• Traitement sur membranes


    Généralités :
    L'intérêt à l'égard des membranes, dans le domaine de la production d'eau potable, est dû à différents facteurs.
    On a d'abord développé des membranes pour le dessalement, à cause de l'insuffisance des ressources en eau douce. Puis, d'autres facteurs ont concouru à étendre les activités sur les membranes à tous les domaines du traitement de l'eau :

    • des réglementations plus strictes et quelquefois contradictoires sur la qualité de l'eau.
      Les membranes, qui sont des procédés d'élimination physique des pathogènes, permettent de désinfecter sans formation de sous-produits indésirables.
    • l'intérêt grandissant pour la réutilisation de l'eau.
      Dans les grandes villes tout comme dans les régions arides, les eaux usées sont devenues une ressource. Les membranes, à cause de leur large éventail d'abattement sont un outil idéal pour le recyclage de l'eau.
    • des progrès techniques.
      La technologie des membranes dans le traitement de l'eau a moins de 45 ans. Après une longue phase de recherche et de développement, son industrialisation s'est accélérée, et les principaux brevets sont passés dans le domaine public.

    Définitions principales:

    L'eau alimente la membrane à un débit (Qa), sous une pression (pa), une pression osmotique(pa), et une concentration C; se sépare en deux fractions, le perméat et le concentrat (ou rétentat), à des débits Qpet Qc et des concentrations Cp et Cc :

    Perméat :
    Fraction de l'eau d'alimentation convertie en eau traitée (après passage à travers les membranes).
    Rejection en sels :
    Quantité de sels retenue par la membrane, souvent exprimé en %.
    Concentrat :Eau d'alimentation non traitée (non passée à travers les membranes), il contient toutes les espèces dissoutes de l'eau d'alimentation, plus les produits nécessaire au prétraitement.
    Flux de perméat (transmembranaire) :

    Rapport entre le débit d'eau (perméat) et la surface membranaire active
    (exprimé souvent en litres.h/m²).
    Pression transmembranaire (appliquée) :
    C'est la pression obtenue par différence entre la pression moyenne du côté alimentation/concentrat et celle du côté sortie du perméat.
    Pression osmotique transmembranaire :Différence entre la pression osmotique alim./conc. et la pression osmotique de sortie (perméat).
    Pression efficace :
    Différence entre la pression transmembranaire moyenne appliquée et la pression osmotique moyenne transmembranaire (force motrice réelle du transfert de matière).
    Perméabilité (hydraulique) :C'est le flux par unité de pression efficace.
    Exprime la performance de la membrane en terme de pénétration de l'eau, et permet de déterminer et suivre l'état de colmatage des membranes.
    Taux de conversion :C'est est un concept qui s'applique à tous les procédés à membranes : il correspond à la fraction de l'eau d'alimentation convertie en eau traitée. C'est donc le rapport entre le débit de perméat et le débit d'alimentation (Qp/Qa).
    Ce taux varie de 20% à 50% pour le dessalement de l'eau de mer par OI (il est limité par la forte pression osmotique).
    Il atteint un maximum de 80% à 95% lors du traitement par NF, OI ou ED de l'eau saumâtre ou douce (les limites du procédé étant dues au potentiel d'entartrage du concentrât).
    Taux de passage (TP) :Rapport entre la concentration (massique) dans le perméat et celle dans l'eau d'alimentation (Cp/Ca)
    Taux de rétention (abattement) : 
    1 - TP


    Principe de base.
    Les membranes sont des barrières filtrantes semi-perméables à fines pellicules. On utilise, en traitement de l'eau, des membranes synthétiques pour éliminer différents solutés et particules de tailles différentes.
    Cinq procédés par membranes sont utilisés :

    Microfiltration (MF)
    Ultrafiltration (UF)
    Nanofiltration (NF)
    Osmose inverse (OI)
    Électrodialyse (ED)
    Soit,
    Microfiltration, Ultrafiltration et Nanofiltration : filtration sous pression faible.
    Osmose inverse : filtration sous pression élevée.
    Rappel : l'osmose est un phénomène de diffusion entre deux solutions de concentration différente, à travers une membrane perméable ou semi-perméable. Le solvant passe de la solution la moins concentrée vers la plus concentrée; la substance dissoute suit le trajet inverse.
    On inverse le processus en appliquant une pression supérieure à la pression osmotique.

