types de dessalement

Types de dessalement

L’eau potable est en effet un bien indispensable à la survie, pourtant sa disponibilité n’est pas assurée partout, et la situation ne s’améliore dans la mesure où la population augmente en même temps que la pollution et le réchauffement climatique. La surface terrestre est recouverte à 71% par des étendues d’eau. Mais plus de 97% du volume d’eau présent sur notre planète sont salés ou saumâtres. Sur les 3% d’eau douce restants, 2,1% sont gelés dans les glaciers ou autour des pôles, réservoirs très difficilement utilisables et mobilisables. Il ne reste donc que 0,9% de la réserve en eau pour couvrir les besoins humains (consommation, agriculture…). Cette eau présente sous forme de fleuves, rivières ou de nappes souterraines n’est pas également répartie sur le globe. L’humanité connaissait l’importance de l’eau potable donc il recherche des solutions pour protéger cette énergie. Le dessalement d’eau de mer est une réponse de plus en plus fréquente au problème croissant de la diminution des ressources d’eau, qui affecte un grand nombre de régions du monde [4]

Dessalement : L’humanité connait le dessalement à partir du quatrième siècle avant J-C. Le philosophe grec ‘Aristote’ remarquait qui après la vaporisation d’eau de mer et une fois condensée ne reproduit pas l’eau de mer. Onze siècle plutar d‘Adélard de Beth’, un philosophe et naturaliste a décrit une expérience dans les questions naturelles « Au soleil, après la vaporisation sur une roche, l’eau de mer se transforme en sel. Cette transformation explique que la mer soit plus salée l’été que l’hiver, que la mer méridionales le soit davantage que les mers septentrionales ». Ce chimiste nous explique dans un premier temps le principe de la vaporisation qui se produit naturellement et son facteur extérieur sur les roches qui se trouvent aux bordures des mers grâce à l’activité du soleil .Donc la salinité d’eau de mer augmente en fonction de la proportion du sel retenu dans les roches à cause du phénomène de vaporisation. Ce procédé a souvent été utilisé par les marins grecs qui eux dessalaient l’eau de mer dans leur croisades ; Ce qui leur permettait d’avoir des réserves d’eau potable. Ces marins utilisaient le procédé le plus simple. Ils utilisaient des casseroles et mettaient l’eau en ébullition et ainsi le sel restait au fond de ces enceintes et donc l’eau est dessalée. Après des millions d’années, l’osmose inverse fut découverte en 1850. Ce procédé ne s’appliquera pour le dessalement d’eau de mer qu’en 1960. La première usine de dessalement en Europe été construite en 1964 aux iles canaries à cause de expansion du tourisme balnéaire et la forte demande en eau [1].

Distillation à effets multiples ou Distillation Multi-Effet (MED) :

L’évaporateur MED est constitué de plusieurs cellules simples consécutives, dans lesquelles on diminue la pression et la température du premier (chaud) au dernier (le froid). Chaque cellule contient un faisceau de tubes. Le sommet du faisceau est arrosé avec l’eau de mer qui coule autour des tubes par gravité. La chaleur cédée lors de la condensation réchauffe l’eau de mer à l’extérieur des tubes qui s’évapore en partie. Après l’évaporation, l’eau de mer se concentre en donnant de la saumure au fond de la cellule. La vapeur créée par l’évaporation de l’eau de mer est utilisée comme moyen de chauffage pour l’effet suivant où le processus se répète. Dans la dernière cellule, la vapeur produite se condense dans un échangeur thermique. Cet échangeur, est rafraîchi par l’eau de mer. À la sortie du condenseur final, la partie de l’eau de mer réchauffée est utilisée pour alimenter l’unité, l’autre partie est rejetée à la mer. La saumure et le distillat sont collectés dans chaque cellule d’où ils sont extraits par des pompes centrifuges. Cette solution apporte une amélioration du rendement par rapport à la première. Une amélioration significative de l’efficacité du système est apportée par la compression de vapeur. Dans cette catégorie, on distingue deux de procédés : les uns utilisent des tubes verticaux, les autres des tubes horizontaux. L’avantage revient aux tubes horizontaux pour une puissance de pompage moindre et un coefficient global d’échange thermique plus important [14].

