View
107
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
Les membranes
David Pauli EPF Lausanne 2008
Traitement des eaux usées industrielles
Introduction 1
• Historique
– 1748: Jean-Antoine Nollet « découvre » l’osmose
– 1950: première membrane d’osmose inverse, commercialisation de membranes de MF/UF
– 1970: développement de technologies MBR
– 1980: commercialisation de membranes NF
– Actuellement, MF+RO capacité de traitement environ 32’000 m3/j
Introduction 2
• Classification des Membranes:
Membranes classées en 4 catégories
– Microfiltration (MF)– Ultrafiltration (UF)– Nanofiltration (NF)– Osmose Inverse (RO)
• Buts– Traitement des polluants conventionnels (DBO, TSS, azote,
phosphore, agents pathogènes (bactéries, virus)).– Traitement polluants non conventionnels (sels, métaux lourds,
polluants organiques persistants)– Traitement polluants émergents (médicaments, disrupteurs
endocriniens)
Introduction 3
Caractéristiques générales 1Type de membrane Driving force Mechanism or Separation Pore size microns Operating Pressure psi
MF Pressure or vacuum Sieve 0.1-10 1 to 30UF Pressure Sieve 0.01-0.1 3 to 80
NF/Low pressure RO Pressure Sieve+Solution/diffusion 0.001-0.01 70 to 220RO Pressure Sieve+Solution/diffusion <0.001 800 to 1200
1Kpa=6.89*psi
Mécanismes de séparation:
•MF et UF sieving: exclusion des particules par taille des pores (particules avec diamètre supérieur à taille pore ne passent pas).
•RO et NF sieving et solution/diffusion: les solvants et solutés se solubilisent dans la membrane et diffuse.
Gradient de pression: flux à travers la membrane du à une différence de pression. Pression appliquée ou vide.
Caractéristiques générales 2
Structure physique des membranes:
• Membrane microporeuse: faite d’une seule matière– Isotropique: taille des pores uniforme– Anisotropique: taille des pores variable
• Membrane asymétrique
• Membrane TFC (Thin Film Composite)
Types de matériaux pour membranes
Quelques exemples:• Acétate de cellulose:
– peu chère et facile à fabriquer.– Peu stable thermiquement, chimiquement et mécaniquement (max 30°C,
pH entre 3 et 6, sensible au chlore).
• Polyamide:– Bonne stabilité thermique et chimique (plus de 50°C, pH entre 3 et 11),
meilleure perméabilité que l'acétate de cellulose.– Sensible au chlore
• Polysulfone:– Bonne stabilité thermique et chimique (plus de 75°C, pH de 1 à 13), facile à
fabriquer.– Mauvaise résistance aux composés aromatiques, ne supporte pas des
pressions trop élevées.
• Céramique, métal (beaucoup + cher).
Agencement de membranes• Sous forme de feuilles empilées: les membranes sont des feuillets plats empilés
les uns sur les autres, séparé par des supports. • Sous forme de spirale: avantage écoulement de l’eau parallèle à la membrane
(seulement RO et NF).• Sous forme de fibres creuses.
Problèmes rencontrés
• Le principal problème rencontré avec les membranes est l’encrassement de ces dernières (pores bouchés pour MF/UF, précipitation de sels et encrassement biologique pour RO/NF) ainsi que l’endommagement par des particules.
• Plusieurs solutions: prétraitements, backwashing (pour membrane en fibres creuses), nettoyage chimique (dépend du type de membrane) ex acide citrique, peroxyde d’hydrogène.
• RO et NF requiert une qualité de l’eau supérieure prétraitement souvent important
Exemples
• Installation typique de traitement d’eau usée par des membranes:– Traitement biologique suivi éventuellement d’un clarifieur, suivi
d’une filtration par MF/UF (MBR) suivi de RO/NF.
Conclusion
• Traitement par membrane concerne tout types de polluants.
• Permet d’avoir une eau de très bonne qualité.• Le coût à beaucoup baissé depuis une dizaine
d’année, c’est donc un système de traitement qui est devenu compétitif.
Recommended