    Électrodialyse : filtration sous l'effet d'un potentiel électrique, qui permet la migration et la séparation des espèces ioniques à travers des membranes de polarité différentes.

    Leurs seuils de coupure  :
    en micromètre ou millionième de mètre (µm) est variables,


    La microfiltration (MF), l'ultrafiltration (UF), la nanofiltration (NF) et l'osmose inverse (OI) sont souvent présentées comme étant des procédés à base de pression.
    Elles sont en fait différentes. La MF est un prolongement direct de la filtration conventionnelle qui permet d'enlever des particules de moins d'un micron, donc des colloïdes et des bactéries.
    L'UF va plus loin, car on peut, grâce à ce procédé, enlever des virus et des composés organiques de poids moléculaire important. Ces deux procédés fonctionnent par tamisage et la séparation dépend donc, de la taille des pores et des espèces retenues.
    En NF et OI, par contre, les pores ne sont pas visibles. Le degré de rétention des solutés inorganiques et organiques est fonction de leur solubilité et de leur diffusivité dans la membrane.
    Le phénomène de rétention dépend beaucoup aussi de la charge nette sur la surface de la membrane.
    L'OI ne peut être pratiquée qu'à des pressions plus élevées que les pressions osmotiques de l'eau d'alimentation. Alors que la pression osmotique des eaux saumâtres est relativement faible (1,4 et 3,4 bars pour 4,0 g/I de solution de sulfate de calcium et de chlorure de sodium), celle de l'eau de mer est relativement élevée (27 bars pour 3 5 g/I de chlorure de sodium).

    L'ED est un procédé fondamentalement différent. Plutôt que de faire passer l'eau à travers la membrane, les ions migrent à travers la membrane sous l'effet d'un potentiel électrique.

    Des membranes micro-poreuses positives et négatives sont empilées en alternance avec des électrodes, pour définir les compartiments qui seront enrichis ou débarrassés des sels.
    Le rôle de l'ED se limite à l'élimination des espèces ioniques. Il existe une version modifiée de l'ED, appelée "reversal electrodialysis" qui consiste à renverser la polarité des électrodes à fréquences déterminées, afin de minimiser l'entartrage ou le colmatage.

    Sélection du procédé.
    La figure simplifiée suivante permet de mieux comprendre comment sélectionner le meilleur procédé à membranes selon des critères de qualité et de traitement donnés (adapté d'un article de Bergman et Lozier,1993).

     
    Si l'objectif à atteindre lors du traitement, est d'enlever simplement les matières en suspensions, la microfîltration est le procédé de choix.
    A la technique de la microfiltration, on peut préférer l'ultrafiltration à grands pores , dont le seuil de coupure se situe entre 20 000 et 100 000 Daltons, ceci pour éliminer plus efficacement les virus, si l'on accepte des flux moins élevés.
    S'il est nécessaire d'enlever des substances organiques dissoutes, on doit connaître leur poids moléculaire. Pour une eau colorée contenant des substances humiques dont le poids moléculaire est supérieur à 10 000 Daltons, on choisira l'ultrafiltration à petits pores .En ce qui concerne la nanofiltration, le seuil de coupure se situant environ à 300 Daltons, les membranes de NF enlèvent une partie importante de la matière organique dissoute.
    La nanofiltration s'avère être le procédé de choix si les besoins d'élimination des composés inorganiques sont limités aux ions divalents, comme c'est le cas pour l'adoucissement.





