EP4291322A1 - Method for operational control of a water treatment unit and water treatment unit for implementing such a method - Google Patents

Method for operational control of a water treatment unit and water treatment unit for implementing such a method

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Publication number
EP4291322A1
EP4291322A1 EP22705770.0A EP22705770A EP4291322A1 EP 4291322 A1 EP4291322 A1 EP 4291322A1 EP 22705770 A EP22705770 A EP 22705770A EP 4291322 A1 EP4291322 A1 EP 4291322A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
water
ultrafiltration membrane
value
backwashing
filtration device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22705770.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Khaled-Valentin AL MEZAYEN
Sylvain Masson
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Inovaya SAS
Original Assignee
Inovaya SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Inovaya SAS filed Critical Inovaya SAS
Publication of EP4291322A1 publication Critical patent/EP4291322A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/14Ultrafiltration; Microfiltration
    • B01D61/22Controlling or regulating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D63/00Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/02Hollow fibre modules
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    • B01D61/145Ultrafiltration
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    • C02F1/44Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00Specific treatment goals
    • C02F2303/16Regeneration of sorbents, filters

Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling the operation of a water treatment unit which comprises at least one ultrafiltration membrane filtration device.
  • the invention also relates to a water treatment unit allowing the implementation of such a method.
  • a water treatment unit can be used for clarification, disinfection and reduction of pollutants in water, in particular micropollutants, such as endocrine disruptors, pesticide derivatives, herbicides.
  • micropollutants such as endocrine disruptors, pesticide derivatives, herbicides.
  • Such a water treatment unit can, in particular, be used for the purification of surface water, in accordance with the standards of a Regional Health Agency in France.
  • filters In the field of water treatment, it is known to have, on the path of a flow of water to be treated, various filters aimed at improving the quality of the water. These different filters can include filters operating on an essentially mechanical principle, which define orifices for the passage of water, in particular filters equipped with ultrafiltration membranes.
  • JP-A-2008289959 discloses a filtration system which can be cleaned with a succession of steps during which the operation of the system is briefly interrupted. Water heated in a tank outside a filter is used when cleaning a filter. Cleaning efficiency is not optimal.
  • the invention relates to a method for controlling the operation of a water treatment unit comprising at least one ultrafiltration membrane filtration device, this method comprising at least the following steps: a) determination of a standardized flow rate value per unit area and per unit pressure of the ultrafiltration membrane b) treatment of the water with the treatment unit if a difference between the value of the standardized flow rate detected in step a) and a first reference value is less than or equal to a first threshold value; c) regeneration of the ultrafiltration membrane if the difference between the value of the normalized flow detected in step a) and the first reference value is greater than the first threshold value;
  • the regeneration step comprises at least one sub-step consisting of: c1) backwashing the ultrafiltration membrane.
  • the sub-step c2) is implemented for a duration of between 15 min and 6 hours, preferably between 30 and 90 min.
  • Sub-step c3) is implemented until a temperature of the water in contact with the ultrafiltration membrane of between 10°C and 30°C, preferably between 15°C and 25°C, is reached, more preferably of the order of 20°C.
  • Step c) of regeneration and step d) of cold backwashing are implemented alternately according to a difference between the value of the normalized flow detected in step a) and a second reference value , and/or the periodicity of a situation where the difference between the value of the normalized flow detected in step a) and the first reference value is greater than the first threshold value, and/or the percentage of water treated used for one or more successive backwashing steps, and/or
  • the heating device comprises heating resistors in contact with a body of the membrane filtration device of ultrafiltration, annealed copper wires coupled with resistors or infrared heating systems.
  • FIG 2 Figure 2 is the same diagram as Figure 1, during backwashing of a first filtration device of the water treatment unit;
  • FIG 3 is the same diagram as Figure 1, during the backwashing of a second filtration device of the water treatment unit;
  • figure 6 is a representation of the evolution, as a function of time, of a normalized bit rate used in the process of figure 5.
