Une bonne eau potable devient de plus en plus rare dans le monde, et par conséquent divers procédés de dessalement comme, par exem- ple, l'osmose inverse (RO) ont pris une extension toujours croissante.
Le but de cet article est de pré- senter au lecteur la construction d'une installation complète de des- salement de l'eau.
Une installation type RO de cette nature comprendra quelques-uns des procédés mentionnés dans ce qui suit. Leur nombre sera fonction de la qualité de l'eau d’alimentation recherchée par l'utilisateur.
Analyse de l'eau
Préalablement à toute étude, il est très important de procéder à une analyse aussi complète que possible de l'eau d’alimentation, sans quoi on ne pourrait réaliser une installation optimum.
Entrée de l'eau d’alimentation et filtration
L'eau d’alimentation est pompée depuis la source à travers un filtre de 100 microns et ensuite à tra- vers un filtre à sable qui retiennent les grosses particules en suspen- sion. Les pompes utilisées peuvent, par exemple, être des pompes de recyclage à plusieurs étages (fi- gure 1 : A et B).
Dans le cas où les teneurs en fer et en manganèse sont trop élevées, on insuffle de l’air dans l'eau d’ali- mentation, ce qui fait que le fer et le manganèse se déposent dans le fil- tre. L'air utilisé peut venir d'un compresseur. Le filtre doit être rincé régulièrement à contre-cou- rant, soit manuellement, soit auto- matiquement, suivant une périodi- cité dépendant de la qualité de l'eau.
La figure 2 montre l'entrée de l'eau d’alimentation et la station de filtration qui doit éliminer les ions de chlore, de fer, de manganèse, les eaux de laiterie et autres matières organiques. Il s’agit d'une installa- tion RO en Arabie Saoudite, qui doit traiter plusieurs types d’eaux d'alimentation, entre autres de l'eau présentant une teneur en sel de 43 000 ppm.
[Figure : Plan d’écoulement d'une installation DDS-RO complète]A. Pompe d'eau d'alimentation. B. Filtre à plusieurs médias. C. Compresseur. D. Chlorination - déchlorination. E. Filtre de sécurité. F. Dosage de dissolvant. G. Échangeur de chaleur. H. Lampe UV. I. Section d’alimentation RO. J. Module(s)-RO. K. By-pass de mélange. L. Alimentation au perméat. M. Traitement de finissage. N. Conductivité. O. Bac tampon avec pompes. P. Compresseur. Q. Tableau CC. R. Tableau A.
Chloration et déchloration
Après avoir filtré l'eau d’alimentation, il est souvent nécessaire d'ajouter de l'hypochlorite pour détruire les bactéries éventuelles. L'eau d’alimentation est alors filtrée sur un filtre à charbon, pour que la teneur en chlore reste très basse (figure 1 : C).
Filtre de sécurité
L'eau d’alimentation traverse ensuite un filtre de sécurité à mailles de 25 microns (après un filtre à plusieurs étages) ou de 5 microns (après un filtre à charbon) (figure 1 : D).
Contre-écaillement
L'eau d’alimentation contient parfois certaines matières qui peuvent plus ou moins se cristalliser dans l'installation RO (figure 1 : E). Pour éviter ce phénomène, on y ajoute des dissolvants (acide ou polyphosphates ou les deux). Le dosage de ces produits est effectué automatiquement à l'aide de pompes doseuses, soit par pré-dosage, soit en fonction des fluctuations de la composition de l’eau à traiter.
Le taux de rendement en eau de l'installation joue aussi un rôle important. Dans les cas où l’on se contente d'un faible rendement, il est possible de ne pas utiliser de dissolvant.
Chauffage de l’eau
Jadis, alors que l’on utilisait des membranes en acétate de cellulose, il pouvait parfois être nécessaire de refroidir l'eau ; mais aujourd'hui, avec l'emploi de membranes résistant à la température, il est préférable de réchauffer l'eau (figure 1 : F). L'eau qui arrive à l'installation RO peut être relativement froide et, dans le cas où un excédent de calories est disponible, on peut alors installer un échangeur de chaleur pour élever sa température, ce qui offre l'avantage, grâce à un débit plus élevé, de pouvoir économiser quelques modules. Ce débit est mesuré en l/m³/h ; on estime que pour une élévation de température d'un degré, le débit augmente d’environ 3 %.