    Le dernier point permet de choisir entre l'électrodialyse et l'osmose inverse, par rapport aux besoins d'élimination des sels. Le choix de l'ED se base principalement sur des critères de consommation d'énergie. En ED, la perte irréversible d'énergie est proportionnelle à la quantité des sels à enlever, ce qui n'est pas le cas en OI. Par expérience, on sait que la concentration en sels à partir de laquelle l'OI devient moins chère que l'ED est d'environ 3 à 5 g/1.
    Mais d'autres considérations peuvent être déterminantes dans le choix de l'ED :

    • la possibilité d'obtenir un taux de conversion plus important
    • une plus grande résistance au colmatage par la silice et les matières organiques
    • un nettoyage plus efficace des membranes.
    Bien sûr, s'il est nécessaire d'enlever des produits organiques à faible masse moléculaire, la seule solution est alors d'utiliser l'OI.Par ailleurs, il est bien évident que l'on peut atteindre un niveau de traitement donné, en associant des procédés par membranes (surtout la MF et l'UF) avec des procédés conventionnels, tels que l'adsorption par charbon actif, la coagulation et l'oxydation chimique et biologique.






    Membranes.Les membranes d'OI, de NF et d'ED sont disponibles sous trois formes :

    • des membranes planes,
    • des tubes à grand diamètre,
    • des fibres creuses.
    Il y a deux types de fibres creuses:
    • des fibres creuses fines dont le diamètre extérieur est inférieur à 0,2 mm et dont l'écoulement se fait de l'extérieur vers l'intérieur,
    • des fibres creuses capillaires dont le diamètre extérieur varie entre 0,2 et 2,0 mm et dont l'écoulement s'effectue aussi bien de l'extérieur vers l'intérieur que de l'intérieur vers l'extérieur.
    Il a d'abord été fabriqué des films homogènes d'acétocellulose (AC) dont la rétention des sels était acceptable, mais dont les flux étaient trop faibles pour être d'une quelconque utilité.
    Une percée dans le domaine a été effectuée lorsqu'il a été créé (Loeb et Sourirajan) une membrane asymétrique avec une fine couche séparative qui améliorait en même temps la rétention des sels et le flux. Ces membranes ont été commercialisées à la fin des années 60.
    Elles sont maintenant vendues sous forme de membranes planes, de fibres creuses et de forme tubulaire.
    Étant chimiquement peu stables, les membranes AC doivent être utilisées dans une gamme de pH limitée (4,0 à 6,5) et à une température relativement basse (jusqu'à 35°C), sinon l'hydrolyse finit par causer une diminution du taux de rétention des sels. Elles sont aussi sujettes à des attaques biologiques, ce qui est cependant compensé par leur capacité à être continuellement exposées à de faibles teneurs de chlore. A l'heure actuelle, la demande pour les membranes AC est toujours forte, parce qu'on les trouve facilement (brevets dans le domaine public) et qu'elles sont peu onéreuses.
    La société DuPont a développé et commercialisé des membranes en polyamide aromatique (Aramid) sous forme de fibres creuses fines, à la fin des années 60. Un seul module contient des centaines de milliers de ces fibres creuses qui peuvent aussi bien servir au dessalement de l'eau de mer que de l'eau saumâtre.
    Les deux tiers des installations de dessalement de l'eau de mer par membranes se font avec des fibres creuses fines (Wangnick Consulting, 1994). Environ un tiers des installations de traitement de l'eau saumâtre sont aussi équipées de fibres creuses.
    La stabilité chimique des membranes Aramid est excellente par rapport à celle des membranes en cellulose. Si elles ne supportent pas le chlore, en revanche elles sont insensibles à toute attaque biologique. Elles peuvent être utilisées dans une gamme de pH de 4 à 9 et à des températures allant jusqu'à 40 °C.
    La conception des premières membranes composites date de 1966. Leur commercialisation date du milieu des années 70. Une barrière ultra fine (i.e. 0,2 µm) est formée à la surface d'une membrane microporeuse qui a été montée sur un support tissé poreux.
    La plupart de ces membranes composites sont fabriquées par polymérisation interfaciale. Ce sont, à l'heure actuelle, les membranes les plus répandues sur le marché (étude de Petersen, 1993)
    En général, les membranes composites sont chimiquement et biologiquement stables. Soumises à des pressions modérées, leur flux et leur taux de rétention des sels restent élevés. Elles peuvent être continuellement soumises à une grande variété de pH et des températures allant jusqu'à 45° C. Cependant, leur résistance aux oxydants est en général faible, à l'exception du polysulphone sulfoné.
    Les membranes de nanofiltration sont dérivées des membranes d'osmose inverse. La première installation de membranes de nanofiltration a été créée au milieu des années 70 en Floride, afin de déminéraliser partiellement les eaux souterraines, ce qui se faisait jusqu'alors par adoucissement à la chaux (McClellan, 1994).
    A la fin des années 70, six petites stations ont été équipées en membranes d'OI modifiées en acétocellulose. Il a été redécouvert les avantages de la nanofiltration, à la fin des années 80. Cette fois-ci, l'utilisation de membranes composites permettait de traiter la couleur et la dureté des eaux souterraines de cette région des USA (Floride).