Captage de l’eau de mer : La capture de l’eau de mer de HONAINE, se fera directement de la mer au moyen de deux tuyauteries prenant appui sur le fond marin, d’un diamètre de 1200 ?? chacune.Le captage est effectué en zone profonde d’environ7?, éloigné de la cote, protégé des pollutions et des forts courants et il n’est pas influencé par les rejets. La pression d’entrée de l’eau de mer est de 2 à 4 bars. Le captage va être effectué au moyen d’une tour de captage en béton armé. Cette tour a été conçue pour capter l’eau brute nécessaire à une production de 200.000 m³/jour, en tenant compte de la consommation interne de l’usine de désalinisation. L’eau de mer, par le biais de l’émissaire de captage, entre dans la cuve d’eau de mer où elle sera préfiltrée à travers des grilles à gros et des tamis autonettoyants qui présentent un maillage de 1mm [15].

Le débit nécessaire de fournir à l’usine est de 18 ,934 m³/h, le débit d’eau qui doit être capté par la tour de captage est plus grand, car il comprend le débit nécessaire au nettoyage des tamis autonettoyants. Les matériaux extraits des tamis rotatifs sont dirigés vers un bac où se trouvent des pompes d’extraction de matériaux en suspension. Le groupe de pompage d’eau de mer comprend 11 (10+1) pompes, avec une capacité de pompage de 18930 m³ /h chaque une. Les dix pompes à eau d’eau de mer seront installées en parallèle, l’une d’entre elles étant en réserve. Figure 2-7 : Photo au niveau de la station de pompage Pour protéger la tuyauterie d’eau de mer au niveau des filtres à sable, on installera un équipement anti-coup de bélier et des vannes papillon. Les pompes d’eau de mer sont à aspiration à vide, il est donc nécessaire d’installer un groupe de vide pour l’amorçage des pompes. III.4.2.2.1 Filtration à sable et anthracite : Une distribution de 80 filtres, bicouches sable-anthracite avec une granulométrie différente. Ils sont divisés en deux étapes. La première étape est constituée de 48 filtres et la deuxième étape contienne 32 filtres.

Ce système élimine la plupart des particules en suspension, huile et graisses qui restent dans l’eau de mer et produit une eau filtrée à basse turbidité prête pour l’étape d’osmose inverse. Le mouvement de l’eau dans ces filtres est vertical, pénétrant par la partie supérieure du filtre et descendant à travers les couches filtrantes qui retiennent les matières solides dans sa partie inférieure. Des collecteurs munis de buses recueillent l’eau filtrée[15]. La disposition des filtres est cylindrique horizontale. Ils sont de 3,7m de diamètre et de 11m de longueur .la vitesse de filtration en fonction normal lors de la première étape est 8,8m/h et lors de la seconde étape de 13,2m/h. Le réglage du filtre sera réaliser par un contrôle de la hauteur de la lame d’eau sur le lit filtrant à l’aide d’un capteur de niveau résistant qui agira sur la commande électrique de la soupape de sortie de l’eau filtre , en maintenant le niveau constant a l’intérieure de filtre [15].

Pompage de recirculation ou booster : Les chambres hyperboliques élèvent une partie de l’eau d’alimentation de membranes jusqu’à une pression légèrement inférieure à celle du rejet de la saumure. Pour augmenter cette pression jusqu’à l’entrée aux membranes, on utilise ces pompes de recirculation. Les pompes sont des types centrifuges horizontaux, et construites en acier inoxydable. Système de pompage haute pression, pompes Booster et récupérateurs d’énergie : L’équipement de pompage et de récupération d’énergie est composé de pompes à haute pression pour une partie de l’eau vers les membranes, d’un récupérateur d’énergie de la saumure avec des chambres hyperboliques et de pompes de recirculation ou booster pour élever la pression du reste de l’eau vers les membranes. Les groupes de pression ont la mission fondamental de fournir la pression nécessaire permettant de parvenir à vaincre la pression osmotique de l’eau d’appoint et les pertes de charge du système.

L’eau de rejet des modules osmoseurs, est utilisé pour alimenter la chambre hyperbolique, réalisant de la sorte une économie énergétique maximale de l’unité, car ces groupes sont ceux qui consomment le plus. L’eau provenant de chaque groupe de filtres à cartouche se divise en deux collecteurs différents d’une capacité permettant d’alimenter chacun, la moitié de la station (aux pompes correspondantes de haute pression et aux systèmes de récupération d’énergie).Les pompes sont en fonctionnement face à un collecteur d’alimentation commun, de sorte qu’il alimente en parallèle tous les bâtis de la station. Les pompes de rechange étant installées également en parallèle, comme les autres, le pourcentage de pompes de rechange installées passe de 10à 25% dans le cas des pompes de haute pression et à 50% dans le cas des pompes booster. Les tuyauteries d’aspiration des pompes sont en polyester renforcés de fibre de verre Le rejet de l’équipement d’osmose inverse (saumure) est transporté jusqu’à l’ensemble de chambres hyperboliques, moyennant une tuyauterie en acier inoxydable de même qualité que celle du refoulement [4].

