Application d'éléments membranaires d'osmose inverse à haute efficacité dans le traitement des eaux usées

Technologie de séparation par membrane RO

La technologie de séparation par membrane d'osmose inverse utilise la différence de pression statique à travers la membrane comme force motrice. Les petites molécules, comme les molécules d'eau, surmontent la pression osmotique pour traverser la membrane d'osmose inverse, les séparant ainsi des impuretés. La pression de fonctionnement est généralement comprise entre 1,5 et 10,5 MPa, et le système peut retenir des petites molécules de 1 à 10 A.

Dans le traitement de l'eau, l'osmose inverse, en tant qu'équipement clé, peut éliminer plus de 97 % des matières inorganiques solubles, 99 % des matières organiques ayant un poids moléculaire relatif de 300 ou plus, plus de 99 % des particules diverses, y compris les bactéries, et 95 % de SiO2 dans l'eau.

Le principal domaine d'application national des membranes d'osmose inverse reste l'alimentation des chaudières à grande échelle, suivi par divers marchés de l'eau pure industrielle et de l'eau potable. Les applications membranaires ont également atteint une ampleur significative dans les secteurs de l'électronique, des semi-conducteurs, de la pharmacie, de la médecine, de l'agroalimentaire, des boissons, de l'alcool, de la chimie, de la protection de l'environnement, de la métallurgie et du textile. Parmi les applications potentielles futures figurent le traitement des eaux usées pour le refroidissement des centrales électriques, le dessalement à grande échelle de l'eau de mer, le dessalement de l'eau saumâtre, ainsi que le traitement à grande échelle des eaux usées municipales et industrielles.

Application de la membrane RO dans le traitement des eaux usées

1Application au traitement des eaux usées à forte teneur en sel

(1) Le traitement des eaux usées fortement minéralisées, notamment celles des mines, se caractérise par une salinité élevée, notamment dans les eaux souterraines, avec une teneur moyenne en sel supérieure à 1 000 mg/L. Les concentrations en composés organiques des MES, riches en Ca₂+Mg₂+K₂, Cl₁, SO₂₂-, HCO₃ et HCO₃-, sont inférieures à 1,5 mg/L. Dans les zones minières confrontées à de graves pénuries d'eau, l'utilisation de l'osmose inverse pour le traitement en profondeur des eaux de production et domestiques a été largement encouragée.

En utilisant de l'eau minérale comme agent de prétraitement, une floculation, une sédimentation et une filtration rapide ont été ajoutées pour éliminer la majeure partie des SSS présents dans l'eau, ce qui a permis d'obtenir une turbidité à l'entrée de l'osmose inverse inférieure à 1 NTU. Après traitement par osmose inverse, le taux d'élimination de la turbidité de l'effluent avoisinait les 100 %, avec un taux de dessalement de 96 %.

(2) Traitement des eaux usées métallurgiques

L'industrie sidérurgique, une industrie gourmande en ressources et en eau, et très polluante, représente 14 % de la consommation totale d'eau de la Chine. Les eaux usées de l'industrie sidérurgique sont largement utilisées dans l'industrie métallurgique. Leur composition est complexe et varie considérablement selon divers paramètres, notamment en teneurs élevées en Ca₂+, Mg₂+, Fe₂+, Mn₂+, SO₂-, F₂ et SiO₂. L'absence d'élimination préalable des extractants à forte teneur en métaux présents sur la membrane d'osmose inverse peut entraîner une grave pollution inorganique.

Pour les eaux usées d'une aciérie soumises à un traitement biochimique secondaire, une aération est d'abord réalisée dans un bassin d'aération afin d'oxyder le Fe₂+ en Fe₃+. Simultanément, du NaClO est ajouté pour améliorer la capacité d'oxydation du Fe₂+ et l'efficacité bactéricide. Du lait de chaux est ajouté pour ajuster le pH, puis une floculation avec du PAM et du CAP est effectuée. La sédimentation, la filtration rapide et l'adsorption sur charbon actif permettent ensuite d'éliminer la matière organique, le chlore résiduel et les ions de métaux lourds. Après le traitement par UF, l'effluent est traité avec un agent réducteur. Des inhibiteurs de tartre et de l'acide pénètrent dans le système d'osmose inverse.

2 Application au traitement des eaux usées organiques réfractaires

Traitement des eaux usées d'impression et de teinture, ainsi que des eaux usées pétrochimiques. Outre une grande quantité de colorants, de boues, de sels inorganiques, d'acides et d'alcalis, ces eaux usées présentent des caractéristiques telles qu'une couleur jusqu'à 4 000 fois supérieure, un volume d'eau important, une forte teneur en polluants organiques, une qualité d'eau variable et une faible biodégradabilité. Le traitement en profondeur des lixiviats de décharge provient principalement de la sédimentation des décharges, et les polluants proviennent principalement de la décomposition microbienne des déchets et du lessivage par précipitation. La qualité de l'eau est complexe et la DCO est bien supérieure à celle des eaux usées urbaines. De plus, les lixiviats contiennent divers ions métalliques, tels que Fe₂+, Cd₂+, Cr₃+, Cu₂+, Zn₂+, et la concentration en Fe₂+ est importante lors du processus de fermentation.