    Un échantillon représentatif des membranes de NF, disponibles sur le marché, est présenté au tableau suivant (tiré de la documentation fournie par les fabricants) :
    Nom commercial
    Famille chimique
    Structure
    Rejection en sels ( %)
    Flux du module (m3/j)
    Pression d'essai (bar)
    Taux de conversion (%)
    NF 40 (1)
    PPA
    FS composite
    95
    26.5
    15
    10
    NF 70 (1)
    APA
    "idem"
    95
    26.5
    7.6
    15
    PVD1 (2)
    PPA
    "idem"
    80
    41.7
    10
    15 - 25
    Notes :...(1) DuPont - (2) Hydranautics,..............PPA : polypiperazinze amide - APA : aromatic polyamide,..............FS : flat sheet in spiral-wound module.

    Toutes les combinaisons chimiques mentionnées ci-dessus sont représentées sous forme de membranes planes et/ou de fibres creuses. Les membranes asymétriques à fibres creuses ont une faible perméabilité, mais ce défaut est compensé par la grande compacité des modules.
    La plupart des membranes sont chargées négativement et leurs capacité de rejection est affectée de manière importante par la charge des ions négatifs (anions).
    Par exemple, les sulfates (anions di-électropositifs) sont plus rejetés que les chlorures ou nitrates (anions mono-électropositifs)
    Une étape importante a été franchie dans ce domaine lorsque les membranes acryliques (échangeuses d'anions) sont apparues en 1980; celles-ci résistant mieux au colmatage amené par la matière organique.

    Les modules.Pour pouvoir assembler des membranes en modules, il faut concilier plusieurs objectifs contradictoires et donc consentir à un compromis entre le fait de :

    • maximiser la surface par module,
    • s'assurer de la bonne distribution du débit à l'intérieur du module,
    • minimiser la polarisation de concentration et l'accumulation des matières en suspension à la surface de la membrane,
    • minimiser la consommation d'énergie.
    La figure suivante présente les modules par rapport à leur compacité et à la vitesse de balayage de l'eau brute, afin d'illustrer les choix de conception, selon les différents types de modules :
    Un module spiralé (figure suivante) comporte une ou plusieurs pochettes de membrane collées sur un tube de passage du perméat et enroulées sous forme spiralée autour de celui-ci. Ces pochettes consistent en deux feuilles de membranes et, intercalé entre celles-ci, un espaceur, un filet fin récoltant le perméat. Les deux feuilles sont attachées par des joints de colle sur trois bordures, le quatrième côté étant collé sur le tube de perméat par lequel il est évacué. Les couches actives de NF se trouvent à l'extérieur des pochettes. Celles-ci sont séparées entre elles par des espaceurs, eux aussi sont une sorte de filet. Ces espaceurs ont deux fonctions, former un espace pour la circulation tangentielle de l'eau du côté alimentation et promouvoir des turbulences dans cet écoulement.
    .
    Les modèles tubulaires assurent une excellente distribution du débit et une grande vitesse de balayage, ce qui minimise la polarisation de concentration et les conditions de prétraitement, mais représente, par contre, des coûts de pompage élevés. C'est pourquoi on utilise d'ordinaire les modules tubulaires pour des opérations spécialisées, lorsque les débits sont faibles.
    A l'opposé, les modules à fibres creuses fines assurent une très grande compacité associée à une vitesse de balayage très faible. En conséquence, il ne doit pas y avoir, dans l'eau à traiter, de particules en suspension ni de colloïdes qui pourraient s'accumuler dans le faisceau de fibres creuses. Les flux doivent être faibles pour minimiser la polarisation de concentration.
    Il est possible de trouver un compromis entre ces deux sortes de modules grâce aux modules plans et aux modules spirales, tous deux conçus pour des membranes planes. Les espaceurs d'alimentation assurent un bon brassage à la surface de la membrane, avec une vitesse d'alimentation relativement faible
    .
    Le modules spiralés sont prépondérants en NF et OI.
    Fabriquer un module spiralé est une tâche relativement complexe qui se fait, pour l'essentiel, manuellement. Un fabricant a cependant créé une machine qui fabrique automatiquement des modules de 8x40 pouces.
    La surface filtrante par module a ainsi pu augmenter (passant de 30m² manuellement à 37 m²) en diminuant la largeur des lignes de colle. La régularité dans la fabrication et la qualité du produit se sont améliorées.
    D'autres fabricants rapportent des progrès dans le domaine des fibres creuses utilisées en NF et en OI; sur les modules à fibres creuses fines en polyamide aromatique résistantes au chlore et les modules à fibres creuses capillaires à peau interne. Deux fabricants mentionnent qu'ils développent des membranes de NF (en céramique et organiques) sur un support tubulaire en céramique.
    Il semble que les Recherches et Développements concernent surtout sur les NF et OI.
    Les perfectionnements portent sur la résistances des membranes (chlore, solvants, acides et bases).