Le concentré de l’installation RO peut également être conduit dans l'échangeur de chaleur.
Traitement aux ultraviolets
Après chauffage, on peut faire passer l'eau d’alimentation dans un appareil à rayonnement UV pour la stériliser avant son entrée dans l'installation RO (figure 1 : G). Cette opération est pratiquée soit comme prétraitement général (avant l'installation RO), soit pour traiter seulement l’eau d’appoint qui, ne passant pas par l’installation RO, est directement mélangée au perméat. Ce mélange s’effectue en particulier lorsque le perméat est trop pur par rapport à la qualité désirée de l’eau potable.
Section d’alimentation pour l’installation RO
L'eau d’alimentation est ensuite conduite à la section d’alimentation de l'installation RO qui peut se composer des éléments suivants (figure 1 : H) :
— un bac d’alimentation avec transmetteur automatique de niveau pour le réglage de l’arrivée d'eau et avec interrupteur automatique appliqué comme dispositif d'alarme
Couche barrière, 0,00025 mm
Support microporeux, 0,05 mm
Tissu en polyester, 0,125 mm.
– diverses vannes, une tuyauterie complète avec raccords correspondants, une ou des pompes d’alimentation, un filtre de 100 microns et une vanne à boulet. La nature des pompes d'alimentation dépend de la qualité et de la quantité de l'eau d’alimentation.
Ces éléments sont en général fabriqués en matériaux inoxydables (SIS 2343).
Traitement RO
Une installation RO se compose au maximum de 8 modules par boucle de recyclage et de 1 à 5 boucles de recyclage, c’est-à-dire au maximum de 40 modules pour une installation standard. La figure 3 montre une installation avec deux boucles de recyclage comportant deux modules à la première boucle et un module à la deuxième (figure 1 : I et J).
Un module DDS-RO est réalisé en « plate-and-frame » à canaux fins. Un module RO standard 30-19 (figure 4) présente une surface membranaire de 19 m². Les membranes que nous utilisons pour le traitement de l’eau sont à films complexes fins de type HR95 et HR908, de perméabilité saline inférieure respectivement à 2,5 % et 1,5 % (figure 5). Elles offrent une bonne stabilité à la température (60 °C en continu) et une bonne stabilité chimique (pH : 2 à 11). La plupart des installations RO existent avec recyclage interne pour obtenir un rendement aussi élevé que possible.
La pompe de recyclage, qui assure le nombre de recyclages nécessaires et établit la différence de pression sur le module, peut être une pompe centrifuge à plusieurs étages.
Afin de permettre le réglage du débit produit, l'installation est munie d'une vanne de contrôle manuel, réglée de façon à obtenir le taux de rendement désiré (soit la proportion du perméat par rapport au concentré).
On y trouve en outre divers débitmètres, manomètres, un thermomètre ainsi qu’une tuyauterie complète avec raccords de tuyaux correspondants.
De même, ces pièces sont généralement fabriquées en matériaux inoxydables (SIS 2343).
By-pass
Dans le cas où il est nécessaire de mélanger l'eau filtrée au perméat, on effectue un by-pass composé d'une vanne de contrôle manuelle, d'une vanne solénoïde, d'un débitmètre ainsi que de la tuyauterie correspondante, avec ses raccords (figure 1 : K).
Traitement de finissage
Le perméat comporte souvent un pH assez bas (environ 5) et une faible teneur en matières minérales (figure 1 : L). On corrige alors le pH avec une base ou bien l’on traite le perméat, à la fois pour relever le pH et pour lui donner une saveur plus agréable, si besoin est. Une fois le perméat rendu potable, on peut alors en mesurer la conductivité.
Bac
L’eau est ensuite envoyée dans une bâche tampon d’où elle est pompée dans un réservoir surélevé pour être envoyée dans le réseau de distribution (figure 1 : N).
Compresseur
L'installation RO peut aussi comprendre un compresseur (figure 1 : O) qui produit de l’air comprimé soit pour le filtre, soit pour l’automatisme du bac d’alimentation (cet automatisme peut toutefois être commandé électriquement).
