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Water Technologies & Solutions bulletin technique

consignes de nettoyage en place (NEP) nettoyage des éléments membranaires pour eau pur

Pour sélectionner un nettoyant ou un désinfectant, il faut tenir compte de plusieurs paramètres, notamment des contaminants qui doivent être éliminés, de la compatibilité de l’élément membranaire et du type de membrane. Les solutions de nettoyage doivent avoir un pH compris dans les plages de pH spécifiées pour l’élément membranaire. De plus, le nettoyant ne doit pas contenir de substances chimiques incompatibles avec l’élément, notamment certains agents de surface et, dans certains cas, des agents oxydants comme le chlore. L’utilisation d’autres solutions de nettoyage que celles reconnues comme étant compatibles peut réduire la durée de vie de la membrane et annuler la garantie de l’élément SUEZ.

pourquoinettoyer Au cours du fonctionnement d’un équipement de filtration membranaire, l’eau d’alimentation amène fréquemment des solides en suspensions et des matières organiques sur la surface de la membrane. Avec l’espaceur, en contact avec la membrane, ces solides peuvent être bloqués sur la surface, Les organiques dissous peuvent être adsorbés à la surface mais également sur les parois des pores de la membrane. Les ions concentrés dans les éléments, et peuvent potentiellement atteindre leur niveau de saturation et précipiter. Les bactéries peuvent également s’installer sur la surface et créer un biofilm, qui deviendra de plus en plus épais avec un apport en nutriment constant dans la solution d’alimentation.

Les dépôts (précipitation minérale, organiques adsorbés et biofilm) sont appelés des contaminants et impact le débit d’eau à travers les membranes. Cela peut conduire à un niveau de production trop faible, une pression de fonctionnement élevée ou à une chute de pression excessive au sein du système, pouvant conduire à des dommages irréversibles de la membrane. D’autre part, cette accumulation peut faire augmenter la quantité de matières dissoutes passant au travers de la membrane, avec pour conséquence une eau produite de qualité inacceptable.

Ces contaminants doivent être éliminés par le biais d’une procédure de nettoyage en place (NEP) avant d’irréversiblement endommager la membrane. Il est beaucoup plus facile d’éliminer les colmatants au début de l’encrassement que lorsqu’une couche épaisse s’est formée.

Il y a des exceptions, par exemple certaines applications d’eaux usées. Les membranes commencent à s’encrasser dès que le démarrage de l’installation et dans tels cas, la fréquence adéquate de nettoyage doit être déterminer cas par cas.

quand nettoyer Les éléments membranaires doivent être nettoyés si l’une des conditions suivantes se présente:

1. Le débit de perméat normalisé chute de 15 % ou plus après la stabilisation initiale du débit

Remarque : dans de nombreux cas, l’opérateur peut s’attendre à une perte irréversible du débit de perméat causée par la stabilisation du système lors des 100 premières heures d’utilisation. Cette perte est en général une perte de débit normale et n’indique pas forcément qu’un nettoyage est nécessaire. Cependant, la perte de débit doit être attentivement surveillée au cas où cela résulterait d’un dysfonctionnement du système de prétraitement de l’osmose inverse (RO) ou de l’existence de conditions n’ayant pas été anticipées lors de la conception du système.

2. Le passage de sel augmente de 30 à 40 %.

Remarque : les modifications importantes et brutales du débit de perméat ou du passage du sel peuvent également être causées par d’autres facteurs, comme des joints toriques défectueux ou une dérivation du débit autour des joints de concentrat de l’élement.

3. Une augmentation normalisée de 25% ou plus de la perte de charge (∆P).

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La ∆P de l’élément augmente lorsque des contaminants (ex : tartre) obstruent les canaux d’alimentation (l'espaceur) entre les membranes. Lorsque la ∆P a augmenté sensiblement, une quantité considérable de contaminants ou de résidus se sont déjà accumulés ; un nettoyage est donc nécessaire.

Si les nettoyages ne sont pas assez fréquents, l’efficacité de l'élément sera difficile à restaurer.

Le fichier de normalisation est disponible sur demande. Veuillez contacter votre représentant SUEZ.

durées recommandées pour le trempage et la recirculation du nettoyant La plupart des nettoyants doivent circuler pendant une période de 10 à 30 minutes qui doit être suivie par 10 à 30 minutes de trempage puis par 10 minutes de recirculation pour finir avant d'être vidangée du système. Un dosage de solution basique ou acide peut être requis durant la recirculation afin de stabiliser le pH. Le nettoyant doit être abondamment rincé pour être éliminé avec une eau de qualité osmosée. Veuillez consulter le Tableau 2 pour connaître les solutions de nettoyage recommandées.