  • the processing unit 2 also comprises a control card 8 which includes at least one microprocessor 10 and a memory 12 in which is stored a program allowing the operation of the processing unit 2 to be controlled.
  • the control card 8 is connected to various members, such as counters or solenoid valves of the processing unit 2 by connections not shown, which can be of the wired or wireless type.
  • dotted arrows having as their origin or destination the reference 8 surrounded in a circle show the transmission of information between certain components of the processing unit 2, other than solenoid valves, and the control card 8.
  • the control card also controls the various solenoid valves of the processing unit, which are mentioned below, by means of wired or wireless links, not shown.
  • the control board also receives the output signals from the pressure and temperature sensors mentioned below.
  • the discharge outlet of the main pump 14 is connected by a pipe 22 to the inlet of a filtration device 24 with a mechanical effect, for example of the cyclone filter type.
  • the outlet of the mechanical effect filter 24 is connected by a pipe 26 to the inlet 282 of a device 28 for activated mineral particle filtration.
  • a purge line 30 connects a purge outlet 242 of the mechanical effect filter 24 to a collector 32 of water loaded with clogging agents and pollutants, which flows into a tank 34 for collecting water loaded with .
  • the filtration device 28 contains an activated mineral particle filter formed by glass grains whose size is between 0.4 and 1 mm and whose surface condition is modified, in the sense that these glass grains can be qualified as "activated".
  • an activated mineral particle filter formed by glass grains whose size is between 0.4 and 1 mm and whose surface condition is modified, in the sense that these glass grains can be qualified as "activated".
  • Such a filter is marketed, for example, by the Bayrol company under the AFM brand.
  • the activation of the surface state of the glass grains induces an increase in their porosity.
  • the filtering medium of the filtration device 28 is formed of grains induces that the contact surface of this filtering medium with the water is relatively large, while conferring good compactness on this device.
  • this type of filter media is compatible with backwashing, which would not necessarily be the case with filter media having particles of size less than 0.4 mm which could cause mineral particles to leak into the system. .
  • the outlet 284 of the filtration device 28 is connected to a pipe 38 whose diameter is greater than that of the pipe 26, for example 1.5 times greater.
  • the pipe 38 is generally U-shaped, with two vertical branches 382 and 384 and a horizontal branch 386.
  • the foot of each horizontal branch 382 and 384 is connected to a dead arm 388 equipped with a removable plug 390.
  • the pipe 38 constitutes a zone for calming the flow of water at the outlet of the filtration device 28, which would allow solid particles which would be released into the water by the filter 28, to fall into the dead legs 190 where they can accumulate .
  • a filtration cake is formed on the quantity of filter medium made up of the activated glass grains. This filtration cake participates in the filtration exerted by the filtration device 28.
  • the ultrafiltration modules 46 are preferably identical.
  • the ultrafiltration modules 46 extend in parallel between the inlet 442 and the outlet 444 of the ultrafiltration device 44. Other arrangements of the ultrafiltration modules 46 are however possible.
  • the ultrafiltration membranes 48 are, for example, made of poly(sulfone) (PSu), poly(vinylidene fluoride) (PvDF) of the Kynar® type, of modified PVDF of the NEOPHIL® type or of a mixture of the first two materials mentioned. .
  • a heating device 54 is arranged at the level of the filtration device 44 and makes it possible to raise the temperature of the water in contact with the ultrafiltration membranes 48. This heating device 54 makes it possible, in particular, to prevent the water from freezing in the ultrafiltration device 44 during a stoppage of operation of the processing unit 2.
  • a pipe 50 connects the outlet 444 of the filtration device 44 to the inlet 522 of an activated carbon filtration device 52.
  • Activated carbon is an adsorbent filter medium of the filtration device 52, capable in particular of reducing the micropollutants present in the water, whether organic or inorganic, such as certain dissolved metals.