    Conception et opération.Ce chapitre passe en revue un système de membranes, du point de vue de la conception et de l'opération. Pour toute information générale, le lecteur doit se référer aux manuels pratiques sur l'ED, L'EDR, l'OI et la NF, que l'American Water Works Association a publié en 1995.
    Ce chapitre traite surtout de l'OI et de la NF.

    Prétraitement.
    Le prétraitement est unanimement reconnu comme étant le point faible du système à membranes. Un fabricant japonais par exemple, a analysé des modules prélevés dans 80 stations : dans 75% des cas, le rendement avait baissé à cause d'un problème de colmatage (biofilm, colloïdes inorganiques, silice ou coagulants) dû à des déficiences du prétraitement.
    Un résumé des objectifs et des méthodes principales du prétraitement est présenté dans le tableau suivant :

    Les objectifs
    Les méthodes
    Élimination des solides en suspension et des colloïdes
    Eau souterraine
    Eau de puits de plage. Collecteurs Ranney
    Filtration et clarification classiques
    Tamis et filtres à cartouche
    Microfiltration, ultrafiltration
    Prévention de l'entartrage
    Élimination des ions de la solutionAdjonction d'inhibiteurs de dépôt
    (pour conserver les ions en solution)
    Prévention du colmatage biologique
    Désinfection chimiqueMicrofiltration, ultrafiltration
    Pour empêcher les matières colloïdales de colmater les membranes, il faut utiliser de l'eau qui a peu de risque de colmater :
    • eau souterraine,
    • eau de puits de plage
    • collecteurs Ranney (pour l'eau de surface).
    C'est encore la méthode la plus simple et la moins onéreuse. Normalement, lors du traitement des eaux karstique (eaux se trouvant dans des régions à relief calcaire (karst), dans lesquelles les roches forment d'épaisses assises et sont dissoutent par ces eaux) ou des eaux souterraines classiques, les particules et les colloïdes sont éliminés par les procédés courants de clarification et de filtration sur sable.
    L'indice de colmatage approuvé par l'industrie s'appelle le Silt Density Index (SDI)

    Valeurs types de l'indice de colmatage
    Type d'eau
    Valeurs
    Eau souterraine ou eau d'un puits de plage
    < 2
    Eau de surface
    >6
    Eau du robinet (venant d'eau de surface)
    souvent > 5
    Eau d'alimentation d'un module spiralé
    < 3 à 5
    Eau d'alimentation d'un module de fibres creuses (fines)
    <2 à 3
    Parce que ce test se fait, normalement manuellement, et qu'il est trop souvent imprécis , il se développe des instruments automatisés.
    Il a été proposé (Schippers et Verdouw) d'utiliser un indice de colmatage modifié, le Modified Fouling Index (MFI), en se servant du même équipement que pour le SDI.
    Après un traitement conventionnel, on peut utiliser un filtre à cartouche, dont le seuil de coupure varie entre 5 et 25 µm. Celui-ci agit comme "fusible" pour protéger les modules.
    Les principaux ennuies viennent de l'entartrage des membranes provoqué par les sels calciques : carbonates et sulfates.
    Pour éviter ou réduire ces problèmes, on peut :