Bien que le procédé de traitement biochimique A/O en deux étapes soit largement utilisé pour la dégradation de la matière organique et la dénitrification des lixiviats de décharge, les performances des effluents sont instables. Par conséquent, l'utilisation de membranes d'ultrafiltration et d'A/O pour former un procédé MBR basé sur la filtration mécanique a amélioré le taux d'élimination de la matière organique dans les lixiviats de décharge.

Après séparation des boues par membranes d'ultrafiltration, l'effluent est acheminé vers un système de nanofiltration (NFN). La NF permet de séparer efficacement les matières organiques d'un poids moléculaire compris entre 200 et 2 000 m et peut également être utilisée pour séparer certaines matières organiques de haute valeur des eaux produites par MBR. Des recherches ont été menées sur les propriétés des ions métalliques et le procédé de traitement composite à membrane tricouche MBR+NF+OI. Les résultats démontrent l'efficacité du procédé et la qualité des effluents répond aux normes de dépollution des décharges de déchets solides municipaux.

En cours d'exploitation, si l'effluent NF répond aux exigences de rejet, il peut être rejeté directement. Sinon, il peut être traité ultérieurement à l'aide du système d'osmose inverse (OI) suivant. Des recherches sur le procédé Ar/O-MBR+NF+OI pour le traitement des lixiviats de décharge ont montré que l'ajout de charbon actif au réacteur A/O améliore non seulement l'efficacité d'élimination des matières organiques et des métaux lourds, mais réduit également l'encrassement des membranes.

3 Application dans le traitement de recyclage de haute qualité

La Chine a également implanté de grandes usines de recyclage d'eau à Pékin, Tianjin, Hebei et Shandong, entre autres. Parmi elles, plusieurs grandes stations de récupération d'eau recyclée utilisent le procédé à double membrane « UF(MF)+OI » pour traiter deux types d'eaux usées urbaines en eau brute, produisant ainsi une eau recyclée de haute qualité, utilisée en partie pour alimenter les chaudières des centrales thermiques, et en partie pour les rivières et les eaux usées domestiques.

Une station d'épuration locale utilise le MBR combiné à l'osmose inverse pour traiter les eaux usées municipales en vue de leur réutilisation. L'eau présente des teneurs en COT

Afin d'exploiter pleinement les avantages de la technologie d'osmose inverse, de minimiser l'encrassement des membranes et de réduire les coûts de traitement de l'eau, notre entreprise a développé une série de procédés combinés adaptés aux caractéristiques de qualité de l'eau. Les méthodes traditionnelles de traitement de l'eau, telles que la coagulation et la sédimentation, ainsi que la filtration à haute concentration et à haute efficacité, sont généralement utilisées pour éliminer les MES. Des filtres à NaClO, au lait de chaux et au sable de manganèse sont utilisés pour réduire l'osmose inverse, les sels de manganèse, de calcium et de silice dans le système d'aération et d'oxydation des sargasses entrant. L'oxydation à l'O3 est utilisée pour traiter les matières organiques récalcitrantes. Le MBR, l'UF et le NF sont utilisés pour retenir les MES fines et les petites molécules organiques. Les ions à haute valence sont combinés aux systèmes à double membrane UF+OI ou MBR+OI, voire aux systèmes à triple membrane MBR+NF+OI, garantissant un fonctionnement stable du système et le traitement par OI des eaux usées organiques récalcitrantes.

Recommandations de l'entreprise

« HID Membrane » se concentre sur la technologie de séparation membranaire et le développement de produits membranaires, fournissant aux clients des solutions professionnelles de séparation de liquide, de concentration membranaire et des ensembles complets d'équipements système allant de la fabrication de membranes, de la recherche et du développement d'applications, du conseil de projet, de l'intégration de systèmes aux services techniques intégrés.

La marque est spécialisée dans les technologies de traitement des eaux usées industrielles et les applications de produits membranaires depuis plus de 16 ans. Pionnière mondiale dans de multiples domaines d'application des membranes d'osmose inverse, elle a accumulé une riche expérience en matière d'applications et obtenu de nombreux brevets d'invention et de modèles d'utilité dans des domaines connexes, comblant ainsi de nombreuses lacunes en Chine et à l'étranger, et jouit d'une excellente réputation dans le secteur.