  • an adsorbent media filter based on activated carbon makes it possible to retain micropollutants dissolved in the water to be treated, such as residues of pesticides, herbicides or drugs, or endocrine disruptors, and to make the water neutral in taste and smell.
  • a first pressure sensor 446 is arranged at the inlet of the filtration device 44 and makes it possible to know the pressure of the water entering this filtration device
  • a second first pressure sensor 448 is arranged in outlet of the filtration device 44 and makes it possible to know the pressure of the water leaving this filtration device.
  • the difference in the pressures respectively measured by the sensors 446 and 448 is representative of the pressure drop in the filtration device 44.
  • a temperature sensor 449 is installed on the pipe 42 and makes it possible to know the temperature of the water entering the filtration device 44.
  • a pipe 56 connects the outlet 524 of the activated carbon filtration device 52 to the inlet 582 of an ultrafiltration device 58 which comprises two ultrafiltration modules 60, which are preferably identical to each other and to the ultrafiltration modules 46, and which each comprise an ultrafiltration membrane 48.
  • a solenoid valve 62 is placed on the pipe 56, therefore between the outlet 524 of the activated carbon filtration device 52 and the inlet 582 of the ultrafiltration device.
  • the outlet 584 of the ultrafiltration device 58 is connected by a pipe 64 to a reservoir 66 for collecting the treated water.
  • This tank 66 is itself connected to a user U by a pipe 68 equipped with a non-return valve 70 and which plunges into the tank 66.
  • a purge line 72 connects line 56, upstream of solenoid valve 62, to manifold 32.
  • a solenoid valve 74 is arranged on line 72.
  • a first meter 76 is arranged on line 22, between the main pump 14 and the mechanical effect filter 24.
  • a solenoid valve 77 is arranged on line 22, between meter 76 and mechanical effect filter 24.
  • a second meter 78 is arranged on line 64, between outlet 584 of ultrafiltration device 58 and reservoir 66.
  • a solenoid valve 80 is arranged upstream of meter 78, on line 64.
  • a manual valve 82 is arranged downstream meter 78, on pipe 94.
  • the comparison of the signals transmitted respectively by the computers 76 and 78 to the control board 8 allows the microprocessor 10 to detect a possible leak in the flow circuit C.
  • the processing unit 2 is equipped with a backwashing sub-assembly which comprises a backwashing pump 90 driven by an electric motor 92 controlled by the control card 8.
  • An inlet pipe 94 of the backwash pump 90 is immersed in the reservoir 6 and is equipped, at its upstream end, with a non-return valve 96.
  • the discharge outlet of the backwash pump 90 is connected by a pipe 98 to two branches 100 and 110 which extend in parallel between the pipe 98 and the collector 32.
  • the pump 90 is therefore a water booster pump clear ultrafiltered, in other words water treated by installation 2, pipe 98.
  • a counter 99 is installed on the pipe 98 and makes it possible to signal to the control board 8 what quantity of treated water is used to carry out each backwashing operation.
  • the branch 100 comprises a first section 102 which connects the pipe 98 to a point P1 of the pipe 42 located between the solenoid valve 40 and the upstream side 442 of the filtration device 44.
  • the second section 104 of the branch 100 connects the point P1 to the manifold 32.
  • Two solenoid valves 106 and 108 are respectively arranged on the sections 102 and 104.
  • the branch 110 comprises a first section 112 which connects the pipe 98 to a point P2 of the flow circuit C located on the pipe 50, between the outlet 444 of the ultrafiltration device 44 and the inlet 522 of the carbon filtration device active 52.
  • the section 112 is divided into a first strand 112A which connects the pipe 98 to a point P3 and a second strand 112B which connects the point P3 and the point P2.
  • Three solenoid valves 116, 117 and 118 are respectively arranged on the strands 112A and 112B and on the section 114.
  • Point P3 connects section 112 to a pipe 120 which connects pipe 26, upstream of inlet 282 of filtration device 28, to pipe 64, downstream of outlet 584 of ultrafiltration device 58.