Table des matières

Introduction générale
Liste des figures
Liste des équations
Liste des courbes
Nomenclatures
Liste des abréviations
Chapitre 01 : Types de dessalement
Introduction
I. Dessalement
II. Procédés de dessalement
II.1 Procédé thermique
II.1.1 Distillation à effet simple
II.1.2 Distillation à effets multiples
II.1.3 Distillation par détente à étages multiples
II.1.4 Distillation par compression de vapeur
II.2 Procédés à membrane
II.2.1 Définition des membranes
II.2.2 Procédé d’électrodialyse
II.2.3 Procédé d’osmose inverse
III. Comparaison entre différentes technologies
Conclusion
Chapitre 02 : Description de la station de dessalement Honaine
Introduction
I. Eau en Algérie
II. Dessalement en Algérie
III. Présentation de l’usine de dessalement d’eau de mer de Honaine
III.1 Introduction
III.2 Description de société
III.3 Situation géographique
III.4 Processus du dessalement appliqué dans la station du dessalement de Honaine
III.4.1 Captage de l’eau de mer
III.4.2 Prétraitements
III.4.3 Etape osmose inverse
III.5 Stockage et distribution de l’eau produite
Conclusion
Chapitre 03 : Rappel sur les pompes et les conduits
Introduction
I. Pompe
II. Types des pompes
II.1 Pompe volumétrique
II.1.1 Pompes volumétriques rotatives
II.1.2 Pompes volumétriques alternatives
II.2 Turbopompes
II.2.1 Classification des pompes turbopompe
III. Pompes centrifuges
III.1 Composants d’une pompe centrifuge
III.2 Evolution du fluide à l’intérieur de la roue
III.3 Equation fondamentale des turbopompes
III.4 Théorie des pompes centrifuges
III.5 Problèmes de fonctionnement de la pompe
III.6 Courbes caractéristique de la pompe centrifuge
III.6.1 Courbe hauteur-débit
III.6.2 Courbe Puissance-débit
III.6.3 Courbe Rendement-débit
III.6.4 Courbe NPSH-débit
III.7 Couplage des pompes
IV. Calculs des conduites
IV.1 Propriétés du fluide
IV.1.1 Pression
IV.1.2 Viscosité
IV.1.3 Masse volumique
IV.2 Dynamique des fluides incompressibles
IV.2.1 Débit
IV.3 Régimes d’écoulements
IV.3.1 Régime laminaire
IV.3.2 Régime transitoire
IV.3.3 Régime turbulent
IV.3.4 Nombre de Reynolds
IV.4 Équation de conservation de la masse ou équation de continuité
IV.4.1 Conservation du débit
IV.4.2 Expression du débit en fonction de la vitesse
IV.4.3 Vitesse
IV.5 Equation de Bernoulli
IV.5.1 Cas des fluides parfaits
IV.5.2 Cas d’échanges d’énergie
IV.5.3 Cas de pertes de charge
IV.6 Pertes de charges
IV.6.1 Pertes de charge linéaires
IV.6.2 Diagramme universel de Moody
IV.7 Pertes de charge singulière
IV.8 Courbe de réseau
V. Point de fonctionnement
Conclusion
Chapitre 04 : Calculs de la station de pompage de Honaine
Introduction
I. Calcul de la station de pompage
I.1 Donnés du calcul
I.2 Calcul de la première partie
I.2.1 Pertes de charge linéaires pour un conduit
I.2.2 Pertes de charge singulières, pour un conduit
I.3 Calcul de la deuxième partie
I.3.1 Pertes de charge linéaires
I.3.2 Pertes de charge singulières
1. Calcul de la perte de charge du té
II. Les courbes
1. Première partie
2. Deuxième partie
II.1 Courbes de réseaux
II.2 Courbes des pompes
II.3 Courbe de point de fonctionnement
III. Interprétation du résultat
Conclusion
Conclusion générale
Bibliographie
Annexes

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