REMARQUE : Les nettoyants enzymatiques nécessitent un temps de contact plus long pour permettre une réaction complète avec le contaminant. Il convient de les laisser recirculer et tremper pendant au moins 1 à 2 heure(s) avant le rinçage.

Lorsque l’élimination du contaminant est difficile, une plus longue durée de recirculation et éventuellement un temps de trempage supplémentaire peuvent être efficaces. Un cycle de nettoyage supplémentaire avec une nouvelle solution de nettoyage est en général plus efficace. L’encrassement peut être composé de différents types de matières : l’utilisation de différents nettoyants et/ou plusieurs cycles de nettoyage sont alors nécessaires pour améliorer l’efficacité du nettoyage.

Lors du nettoyage, la solution doit circuler dans le même sens que pendant le fonctionnement normal du système. Ne rincez pas l'élément à contre-courant (du perméat vers l'alimentation) car cela pourrait provoquer des dommages irréversibles.

températures des solutions de nettoyage La recirculation d’une solution de nettoyage chauffée est souvent bénéfique car une température plus élevée améliore l’efficacté des réactions chimiques. Les solutions chaudes permettent souvent d’éliminer le tartre et/ou les contaminants plus rapidement que les solutions à température ambiante. Cependant, la température maximale de la soluition de nettoyage doit rester inférieure aux limites indiquées pour chaque

modèle d'élément membranaire. L’opérateur risque d’endommager l'élément si la température de la dépasse la température de nettoyage maximale recommandée.

mesures de sécurité Lors de l’utilisation d’un produit de nettoyage quelconque, respectez les mesures de sécurité usuelles. Lisez les étiquettes sur le récipient du produit de nettoyage et consultez le manuel de fonctionnement de votre s. Si vous avez des doutes concernant les procédures d’élimination, de sécurité et de manipulation, contactez le fournisseur du nettoyant pour obtenir des informations plus précises avant de procéder à la préparation ou à l’utilisation des solutions de nettoyage. Plusieurs nettoyants peuvent contenir des tensio-actifs. Ils peuvent potentiellement mousser durant le nettoyage. Il est donc recommandé d’utiliser un anti-mousse. Veuillez consulter votre représentant SUEZ pour de plus amples renseignements techniques.

préparation de la solution de nettoyage Tous les produits de nettoyage sous forme solide doivent être complètement dissous et soigneusement mélangés avant que la solution de nettoyage ne soit introduite dans le système. Utilisez une eau de qualité osmosée ou une eau de faible dureté filtrée (moins d’un grain par gallon ou 17 mg/l de CaCO3 en dureté) pour préparer les solutions de nettoyage. La tolérance au chlore ou à d’autres agents oxydants dépend de la membrane utilisée dans les éléments membranaires. La réutilisation des solutions de nettoyage n’est pas recommandée. Certains nettoyants ont une durée de conservation limitée, nous vous invitons donc à vérifier leur date limite de conservation avant de les utiliser.

équipement de nettoyage conseillé L’utilisation d’une cuve de mélange pour solution de nettoyage avec un couvercle et un thermomètre est conseillée. Des valves adaptées, des ports d’échantillonnage, des débitmètres, des pH-mètres, une pompe de recirculation et une cartouche filtrante font également partie de l’équipement recommandé. Les matériaux choisis doivent être compatibles physiquement et chimiquement avec les nettoyants et les températures qui seront utilisés. Une cartouche filtrante sur la conduite de retour vers le réservoir de la solution de nettoyage ou la conduite d’arrivée vers le système éliminera les particules qui auront été détachées des éléments.

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quantité de solution de nettoyage nécessaire Pour connaître la quantité de solution de nettoyage nécessaire, estimez le volume de rétention de la tuyauterie de la boucle de nettoyage et des caissons de modules membranaires. Ajoutez ensuite suffisamment d’eau dans la cuve NEP pour éviter qu’elle ne se vide lors du remplissage du système. Au début du cycle de nettoyage, l’eau traitée dans le système doit être vidangée car elle sera remplacée par la solution de nettoyage. Cette procédure évitera la dilution de la solution de nettoyage.

Afin d’estimer la dimension de la cuve de recirculation de NEP, calculez le volume de rétention du système et multipliez-le par 2. Pour le volume de rétention des carters, utilisez les estimations suivantes sous réserve qu'ils soient remplis avec le nombre maximum d'élément. • 20 litres pour chaque élément de 8 pouces de

diamètre • 4 litres pour chaque élément de 4 pouces de

diamètre

protocole NEP Nettoyez d’abord avec un nettoyant à pH faible sauf dans les cas où un dépôt de silice, un dépôt de sulfate ou un encrassement graisseux ou huileux est présumé. Un encrassement de matières colloïdales peut être recouvert par une formation lente de tartre. Ce tartre doit d’abord être éliminé par un nettoyant à faible pH pour découvrir le limon qui pourra ainsi être éliminé par un nettoyant à pH élevé.

