Eau | Filtration sur membranes

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Traitement tertiaire: filtre à membranes

But

  • La séparation des substances organiques
  • Concentration des sels, des composés organiques, micro-organismes, des solides
  • La purification, la désinfection

Principe

La filtration membranaire est une technique de séparation où l’eau usée est pompée sous pression au travers d’une membrane semi-perméable. En fonction de la taille des pores de la membrane, différents types de polluants peuvent être retenus. D’une façon générale, on distingue :

  • Microfiltration: 5 µm à 0,1 µm (bactéries et matières en suspension)
  • Ultrafiltration: 0,1 µm à 20 nm (protéines, macromolécules et virus)
  • Nanofiltration: 20 nm à 1 nm (sels polyvalents, petites molécules organiques dissoutes)

Les caractéristiques de la membrane (taille des pores, porosité, …) déterminent la pression qui est nécessaire pour atteindre le flux d’eau transmembranaire souhaité. Pendant le process de filtration, une couche de colmatage qui entraîne une augmentation de la pression transmembranaire se forme à la surface de la membrane. Pour maintenir le colmatage sous contrôle différentes techniques de nettoyage continue et discontinue sont utilisées (entre autres: rétrolavage (backflush), aération, filtration tangentielle, nettoyage chimique, …).

Il existe de nombreuses configurations dont, entre autres, les membranes spiralées, les membranes planes, les membranes tubulaires et les membranes fibres creuses. Afin de protéger les membranes, un prétraitement approprié est souvent crucial.

La filtration membranaire est une technique de séparation où un flux traité (perméat) et un flux concentré (concentrat) sont obtenus. Après filtration, le concentrat doit donc encore être traité.

Schéma

Application

La filtration membranaire est utilisée dans de nombreuses applications. Voici quelques exemples en lien avec le traitement des eaux :

  • MF/UF: BRM, prétraitement avant une osmose inverse, fabrication d’eau de process à partir d’eau de surface ou d’effluent traité
  • NF: élimination de polluants organiques résiduels dans la production d’eau potable, récupération de colorants

Example de réalisation

Installation UF (ultrafiltration) d'effluents d'encre avec membranes céramiques

Coûts d’exploitation

En comparaison avec d’autres techniques de filtration telles que la filtration sur sable, la filtration membranaire est très énergivore. La consommation énergétique est souvent liée aux mesures prises pour gérer le colmatage des membranes telles que l’énergie de pompage, l’énergie d’aération et les produits chimiques. De plus, la durée de vie des membranes est limitée et celles-ci doivent être remplacées tous les 5 à 10 ans.

Approche de Trevi

La filtrabilité en utilisant des membranes est différente pour chaque eaux usées. Par conséquent Trevi procède toujours à des essais pilotes. De cette manière, un flux réaliste est obtenu dans lequel la durée de vie des membranes est maximale et la fréquence de nettoyage est limitée.