    • réduire la dureté par adoucissement de l'eau d'alimentation,
    • ajuster le pH (acidification)
    De plus, pour pour prévenir la précipitation des sels du concentrat, on peut ajouter des sequestrants.
    Autre problème : le colmatage biologique, par les développements bactériens sur la surface membranaire (formation d'un biofilm). Dans ce cas, il est nécessaire de désinfecter l'eau en amont par chloration ou UV, mais si les membranes sont sensibles au chlore, ce traitement doit être suivi d'une déchloration au bisulfite ou d'une adsorption sur charbon actif.

    Traitement.
    Le traitement par membranes comprend :

    • le pompage à haute pression,
    • le train de membranes.
    Dans le traitement de l'eau de mer par OI, le problème majeur auquel il faut faire face est la corrosion du circuit à haute pression. Nordstrom et Oisson (1993), qui ont étudié 27 stations, en ont conclu que ni l'acier inoxydable 316L ni le 317L n'étaient suffisamment résistants à la corrosion, pas plus que les alliages à haute teneur (2205 et 904L par exemple). Cependant, aucun des aciers 254 SMO utilisés dans 16 des 27 stations n'avait souffert de corrosion.
    On trouve dans un article (Brandt et al,1993) un guide de sélection des pompes et des systèmes de récupération d'énergie. Pour une station d'OI, la récupération d'énergie est pratiquée lorsque le débit est supérieur à 1000 m3/j, lorsque le taux de conversion est inférieur à 80% et que la pression du concentrât est supérieure à 20 bars.
    Le taux de conversion d'un module unique varie entre 7% pour un module spirale d'OI pour l'eau de mer et 75% pour un module à fibres creuses pour l'eau saumâtre. Le taux de conversion-système pour des modules à fibres creuses fines est obtenu en utilisant un seul étage de modules. Le taux de conversion-système avec modules spirales est obtenu en plaçant plusieurs modules en série (4 à 7) dans des tubes pression (carters), qui sont eux-mêmes arrangés en série parallèle, sous forme de pyramide inversée.
    La conception d'une unité de membranes se trouve grandement simplifiée, grâce aux programmes de conception par ordinateur qui sont proposés par les fabricants de membranes.
    En général, ces programmes permettent au concepteur de :

    • sélectionner le taux de conversion,
    • de déterminer les pertes de charge,
    • la qualité du perméat,
    • de vérifier le potentiel d'entartrage du concentrât.
    Si ces programmes prédisent avec précision le taux de passage des sels en OI, ce n'est pas le cas en NF. L'Université de Floride centrale a effectué les travaux les plus importants sur la modélisation de la nanofiltration (Taylor et al, 1993; Duranceau, 1990). Cette équipe a mené, avec des chercheurs de Kiwa (Pays-Bas), un projet de modélisation de la nanofiltration, grâce à des fonds de l'American Water Works Association Research Foundation.
    Quand il n'est pas possible de modéliser les procédés par membranes, il faut faire des essais. Il n'est normalement pas nécessaire de faire des essais en OI pour l'eau saumâtre ou l'eau de mer, lorsque l'alimentation se fait par puits de plage ou par de l'eau souterraine.
    C'est, par contre, presque toujours nécessaire en NF, ou lorsque l'eau brute est une eau de surface.
    Les essais en laboratoire (opération par cuvée) permettent de cerner le degré de faisabilité, de développer des critères de conception, de pré-qualifier des membranes ou de diagnostiquer un système existant.
    Les essais pilote (opération continue) permettent de cerner les risques de colmatage, les besoins en prétraitement et en nettoyage des membranes.
    Point sur la durée de vie des membranes : la plupart des fabricants offrent des garanties de 3 à 5 ans (Buros et Bergmann, 1993). Les coûts d'opération sont, en principe, calculés sur une durée de vie de 3 à 5 ans. Il y a plusieurs exemples, néanmoins, de membranes ayant eu une durée de vie de 5 à 7 ans (Birkett, 1988).
    Ce sont les membranes d'OI de la station d'Indian River Plantation qui détiennent probablement le record de longévité : 15 ans (Hendershaw et al, 1994). Si la durée de vie d'une membrane est courte, c'est qu'elle a subi un prétraitement inadéquat ou un accident. De nombreuses membranes sont détruites par le chlore lorsque le système de déchloration tombe en panne.
    Dans une installation typique, seul le chlore peut détruire une membrane instantanément. La plupart des systèmes évoluent tellement lentement qu'il est difficile de détecter les problèmes potentiels. C'est pourquoi la surveillance constante de l'eau et la normalisation des données sur le fonctionnement du système (c'est-à-dire, correction de la température, concentration) sont des facteurs importants dans l'opération du système.