  • Point P3 splits pipe 120 in two sections 122 and 124, each equipped with a non-return valve 126, respectively 128, which passes away from point P3 and blocks in the opposite direction.
  • Section 122 connects pipe 26 to point P3.
  • the section 124 connects the point P3 to a point P4 of the flow circuit C located, on the pipe 64, upstream of the solenoid valve 80.
  • FIG. 1 the pipes of the circuit C for the flow of the water being treated in the unit 2 are shown in thick lines, since this is the part of the treatment unit 2 in which the water circulates from reservoir 4 to reservoir 66.
  • the water is freed from the particles and pollutants it contains by passing successively through the filtration devices 24, 28, 44, 52 and 58.
  • the filtration device 24 makes it possible to carry out a relatively coarse filtration, which prevents clogging agents and large pollutants, typically greater than 150 ⁇ m, from flowing into the filtration device 28 which they could then quickly clog.
  • the filtration device 28 makes it possible, thanks to the mechanical effect of the activated mineral particles and of the cake present in this bed of particles, to rid the flow of clogging agents and relatively fine pollutants, typically with a maximum dimension of 4pm order.
  • the water that reaches the activated carbon filtration device 52 is thus freed from a large part of its clogging and polluting agents, which avoids rapid clogging of the activated carbon filter.
  • the filtration devices 24 and 28 protect the ultrafiltration device 44 against rapid fouling and the filtration devices 24, 28 and 44 protect the filtration device 52 against rapid fouling.
  • the second ultrafiltration device 58 has a safety function since it makes it possible to block, thanks to its membranes 48, particles which could have passed through the upstream filtration devices, namely the filtration devices 24, 28, 44 and 52.
  • This safety function is particularly important in the event of rupture of one ultrafiltration membranes 48 of the first ultrafiltration device 44.
  • the number of ultrafiltration modules 46 is greater than the number of ultrafiltration modules 60. Indeed, under normal conditions of use of the processing unit 2, it is mainly the ultrafiltration device 44 which performs the function ultrafiltration. Thus, even if the ultrafiltration modules 60 are fewer in number than that of the ultrafiltration modules 46, the cumulative surface area of the ultrafiltration membranes 48 of the second ultrafiltration device 58 is sufficient to filter the water leaving the filtration 52, because this water has already undergone an ultrafiltration operation within the first ultrafiltration device 44. In other words, the water downstream of the filtration devices 44 and 52 has less tendency to clog the membranes of ultrafiltration 48 of the second filtration device 58, that the water leaving the filtration device 28 tends to clog the ultrafiltration membranes 48 of the first ultrafiltration device 44. This is why the cumulative surface area of the membranes ultrafiltration 48 of the second filtration device 58 may be less than the cumulative surface area of the ultrafiltration membranes 48 of the ultrafiltration device 44.
  • the various solenoid valves of the processing unit 2 are controlled by the control card 8.
  • the solenoid valves 77, 40, 62 and 80 are controlled in the open position by the control card 8, whereas the other solenoid valves are controlled in closed configuration.
  • the non-return valves 126 and 128 prevent a short-circuit water circulation, in parallel to the circuit C, between the points P1 and P3, and a rise of water, from the flow circuit C towards the branch 110.
  • processing unit 2 is configured to allow backwashing steps for some of its filtration devices.
  • This backwashing step is represented in figure 2 where the pipes in which the water actually circulates together constitute a first backwashing line L1 identified in thick lines.
  • the duration of the backwashing of the filtration devices 24 and 28 can be between 15 seconds (s) and 8 minutes (min), preferably between 30 s and 2 min.
  • backwashing of the filtration devices 24 and 28 can be provided if the pressure drop between the inlet 282 and the outlet 284 of the filtration device 28 is greater than a first threshold value V1, for example equal at 2 bar. This pressure drop is measured by pressure sensors, not shown and known per se.
