L’osmose inverse peut faire partie intégrante de votre système de traitement de l’eau, mais connaissez-vous les signes avant-coureurs de problèmes qui pourraient avoir une incidence sur l’efficacité opérationnelle de votre unité d’osmose inverse? Une OI négligée peut causer des problèmes d’encrassement et de détartrage, nécessitant des nettoyages coûteux ou même des remplacements et des temps d’arrêt coûteux.
Lors de l’utilisation et de l’entretien des unités d’osmose inverse dans un système de prétraitement, il y a trois indicateurs clés de performance (ICP) à garder à l’esprit :
- Débit d’eau filtrée normalisé
- Changement de pression (ΔP)
- Passage du sel
Cependant, tous les systèmes OI ne sont pas construits de la même façon. Chaque fabricant a des directives spécifiques pour la gestion de ses unités d’OI.
Lignes directrices de l’industrie du nettoyage de l’osmose
Certains opérateurs croient incorrectement que leurs unités d’OI doivent être nettoyées tous les 3 à 4 mois, mais les fabricants d’OI ont des recommandations différentes pour leurs systèmes. Les paramètres de nettoyage sont décrits ci-dessous par le fabricant.
- Le débit d’eau filtrée baisse de 10 %
- Le passage du débit normalisé augmente de 5 à 10 %
- La chute de pression normalisée augmente de 10 à 15 %
- Le débit d’eau filtrée diminue de 10 %
- La qualité de l’eau filtrée diminue de 10 %
- La pression normalisée baisse de 15 %
- Des niveaux élevés d’encrassement se produisent à deux fois les taux ci-dessus
- Le débit de perméat diminue de 10 % depuis le démarrage ou le dernier nettoyage
- Le passage du sel augmente de 10 % depuis le démarrage ou le dernier nettoyage
- La pression normalisée chute de 15 % depuis le démarrage ou le dernier nettoyage
- La pression différentielle normalisée augmente de plus de 20 %
- Le débit de perméat diminue de plus de 10 %
- Le passage du sel augmente de plus de 20 %
Tous les fabricants énumérés ci-dessus offrent des manuels et des bulletins techniques gratuits et téléchargeables sur leurs sites Web. Pour plus de détails, veuillez consulter leurs sites Web officiels. Veuillez noter que cette liste de fabricants n’est pas exhaustive.
Parfois, ces directives ne sont pas suivies parce que les systèmes de prétraitement et de filtration en amont ne sont pas entretenus correctement, ce qui entraîne la nécessité de nettoyages par osmose inverse hebdomadaires.
L’importance des données tendancielles
Lorsque les paramètres d’OI ne sont pas enregistrés et que les tendances ne sont pas enregistrées régulièrement, le suivi des problèmes de rendement devient difficile. Sans une bonne tendance des données, le débit d’eau filtrée n’est observé que lorsqu’il commence à chuter ou qu’il augmente la conductivité.
De nombreux opérateurs attendent d’avoir une augmentation ΔP de 40 à 50 psid sur une seule étape avant de commencer un nettoyage. Une telle augmentation de pression importante conduit souvent à un canal, où les écarts des solides en suspension, des colloïdaux et des bactéries s’accumulent dans l’OI. Ces espaces restreignent le débit à travers l’unité, créant ainsi un débit de moindre résistance pendant le nettoyage.
Meilleures pratiques en matière de tendances et d’entretien des OI
Nous recommandons d’utiliser les directives du fabricant pour établir des cibles pour le débit d’eau filtrée normalisé, l’ΔP ou les augmentations de conductivité d’eau filtrée.
Lorsque ΔP augmente, il est temps de commencer à planifier les procédures d’entretien et de nettoyage.
Paramètres clés à surveiller
Surveiller ΔP à chaque étape, pas l’ensemble de l’OI
Surveillez attentivement la première étape si vous utilisez de l’eau de surface comme maquillage. Les colloïdaux qui passent dans le filtre à cartouche entraîneront une augmentation ΔP dans l’OI.
Si le premier étage présente une accumulation, prenez un tampon SDI et laissez-le fonctionner jusqu’à ce qu’il se branche.
Envoyez le tampon SDI avec quelques gouttes d’eau filtrée à votre fournisseur de traitement de l’eau pour un microscope électronique de balayage et une identification de l’encrassement pour aider à identifier les problèmes de prétraitement.
Température
- Les membranes se resserrent à mesure que l’eau devient plus froide, réduisant ainsi la conductivité de l’eau filtrée.