La direction électrique de l’installation se fait à partir d'un tableau CC, avec un tableau CA correspondant. Le tableau de l’automatisme (tableau CC) est construit en différents modèles dépendant des instruments, pompes et équipement, qui la composent. En général on utilise l'un des trois modèles types.
Outillage
La réparation des modules nécessite un outillage hydraulique spécial qui est fourni avec chaque installation (figure 1 : R).
Exemples d’installations
Sur la figure 6 on voit une installation en conteneurs DDS, qui a été livrée pour la production d’eau potable au Yémen.
Sur la figure 7 on voit une installation RO pour production d'eau de mélange pour produits laitiers reconstitués, après dessalement dans une laiterie d’Arabie Séoudite.
MATERIELS-PRODUITS notre sélection
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Les notes techniques concernant les matériels ou produits ayant une application dans le domaine de l'Eau et des Nuisances sont à envoyer à « L'EAU, L'INDUSTRIE, LES NUISANCES », Service « Matériels-Produits ».
DC 80 D. 647
Basé sur le principe d'une oxydation U.V. en milieu fortement oxydant, l’analyseur automatique de COT (carbone organique total) utilise une technologie très perfectionnée, composée principalement des éléments suivants : un nouveau réacteur U.V. de grande efficacité, un tube U.V. immergé, un détecteur infra-rouge non dispersif et très stable, un microprocesseur assurant la gestion de l’analyse et l'exploitation des résultats, des organes de lecture, avec affichage numérique et impression des résultats en terme de concentration.
Il est complété par un passeur d’échantillons automatiques de grande capacité (120 tubes) et comportant une tête pour le dégazage préalable des échantillons. Un four annexe permet de déterminer à tout moment le Carbone Organique Purgeable (COP) par l'intermédiaire d'un accessoire de barbotage.
Cet appareil est capable d’analyser le C.O.T. dans les eaux pour des teneurs comprises entre 0,150 et quelques milliers de p.p.m. Il est idéal pour le contrôle des eaux pures, des eaux de consommation, des eaux de surface, des effluents, avec une précision de ± 2 % de la valeur dosée et même de l'eau de mer, réputée pourtant comme un milieu difficile.
Sa précision et sa facilité d’emploi étonnante le mettent à la portée de tous les laboratoires.
TAMPONS OBTURATEURS D. 648
Ce matériel est destiné aux essais de conduite avant mise en service, contrôle d'étanchéité, vérification de joints, réparation et inspection de canalisations basse pression.
Ces tampons existent pour joint d’étanchéité simple et double en diamètre 38 à 400 et simples seulement en diamètre 450 à 2000 (ballons obturateurs en différents diamètres).
LE PPD 41 D. 649
est un pH-mètre millivoltmètre thermomètre numérique portatif pouvant fonctionner aussi bien sur piles que sur secteur.
Équipé d'un affichage à cristaux liquides de 15 mm de haut, c’est un appareil robuste, à boîtier métallique, très performant bien que d’un encombrement réduit (200 x 190 x 90 mm). Placé dans sa sacoche, c’est l'idéal pour les mesures précises en fabrication ou sur le terrain. Les mesures de pH se font sur toute la gamme 0-14 au 1/100 près. La gamme des mesures de potentiels est de ± 2 000 mV à 1 mV près et celle des températures de ± 200 °C à 0,1 °C près.
La correction de température peut être automatique en utilisant une sonde à résistance de platine 100 Ω à 0 °C, qui sert aussi à la mesure de la température. Il est pourvu d'une sortie enregistreur.
La fidélité et la grande fiabilité du PPD 41 lui assurent des composants de haute technicité, le destinant aussi bien aux laboratoires de recherches avancées ou de contrôle qu’à toutes applications industrielles, en usine ou sur le terrain.
POMPE ÉLECTROMAGNÉTIQUE D. 650
Cette pompe offre un ensemble complet de fonctions permettant d'obtenir un débit particulièrement précis de 0 à 15 l/h avec une contre-pression maximum de 10 bars.