  • the backwash pump 90 When it is appropriate to backwash the filtration device 44, the backwash pump 90 is activated and the solenoid valves 116, 117 and 108 are controlled in the open position by the control card 8, while the other solenoid valves are controlled in closed position.
  • This backwashing step is represented in figure 3 where the pipes in which the water actually circulates together constitute a second backwashing line L2 identified in thick lines.
  • the normalized flow rate D48 is expressed per unit area of the combined ultrafiltration membrane 48, in this case per m 2 , and per unit of pressure of the ultrafiltration membrane, in this case in bars, denoted “b " in the following.
  • This standardized flow rate is corrected by a temperature coefficient calculated from the temperature recorded at the inlet of the filtration device 44 by the sensor 449 and from a mathematical function given by the membrane manufacturer.
  • a flow being expressed conventionally in litres/hour, the standardized flow D48 can thus be expressed in l/h/m 2 /b.
  • This standardized flow rate D48 is representative of the permeability of the combined ultrafiltration membrane 48 insofar as the more the combined ultrafiltration membrane 48 is permeable, the higher this standardized flow rate.
  • This flow rate D48 is therefore a data characterizing the fouling of the membranes, independently of the viscosity of the water, the membrane surface and the pressure difference at the terminals of the membranes.
  • control board 8 is capable of calculating, at each instant t and in a first step 994 of the method of the invention, the normalized flow rate D48 of the combined ultrafiltration membrane 48.
  • Step t2 the installation operates again for water treatment, in the configuration represented in FIG. 1, and the normalized flow rate is again determined in step 994. Steps 1000 and implemented again, without implementation of step 998. Step 1004 is implemented until a time 3 ⁇ 4 when the value of the normalized bit rate D48 is such that the first difference value D1 exceeds the value of threshold D1.
  • the regeneration step 1010 comprises a second sub-step 1012 in which the circulation of water in the treatment unit 2 is stopped and kept stopped, in particular the two pumps 14 and 90 are stopped. .
  • This interruption of the circulation of water in the treatment unit 2 has the effect that the water present in the ultrafiltration device 44 stagnates in this device, around the combined ultrafiltration membrane 48.
  • a third sub-step 1014 of the regeneration step 1010 the water in contact with the ultrafiltration membrane 48 is heated by the heating device 54, which is activated by the control board 8.
  • This sub-step heating takes place during the entire period when the water circulation is interrupted, that is to say throughout the sub-step 1012.
  • the sub-steps 1012 and 1014 are concomitant.
  • This duration of interruption of the circulation of water, during the sub-step 1012, corresponds to the duration of the sub-step 1014 of heating the water and makes it possible to obtain a significant rise in temperature of the water at the contact of the ultrafiltration membrane 48.
  • the value of 30 min is, in practice, a minimum to obtain a significant rise in the temperature T of the mass of water which stagnates in the filtration device 44.
  • the value of 6 h is , in practice, a maximum because tests have shown that a longer duration of circulation and heating interruption does not significantly improve the performance of backwashing, or even reduces its performance for longer durations, whereas it decreases the performance of processing unit 2.
  • the backwash performed during sub-step 1016 is much more efficient than the cold backwash performed during step 1007 in the sense that the value of the normalized flow rate D48, determined during the restart of the processing unit 2 at a time t, corresponding to the end of step 1010, is significantly greater than the value of the normalized bit rate determined during the last step 994, at G time t i+2 before the triggering of the regeneration step 1010 and greater than the first reference value D48i updated during the last step 1009.
  • the permeability of the combined ultrafiltration membrane is therefore substantially increased during the regeneration step 1010.
  • Tests have shown, in an example where the threshold value D2 is close to 3.5 l/h/m 2 /b, an increase in the normalized flow D48 of the order of 4.2 l/h/m 2 /b at the end of a regeneration step 1010, relative to its value before this step.
  • the value of the normalized flow D48 becomes greater by 0.7 l/h/m 2 /b than the value D48 2 .