- À l’inverse, les membranes OI se détachent à mesure que l’eau se réchauffe. Les températures plus chaudes augmentent la conductivité du perméat. Les niveaux de matières organiques augmenteront également, ce qui augmentera la présence de bactéries dans le système.
Chlore libre
- Les niveaux de chlore libre doivent être maintenus à 0,0 ppm pour un bon fonctionnement. Lors de l’ajout d’un coussin de poudre DPD, l’échantillon obtenu doit toujours être clair et ne pas avoir de couleur rose.
- Si vous utilisez un moniteur ORP, le manuel FilmTec de DuPont recommande moins de 200 millivolts de chlore libre. Si vous utilisez des eaux usées ou des eaux grises, les niveaux recommandés sont inférieurs à 300 millivolts. Cependant, lors de l’utilisation du rH, la sonde doit être étalonnée toutes les semaines ou toutes les deux semaines.
Encrassement microbiologique
- L’encrassement microbiologique peut augmenter la pression OI. Les limites sont de 100 UFC/ml dans le maquillage ou de 1 000 UFC/ml dans le rejet. Si ces limites sont dépassées, un programme de biocide est recommandé.
Conductivité et turbidité de l’eau d’alimentation
De nombreux maquillages OI ont deux flux ou plus avec une conductivité d’affluent différente. L’utilisation d’un conductimètre en ligne vous permet de surveiller la conductivité entrante afin de mieux prédire l’impact sur l’eau filtrée. Nous recommandons la conductivité de l’OI de tendance comme meilleure pratique pour maintenir votre OI.
Surveillance d’un système OI
Une surveillance adéquate d’un système d’OI permet aux opérateurs de savoir où l’encrassement se produira et quel nettoyant utiliser.
Les fabricants d’osmose inverse offrent un logiciel de tendances téléchargeable gratuit, mais une feuille de calcul peut également être utilisée pour enregistrer les données de tendances.
Un débitmètre sur l’eau filtrée, entre la première et la deuxième étape, permet un suivi individuel des tendances et un nettoyage ciblé des deux étapes.
Un premier stade ΔP indique l’encrassement biologique, colloïdal, solide en suspension ou organique. Une augmentation ΔP de deuxième phase indique principalement une mise à l’échelle.
Les nettoyants à pH élevé sont recommandés pour le premier étage élevé ΔP. Tout ce qui n’est pas correctement traité à la première étape sera poussé à la deuxième étape de l’OI. Cependant, si l’antitartre approprié est sélectionné pour correspondre à la chimie entrante et que le taux de récupération ne change pas, le détartrage ne devrait généralement pas se produire.
L’importance de l’inspection des filtres à cartouche
La surveillance des filtres à cartouche et leur remplacement régulier sont des étapes importantes qui sont souvent négligées. Si du sable, des particules ou des grains sont trouvés à l’extérieur des éléments filtrants de la cartouche, quelque chose en amont a été brisé de l’une des faces latérales inférieures ou d’une bride du réservoir qui doit être corrigé.
Lors de l’ouverture des membranes OI, des contaminants provenant de l’adoucisseur, de l’anthracite ou du multimédia peuvent se trouver dans l’élément de plomb. Ils ne peuvent pas être retirés avec des nettoyants et doivent être rincés par les drains inférieurs du boîtier du filtre à cartouche.
Les deux vannes de vidange du filtre à cartouche (comme illustré ci-dessous) doivent être ouvertes lors du remplacement des filtres à cartouche.
Le robinet de vidange inférieur doit être installé dans un endroit facilement accessible. S’ils ne sont pas rincés, des encrassements seront envoyés au compartiment inférieur et dans la membrane de plomb.
Étude de cas : L’encrassement du filtre à cartouche cause des problèmes d’osmose inverse
Une usine connaissait un taux constamment élevé d’ΔP. Dans la photo ci-dessous, il y a des débris bruns accumulés à la base des tiges de retenue, autour des trous destinés à l’eau filtrée. Tous les débris qui ne sont pas évacués du boîtier du filtre à cartouche seront poussés dans le compartiment inférieur et l’élément principal. Lorsque cela se produit, il est très difficile, voire impossible, de retirer ce qui est logé dans la face de la membrane de plomb avec des produits chimiques de nettoyage OI.
Remarquez les grands espaces dans les membranes ci-dessous. Ceux-ci ont été causés par l’encrassement colloïdal et particulaire. Une fois qu’un espace de toute taille se développe, un débit de moindre résistance est créé, empêchant une filtration ou un nettoyage approprié.