La procédure de nettoyage générale suivante peut être suivie. Pour connaître la procédure de nettoyage optimale pour votre système, contactez votre représentant SUEZ. 1. Inspectez la cuve de nettoyage, les tuyaux et les

cartouches filtrantes. Nettoyez la cuve et rincez les tuyaux si nécessaire. Installez de nouvelles cartouches filtrantes. Utilisez un filtre de 5 microns ou plus fin dans le système de nettoyage.

2. Remplissez la cuve de nettoyage avec de l’eau déionisée (DI) ou de perméat d'osmose. Mettez en marche l’agitateur ou la pompe de recirculation de la cuve.

3. Ajoutez lentement le nettoyant dans la cuve de nettoyage et assurez-vous que la solution soit homogène.

4. Vérifiez la température de la solution. Si la solution de la température est moins élevée que celle qui est recommandée, ajustez la commande de chauffage pour obtenir la température optimale. Si aucune recommandation du fabricant n’est disponible, contactez votre représentant SUEZ. S’il n’y a pas de

dispositif chauffant, faites recirculer la solution de nettoyage en utilisant la pompe haute-pression du système membranaire. Cela peut contribuer à obtenir une température plus élevée.

5. Vérifiez le pH de la solution. Les plages de pH permises sont indiquées dans le Tableau 4. Si le pH est trop faible, augmentez le pH avec da la soude ou une autre substance recommandée par le fabricant de la membrane. Si le pH est trop élevé, diminuez-le avec de l’acide chlorhydrique.

Faites circuler la solution étape par étape dans pendant 10 à 30 minutes. Les débits de recirculation maximum recommandés sont indiqués dans le Tableau 1. Pour s’assurer que le débit maximum ne dépasse pas les limites, il est fortement recommandé de ne pas dépasser 0,7 bar de chute de pression par module et 3 bars par carter. En effet, un débit trop élevé entraîne la formation de mousse qui peut rendre le rinçage fastidieux.

Tableau 1: Débits de nettoyage maximum recommandés

taille fibre de verre ou

tape m3/h (gpm)

full-fit ou net m3/h (gpm)

2.5" 1.2 (5.3) 1.8 (7.9) 4" 3 (13.2) 4.5 (19.8)

8" 12 (52.8) 18 (79.3)

Ne dépassez pas 0,7 bar de perte de pression par élément

6. La pression doit être assez basse pour qu’un minimum de perméat soit produit lors du nettoyage et doit toujours être inférieure à 60 psig (4,2 bars) ; 2,5 à 4 bars pour les membranes d’osmose inverse et 1,5 à 2,5 pour les autres types de membrane (nanofiltration, ultrafiltration et microfiltration). Une pression plus élevée peut accroître la production de perméat et retenir l’encrassement à la surface de la membrane. En cas d’encrassement important, le premier débit de retour (jusqu’à 15 % du volume de la cuve de nettoyage) doit être dérivé et vidangé pour empêcher que les matières éliminées ne se redéposent. Pour de meilleurs résultats, dans un système à plusieurs étages, chaque étage doit être nettoyé séparément.

7. Immergez la membrane pendant 25 minutes. Cela permet d’améliorer l’efficacité du nettoyant.

8. Si la solution de nettoyage de la première étape devient trouble ou décolorée, videz la cuve et préparez une nouvelle solution de nettoyage avant de continuer. Si le pH ou la température de la solution change et dépasse les limites recommandées, une nouvelle solution doit être

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préparée. Dans tous les cas, une nouvelle solution de nettoyage doit être préparée pour chaque étage.

9. Rincez avec un perméat d'osmose avant de remettre le système en service.

10. Lorsque vous remettez l’unité en service, vidangez l’eau produite jusqu’à ce que tout résidu de la solution de nettoyage ait été éliminé du système.

Si un second nettoyage est nécessaire, rincez toujours votre système pour obtenir un pH neutre dans le concentrat et le perméat. Refaites la même procédure.