  • the regeneration step 1010 can make it possible to increase the normalized flow rate D48 in steps up to a value of the order of +7 l/h/m 2 /b in ten cycles of production/backwashing and regeneration , rather than seeing a loss of permeability typically seen in production/backwash cycles without regeneration.
  • the combined ultrafiltration membrane 48 can clog up progressively, even if it is less quickly than without regeneration.
  • the microprocessor 10 If the ratio D48/D48 2 is strictly greater than the threshold value D3, then the microprocessor 10 considers that the normalized bit rate has increased and that the method can continue to be implemented with the same value of D48 2 as previously.
  • step 1018 and possibly after step 1020, two steps 1022 and 1024 are implemented, which are respectively the same as steps 1008 and 1009 and which make it possible to adjust the first reference value D48i to the value determined after the regeneration step 1010.
  • the threshold value D1 can be between 0.1 and 5 l/h/m 2 /b, preferably between 0.5 and 2 l/h/m 2 /b
  • the threshold value D2 can be between 1 and 10 l/h/m 2 /b, preferably between 2 and 4 l/h/m 2 /b
  • the threshold value D3 can be between 0.95 and 1, preferably equal to 1 .
  • the threshold value D1 is strictly lower than the threshold value D2.
  • the step 1006 which makes it possible to choose between the implementation of the cold backwashing step 1007 or the implementation of the regeneration step 1010, can be based on a criterion other than the comparison of the second difference value D2 with the threshold value D2.
  • the regeneration step 1010 is implemented if the water consumed during one or more successive backwashing steps 1007 cold represents a percentage greater than or equal to a threshold value, for example 30%, of the water treated by the unit 2 over a given period of time. Otherwise, step 1007 of cold backwashing is implemented.
  • the cold backwashing 1007 and regeneration 1010 steps can be distributed over time at fixed intervals.
  • a backwash step 1008 may be provided every 15 min and a regeneration step 1010 every 4 hours.
  • the distribution between the cold backwashing 1007 and regeneration 1010 stages can be carried out according to the quantity of water treated in the installation.
  • a cold backwash step 1007 can be implemented after the treatment of 200 liters of water and a regeneration step 1010 can be implemented after the treatment of 2000 liters of water.
  • the standardized flow rate D48 can be related to a reference temperature, for example to a temperature of 20°C.
  • the normalized flow D48 is then corrected according to the difference between the temperature detected by the sensor 449 and the reference value.
  • This correction which takes into account the properties of the combined ultrafiltration membrane 48, is carried out according to the indications of the manufacturer of this membrane.
  • Step 1010 makes it possible to extend the lifetime of the combined ultrafiltration membrane 48, by increasing its permeability, at the end of the regeneration steps 1010, without injection into the processing unit 2 of chemicals for cleaning this membrane ultrafiltration.
  • the method of the invention has the advantage of being implemented automatically by the control board 8, without human intervention.
  • this method does not require the injection of cleaning products into the pipes of the processing unit 2, which dispenses with an operator having to go, at regular intervals, to the place of installation of the processing unit. treatment 2.
  • the combination of the cold backwashing 1007 and regeneration 1010 steps is quite advantageous, since it allows the cold backwashing steps 1007 to quickly clean the ultrafiltration membrane 48 as long as this remains effective, then that the regeneration step 1010 allows thorough cleaning, even if it takes longer.
  • sub-step 1014 can only extend over part of the period of the interruption of sub-step 1012.
  • the cold backwashing step 1007 is however optional and a method can be envisaged in which the regeneration step 1010 is systematically implemented as soon as the value of the normalized flow rate D48 becomes strictly lower than the first value of threshold deviates from the first reference value D48i by a difference strictly greater than the threshold value D1.
  • the backwash pump 90 When it is appropriate to backwash the filtration device 58, the backwash pump 90 is activated and the solenoid valves 116, 62 and 74 are switched to the open position by the control board 8, while the other solenoid valves are held in the closed position.