Inspection du boîtier du filtre à cartouche
Les filtres à cartouche offrent une fenêtre sur les opérations RO et sont le dernier moyen de défense contre les problèmes de filtration. Laissez vos yeux et votre nez vous guider. Si quelque chose ne semble pas correct, signalez-le. Si vous observez une odeur, ressentez de la boue ou remarquez des grains, commencez à chercher en amont la source du problème et à le corriger.
Directives de surveillance pour les systèmes OI
Surveiller la conductivité dans l’alimentation, l’eau filtrée, le concentré ou le rejet.
Échantillonnez fréquemment tous les ions. Ce qui entre, doit sortir ou être rejeté. Par exemple, si la récupération est de 75 %, tout ce qui arrive devrait être remonté quatre fois; s’il y a 100 ppm de calcium entrant, il devrait y avoir 400 ppm sortant.
Mesurer et enregistrer le débit d’alimentation, d’eau filtrée et de concentré ou de rejet.
Surveiller la pression dans l’alimentation, l’inter-étage, le concentré et l’eau filtrée.
S’il n’y a pas de manomètre dans l’interétage, vérifiez s’il est possible d’en installer un. Cela servira d’indicateur pour la première étape, où la plupart des encrassements OI se produisent.
Mesurer la pression dans le concentré.
Surveillez la température, le pH et le rH de l’alimentation.
Comprendre les conditions de tous les débits d’étape OI et ΔP permet une sélection appropriée du nettoyant et un nettoyage ciblé.
Lectures OI
Saisissez toutes les lectures d’OI dans une feuille de calcul à des fins de tendance ou téléchargez le logiciel de tendance de votre fabricant d’OI.
Première étape
La première phase présente le débit le plus élevé et la conductivité d’entrée la plus faible. En raison du débit élevé, la première étape est sujette aux bactéries, colloïdaux, solides en suspension et organiques. Un encrassement coagulant peut également se produire. Les nettoyants à pH élevé sont utilisés à cette étape pour atténuer ces problèmes.
Deuxième étape
La deuxième phase a la conductivité la plus élevée. Le carbonate, le sulfate, l’hydroxyde et le phosphate peuvent se former au deuxième stade. Les nettoyants à faible pH sont associés à l’antitartre approprié pour le nettoyage de deuxième étape. L’exception est le tartre de silice, qui nécessite un nettoyant à pH élevé.
L’importance de la normalisation des données
Il y a deux lignes de tendance dans le graphique ci-dessous.
La ligne bleue indique un débit normalisé, qui est une ligne relativement droite. Les pics et les noues sont appelés « doigts gras », causés par les opérateurs qui embrouillent les points de données et créent des valeurs aberrantes.
Les tendances du chiffre d’affaires imprègnent le flux. Bien que le débit d’eau filtrée fluctue pendant le fonctionnement normal, il peut indiquer la nécessité d’un nettoyage.
Lorsque vous envisagez la ligne normalisée, notez si le débit reste dans ses limites standard. Si c’est le cas, l’OI n’a pas besoin d’être nettoyé. La tendance normalisée tient également compte des fluctuations de température.
Dans le graphique ci-dessous, la ligne rouge indique la température de l’eau d’alimentation et la ligne verte indique la pression de la pompe.
À mesure que la température de l’eau d’alimentation diminue, la pression de l’OI augmente en raison de la viscosité accrue de l’eau. Plus important encore, les pores membranaires commencent à se resserrer à des températures plus froides, ce qui entraîne une augmentation de la pression de pompage et une légère diminution de la conductivité.
Les conséquences de ne pas tendre et normaliser les données OI
Selon le manuel d’OI DuPont FilmTec, page 130, « si vous attendez trop longtemps, le nettoyage pourrait ne pas restaurer la performance de l’élément membranaire avec succès. De plus, le temps entre les nettoyages devient plus court, car les éléments de la membrane s’encrassent ou s’entartrent plus rapidement. »
Si une OI n’est pas mise hors service et nettoyée en temps opportun, des canaux ou des écarts peuvent se développer et le nettoyage peut ne plus restaurer la base de référence de l’unité. Il est très important de surveiller les tendances et de nettoyer les OI au besoin.
Ce qui précède montre un très bon exemple de flux normalisé par rapport à l’eau filtrée. Les lignes de tendance semblent plutôt occupées; cependant, la ligne bleue foncée du flux d’eau filtrée normalisé chute lentement et ne revient jamais à la ligne de base. Cela indique que l’opérateur a attendu trop longtemps pour nettoyer l’OI.