Tableau 2: Solutions de nettoyage recommandées – Sélection de produit (exemple)

encrassement séries A, D, G, H et S série P et J série C

Tartre minéral et précipités métalliques

• Kleen* MCT103 à 2-4 % • Kleen MCT882 à 2-10% • MemChem* MCT201 à 2-4%

• Kleen MCT103 à 2-4 % • Kleen MCT882 à 2-10% • MemChem MCT201 à 2-4%

• Kleen MCT103 à 2-4 % • Kleen MCT882 à 2-10% • MemChem MCT201 à 2% • Kleen MCT403 à 2-4 Ajustez le pH à 3 avec du NH4OH si besoin

Matières organiques, limon, couche bactérienne

• Kleen MCT 515 à 2-4 %1 • Kleen MCT 404 tensio-actif à 0.1-

0.2%, • Kleen MCT411 ou MCT400 à 1-3% • Kleen MCT524 à 0.2-0.5% Les produits sont tamponnés mais le pH peut être ajusté avec de la soude ou de l’acide chlorhydrique

• Kleen MCT 515 à 2-4 %1 • Kleen MCT 404 tensio-actif à 0.1-

0.2%, • Kleen MCT411 ou MCT400 à 1-3% • Kleen MCT524 à 0.2-0.5% Les produits sont tamponnés mais le pH peut être ajusté avec de la soude ou de l’acide chlorhydrique

• Kleen ENV907 à 1-3% • Kleen MCT404 à 0.1-0.2% Ajustez le pH à 8,0 avec de l’HCI Des nettoyages fréquents provoqueront l’hydrolyse prématurée de la membrane.

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Tableau 3: Solutions stérilisantes recommandées – Sélection de produit (exemple)

séries A, D, G, H et S séries P et J série C • BetzDearborn* DCL30 ou

BetzDearborn DCL32 à 0.1% • BioMate* MBC781 à 200-400 ppm • BioMate MBC2881 à 100-200 ppm • BioMate MBC2881E à 100–200 ppm² • Pure dioxyde de chlore à 30 ppm sans

chlorate ou sous-produit de chlore • Acide peracétique : consultez votre

représentant SUEZ

• BetzDearborn DCL30 ou SUEZ DCL32 à 0.1%

• BioMate MBC781 à 200-400 ppm • BioMate MBC2881 à 100-200 ppm • BioMate MBC2881E à 100–200 ppm² • Peroxyde d’hydrogène, 5 à 10% • Chlore, 5 à 10 ppm

• BetzDearborn DCL30 ou BetzDearborn DCL32 à 0.1%

• BioMate MBC781 à 200-400 ppm • BioMate MBC2881 à 100-200 ppm • BioMate MBC2881E à 100–200 ppm² • Chlore, 30 ppm pendant 30 minutes

1UtiliserKleen MCT515E en L’Europe ² Certifié NSF/ANSI Standard 60. Ce produit est recommandé pour être utilisé hors-ligne et rincé avant d’utiliser le système pour la production d’eau potable.

Tableau 4: Plage de pH lors du nettoyage de 30 minutes – Consultez les fiches techniques pour de plus amples informations

type de membrane max temp > 50°C (122°F) 50°C > temp > 35°C 35°C > temp > 20°C max temp < 20°C AC, AD, AE ContactezSUEZ 2.0-10.0 2.0 – 11.0 2.0 – 12.0 AG, AK, AP, MUNI RO, Industrial RO5 & RO6, J-Series, P-Series, BEV UF ContactezSUEZ 1.0 – 10.5 1.0 – 12.0 1.0 - 13.0

S-Series, DuraSlick* RO, Industrial RO3 ContactezSUEZ 1.0 - 10.5 1.0 – 11.0 1.0 – 11.5 D-Series, DuraSlick NF, Industrial NF1 H-Series, MUNI NF ContactezSUEZ 3.0 – 10.0 2.0 – 11.0 2.0 – 11.0

C-Series, BEV RO CA, BEV NF ContactezSUEZ Not allowed 4.0 – 6.0 3.0 - 8.0 G-Series ContactezSUEZ 2.0 – 11.0 1.0 – 12.0 1.0 – 13.0 M-Series ContactezSUEZ 3.0 - 10.0 2.0 – 11.0 2.0 – 11.0

Tableau 5: Tolérance au chlore - Consultez les fiches techniques pour de plus amples informations

type de membrane tolérance au chlore A-Series, MUNI RO, Industrial RO5 & RO6 < 1000 ppm x hours, dechlorination recommended H-Series, MUNI NF < 1000 ppm x hours, dechlorination recommended C-Series, BEV RO CA, BEV NF 1ppm maximum continuous 30ppm for 30 min. during sanitization D-Series, DuraSlick NF, Industrial NF1 500 ppm x hours, dechlorination recommended G-Series 20-50 ppm x days M-Series 8,000 ppm x days J-Series, P-Series, BEV UF 5,000+ ppm x days S-Series, DuraSlick RO, Industrial RO3 500 ppm x hours, dechlorination recommended