Sa carte électronique offre tous les avantages de la miniaturisation, soit une temporisation réglable de 0 à 60 secondes, une fréquence d'impulsion réglable de 0 à 140 coups minute. Une broche permet de recevoir des impulsions externes et un sélecteur autorise une marche soit en temporisation, soit au coup par coup. Sa fréquence est aussi variable en fonction d'un signal électrique externe (tous types) assurant d’elle-même un réglage de pente. Les niveaux haut et bas sont intégrés, et la course du piston réglable permet de doser de 0 à 1,7 cc/c.
Toutes ces fonctions sont visualisables par contrôle lumineux.
FLOW D. 651
Cette pompe submersible multi-usages fonctionne dans l'eau et sous l'eau, elle refoule l'eau jusqu'à 4,5 m de hauteur (débit maximum 4 m³/h à 2 m de hauteur de refoulement vertical).
Elle aspire jusqu'à 10 mm du sol et même 4 mm en démontant la plaque de fond clipsée, 195 W de puissance, 220 V monophasé.
Utilisations : relever des eaux propres ou légèrement chargées, eau de mer, eau avec fuel. Vider un bassin, une piscine, assécher une cave, un toit en terrasse, une bâche de piscine, faire une cascade, vider une cale de bateau.
FLOWMATIC est une version automatique de cette pompe : un interrupteur à flotteur la met en marche à un certain niveau d’eau et l'arrête lorsque l'eau est évacuée.
TURNER 10 D. 652
Conçu pour être utilisé sur site, ce fluorimètre portable permet de réaliser en continu des mesures de débit de chlorophylle, d’hydrocarbures ou de turbidimétrie dans les eaux.
L'ensemble se caractérise par une grande robustesse et une étanchéité le mettant à l’abri des intempéries.
La stabilité de l'instrument est remarquable puisqu’une alimentation de 210 à 260 V ne provoque pas de variation supérieure à 0,50 % de la pleine échelle. Le fluorimètre modèle 10 peut être également alimenté par batterie 12 V.
La mesure peut se faire manuellement ou automatiquement, avec commutation automatique sur une sensibilité plus élevée lorsque la lecture descend au-dessous de 20 % de la pleine échelle.
Le procédé supprime la nécessité d'une cuvette ou d’un papier noir pour estimer la fluorescence de fond : lumière zéro = lecture zéro.
Les limites de détection sont d'environ :
- 10 parties par trillions pour la Rhodamine B,
- 5 parties par trillions (avec extraction) pour la chlorophylle A,
- 5 parties par billions (sans extraction) pour les hydrocarbures.
Un enregistreur de faible puissance est disponible pour les enregistrements continus.
En raison de sa grande facilité d'emploi sur le terrain, ce fluorimètre trouve de très nombreuses applications dans le domaine du contrôle de la pollution de l'eau ainsi que dans l’océanographie.
FAF D. 662
Cet appareil de télécomptage programmé est tout spécialement approprié pour les réseaux de distribution (électricité, gaz, eau).
Dans le cas de la distribution d'eau, les informations qui apparaissent sur le réseau doivent être transmises puis traitées et exploitées en un point central : par exemple l'acquisition des débits à l'aide de transducteurs, pour déterminer la consommation journalière, ou encore la répartition des consommations en plusieurs périodes, lorsque les périodes de pompages sont adaptées aux tarifs électriques.
Le FAF permet l’élaboration, le traitement, l’affichage et l’enregistrement d’impulsions représentant une quantité déterminée (m³, m³/s, etc.), valeurs destinées aussi bien aux facturations qu'aux évaluations statistiques.
À partir des impulsions de comptage parvenant aux huit entrées (équipement maximum) il est possible d’élaborer des valeurs moyennes, des valeurs partielles, des sommes, des différences de sommes, des soldes et des maximums.
L'accent a été mis sur une présentation souple et agréable à l’utilisateur des données traitées. L'adaptation des paramètres de service peut être effectuée simplement sur le site.
Font parties, entre autres, des particularités de fonctionnement du FAF : la bibliothèque de programmes, la protection des paramètres spécifiques à l'utilisateur et des registres de comptage contre les modifications indésirées, l'horloge électronique avec un calendrier et un circuit commutateur des heures d'été et d’hiver, un programme tarifaire à haute performance (avec possibilité d’émission de commandes de tarifs) et deux unités d’enregistrement au choix : l’imprimante et l'enregistreur à bande magnétique.