Il est important d’être proactif lorsque vous remarquez une tendance à la baisse. Dans cet exemple, les opérateurs doivent configurer le nettoyage en place (CIP) et planifier un nettoyage. Sinon, les membranes devront éventuellement être remplacées.
Attendre trop longtemps pour nettoyer une OI
Dans le schéma ci-dessous, la barre bleue représente la feuille de membrane et les cercles bruns représentent l’entretoise d’alimentation. Au fur et à mesure que l’eau d’alimentation traverse l’OI, les colloïdaux et les bactéries seront emballés dans les espaceurs d’alimentation. Les bactéries excrètent les polysaccharides, qui attirent et emprisonnent les particules colloïdales et en suspension difficiles à nettoyer.
Ces encrassements emprisonnés nécessitent un traitement nettoyant plus agressif ou un nettoyant à pH très élevé pour traiter. Plus le ΔP augmente, plus le nettoyage devient difficile.
Remarquez les deux espaces étroits en forme de croissant dans la membrane au-dessus. Une fois qu’une lacune se forme, elle est permanente et ne peut pas être annulée. Le flux de service et les produits chimiques de nettoyage suivront le chemin de la moindre résistance à travers ces espaces, rendant le nettoyage plus difficile.
Dans certains cas, les écarts deviennent si élargis que le ΔP augmentera, puis s’arrêtera, de sorte qu’il n’y aura plus d’accumulation de ΔP dans cette membrane. Lorsque cela se produit, les zones sans eau passeront par la stagnation, causant une zone morte virtuelle.
Six points clés à retenir
Les meilleures pratiques suivantes sont recommandées pour maintenir l’efficacité de l’OI.
- Surveillez attentivement le premier étage ΔP, surtout si vous utilisez de l’eau de surface. Prenez l’habitude de balayer la première étape ΔP et la température.
Si la température diminue, la pression ΔP et la pression de la pompe augmenteront parce que les pores de la membrane vont se resserrer. Cela ne signifie pas que le nettoyage est nécessaire dans ce cas. Examinez les données normalisées.
- Respecter les points de consigne cibles pour le nettoyage par osmose inverse. La plupart du temps, l’encrassement se produit à la première étape, en particulier si vous utilisez de l’eau de surface.
Si la chimie de l’eau est surveillée et tendancielle, l’entartrage de l’OI deviendra évident. Lorsqu’un antitartre approprié est utilisé et que le taux de récupération ne change pas, la dernière étape de détartrage n’est généralement pas une préoccupation.
- Surveiller l’activité microbiologique dans le boîtier du filtre d’alimentation, de rejet et de cartouche. Même avec les niveaux de chimie ciblés, 3 ppm de carbone organique total (TOC) ou plus fourniront des aliments pour les bactéries.
- Observez le boîtier du filtre à cartouche. Sentez et sentez la présence de slime. Vérifier l’état des surfaces internes : recherchez les croustilles.
- Surveiller la conductivité de l’eau filtrée. Si la conductivité de l’eau filtrée augmente, déterminez si la température a changé ou si la conductivité entrante a augmenté.
- Surveillez l’entrée de chlore libre dans la membrane OI. 0,0 ppm et une couleur claire sur le test DPD indique l’absence de chlore libre.
Plus il y a de données recueillies et de tendances, plus le dépannage des problèmes d’OI devient facile. La collecte et la normalisation des données permettent aux opérateurs de planifier les nettoyages et de s’assurer que la main-d’œuvre, les produits chimiques, l’équipement, etc. nécessaires sont disponibles.
La surveillance de ces six domaines clés de l’OI fournit aux opérateurs la compréhension nécessaire de la façon dont les trois ICR suivent les tendances, indique les conditions ayant un impact sur l’OI et aide à éviter les autopsies de l’OI.
Comme pour toutes les technologies, une diligence raisonnable est nécessaire pour déterminer la faisabilité de l’utilisation de ces méthodes. Consultez toujours les manuels et guides de votre équipement et demandez conseil à votre fournisseur de traitement de l’eau pour répondre aux besoins spécifiques de votre système.
Références
DuPont. 2023 février, Version 16. Manuel technique des membranes d’osmose inverse FilmTec. Extrait de : https://www.dupont.com/content/dam/dupont/amer/us/en/water-solutions/public/documents/en/RO-NF-FilmTec-Manual-45-D01504-en.pdf.