    Exemple de schéma simplifié d'une filière de Nanofiltration :
     (nettoyage des membranes)



    Nettoyage des membranes.
    Toutes les stations équipées de membranes sont pourvues d'un système de nettoyage en place, car les membranes doivent être nettoyées chimiquement à intervalles réguliers, même si la source d'alimentation ou le prétraitement sont excellents. Lorsque les membranes sont utilisées dans l'industrie alimentaire ou de la boisson, on les nettoie tous les jours, au détriment de leur durée de vie. En traitement de l'eau, on les nettoie tous les mois lorsque l'eau d'alimentation est une eau de surface. Lorsque l'eau d'alimentation est souterraine, on les nettoie annuellement.

    Amjad et al (1993) ont passé en revue dans leur article les principales causes de colmatage et les produits chimiques qui permettent de les éliminer: acides, alcalins et complexants. Ces produits sont disponibles auprès de plusieurs fournisseurs.
    Les conditions dans lesquelles se passe le nettoyage sont importantes. Durham (1993) préconise d'utiliser de l'eau tiède, de nettoyer un étage à la fois, de maximiser le débit et de minimiser la pression. On ne peut juger de l'efficacité du processus de nettoyage que lorsque l'on a de bonnes données de référence et que la surveillance s'effectue avec des paramètres normalisés.





    Post-traitement du perméat
    .
    Les méthodes de post-traitement du perméat, présentées au tableau suivant, concernent les procédés à membranes mais excluent les étapes de désinfection ou d'addition d'inhibiteurs de corrosion.

    Objectifs et méthodes de post-traitement
    Objectifs
    Méthodes
    Élimination des gaz dissous
    Dégazage
    Reminéralisation
    Mélange
    Addition de produits chimiques
    Prévention de la corrosion
    Ajustement du pH
    II est nécessaire de dégazer pour éliminer l'acide carbonique (causé par l'acidification en prétraitement) et l'hydrogène sulfurée (H2S, souvent présent dans les eaux souterraines) qui passent au travers des membranes d'OI et de NF.
    Lorsque l'acide carbonique est présent seul, on dégaze complètement une fraction du perméat que l'on remélange à la fraction contenant du CO2, et par neutralisation, en aval, pour obtenir l'alcalinité.
    Lorsqu'il y a du CO
    2 et de l'H2S, il faut alors dégazer le débit total et ajuster le pH en amont de l'unité de dégazage afin d'éliminer totalement l'H2S (pH <6), tout en conservant l'alcalinité (pH >6). Plutôt que dégazer, on peut aussi oxyder au chlore de faibles concentrations de H2S.
    Il peut être nécessaire de reminéraliser partiellement le perméat pour stabiliser et réduire les phénomènes de corrosion.
    Lorsque l'eau d'alimentation est de bonne qualité, dans le cas où l'eau est saumâtre, on pratique souvent le mitigeage (mélange d'eaux).
    Lorsqu'il n'est pas possible de pratiquer le mitigeage, on peut stabiliser le perméat en ajoutant de la chaux, du carbonate de calcium, du carbonate de sodium ou de la soude. On ajuste le pH afin d'obtenir une eau légèrement 
    entartrant
    Exemple de système d'équilibre calco-carbonique en Nano-filtration :

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