TRANSMETTEURS SÉRIE X D. 661
Tout en gardant les performances exceptionnelles de leurs prédécesseurs, ces nouveaux transmetteurs possèdent de nombreux avantages supplémentaires :
- — affichage digital LCD, très lisible,
- — réglage des seuils à l'aide de l’indicateur, au digit près,
- — raccordement par bornier débrochable,
- — commande « Auto-Zéro-Manu » déjà incluse dans l’appareil,
- — l'appareil existe également avec deux régulateurs impulsionnels, pour neutralisation bilatérale,
- — boîtier compact (96 mm × 96 mm sur 180 mm),
- — transmetteur de pH, de conductivité, d’oxygène dissous ou de température dans la même présentation,
- — transmetteur-indicateur avec éventuellement seuils ou régulateur impulsionnels,
- — alarme par contrôle du temps d'excitation des relais,
- — construction modulaire.
LINK SEAL D. 663
Voici un système homogène présentant des caractéristiques de résistance et d’étanchéité conformes aux normes françaises de faire passer des câbles et des tuyaux dans une paroi ou un fourreau.
L’appareillage comprend des maillons tous identiques en caoutchouc synthétique, assemblés par des boulons qui les traversent et forment une chaîne articulée.
Celle-ci est alors posée sur la tuyauterie et forme un anneau lâche qui est ensuite glissé dans l’espace annulaire compris entre le tube et la paroi. Les boulons munis de plaques de pression sont alors serrés d’un seul côté. La matière souple des maillons, sous l’effet de la compression, se dilate et assure une fermeture parfaitement étanche à l’eau et à l’air.
Ce système assure non seulement l’étanchéité et l’isolation, mais aussi le support et le centrage des conduites et permet d’amortir les vibrations et les chocs.
Pour les passages de tuyauteries ou de câbles sous les voies routières ou ferroviaires, le Link Seal assure une parfaite étanchéité du fourreau évitant la corrosion et les dégâts causés par le gel des eaux stagnantes.
LE TNE D. 664
La photo montre un thermomètre électronique à affichage numérique très lumineux (diodes électroluminescentes) qui mesure des températures comprises entre – 50 et + 150 °C avec une précision de ± 0,5 %.
Son boîtier au format standard DIN 96 × 48 mm permet son montage en rack ou sur un panneau.
CLAPET DE NON RETOUR D. 657
Clapet en fonte équipé d’un obturateur à guidage axial arrière long, avec recentrage de l’obturateur dans l’alésage d’entrée et course réduite qui assure :
- — un fonctionnement en toutes positions grâce à un ressort de rappel en inox,
- — des pertes de charge minimales comparables au passage intégral, grâce à un profilage très étudié (coefficient de ΔP compris entre 1 et 1,5),
- — une excellente étanchéité haute et basse pression par joint plat.
Il existe en deux versions 202/402 s’appliquant aux installations de distribution d’eaux collectives, d'irrigation, de chauffage urbain, de traitement des eaux, d’installations portuaires, de surpresseurs, circuits process...
ALLPLAS D. 666
Utilisés dans les industries de traitement des métaux depuis plus de 20 ans, ces flotteurs sphériques réduisent de près de 70 % les pertes de calories ainsi que les frais de fonctionnement des dispositifs d’aspiration des brouillards acides de vapeurs corrosives ou toxiques et cela sans frais d'installation ou d’entretien.
Dès leur mise en place sur les bains de nettoyage, de galvanisation ou d’anodisation, leur efficacité est complète ; ils se rangent automatiquement afin de former une couche fermée et continue couvrant immédiatement 91 % de la surface, quel que soit leur diamètre (schéma). Ils forment une barrière mouvante à la surface du liquide, mais les objets peuvent toujours et sans gêne être plongés ou retirés à travers cette barrière.
Chaque flotteur présente, sur son pourtour, un collier destiné à empêcher la rotation de flotteur, contrairement aux sphères lisses qui sont mises en rotation par les turbulences des liquides chauds, provoquant une évaporation du liquide à la surface. Disponibles dans des diamètres de 20 – 45 – 150 mm.