  • This backwashing step is represented in figure 4 where the pipes in which the water actually circulates together constitute a third backwashing line L3 identified in thick lines.
  • the backwashing cycles of the filtration devices 44 and 58 can be carried out in a coordinated manner or not, depending on the detected degree of fouling of the ultrafiltration membranes 48, this detection possibly taking place by measuring a pressure drop. or a normalized flow rate of water per unit time, per unit area, per unit pressure and at a given temperature.
  • the backwashing of the filtration devices 44 and 58 is carried out periodically independently of the pressure drop or the normalized flow rate.
  • the numbers of ultrafiltration modules of the ultrafiltration devices 44 and 58 are respectively different from 4 and 2. They can be 2 and 1, 3 and 1, 5 and 3, 6 and 4, etc. ... depending on the unit area of each ultrafiltration membrane 48 and the flow rate of water to be treated in unit 2.
  • a heating device of the type of the heating device 54 can be associated with the fourth filtration device 58.
  • the method of the invention can also or alternatively be implemented with regard to the combined ultrafiltration membrane 48 of the second ultrafiltration device 58.
  • the processing unit 2 can include one or more additional filtration device(s), arranged downstream of the filtration device 52 with filter media, such as a iron oxide filter or an ion exchange resin filter.
  • filter media such as a iron oxide filter or an ion exchange resin filter.
  • this or these additional filtration devices are arranged, along the flow circuit C, between the filtration device with filter media 52, that is to say with activated carbon in the example, and the second ultrafiltration device 58.

Abstract

This method for operational control of a water treatment unit comprises at least the following steps of determining (1000) a value (D48) for the normalized flow rate, per unit area and per unit pressure, of an ultrafiltration membrane (48); treating (1004) the water if a difference (Δ1) between the normalized flow rate value and a first reference value (D481) is below or equal to a first threshold value (D1); regenerating (1010) the ultrafiltration membrane (48) if the difference (Δ1) between the normalized flow rate value and the first reference value (D481) is above the first threshold value (D1). The regeneration step (1010) comprises at least sub-steps consisting in backwashing (1011) the ultrafiltration membrane (48); interrupting (1012) the circulation of water through the treatment unit (2) and keeping it interrupted; heating (1014) the water in contact with the ultrafiltration membrane (48) in a filtration device (44, 48) having an ultrafiltration membrane during the interruption sub-step; and, after the heating step, backwashing (1016) the ultrafiltration membrane (48).

Description

TITRE : Procédé de commande en fonctionnement d’une unité de traitement d’eau et unité de traitement d’eau pour la mise en œuvre d’un tel procédé TITLE: Control method in operation of a water treatment unit and water treatment unit for the implementation of such a method
La présente invention concerne un procédé de commande en fonctionnement d’une unité de traitement d’eau qui comprend au moins un dispositif de filtration à membrane d’ultrafiltration. L’invention concerne également une unité de traitement d’eau permettant la mise en œuvre d’un tel procédé. Une telle unité de traitement d’eau peut être utilisée pour la clarification, la désinfection et la diminution des polluants dans l’eau, en particulier les micropolluants, tels que perturbateurs endocriniens, dérivés de pesticides, herbicides. Une telle unité de traitement d’eau peut, en particulier, être utilisée pour la potabilisation d’eau de surface, conformément aux normes d’une l’Agence Régionale de Santé en France. The present invention relates to a method for controlling the operation of a water treatment unit which comprises at least one ultrafiltration membrane filtration device. The invention also relates to a water treatment unit allowing the implementation of such a method. Such a water treatment unit can be used for clarification, disinfection and reduction of pollutants in water, in particular micropollutants, such as endocrine disruptors, pesticide derivatives, herbicides. Such a water treatment unit can, in particular, be used for the purification of surface water, in accordance with the standards of a Regional Health Agency in France.
Dans le domaine du traitement de l’eau, il est connu de disposer, sur le trajet d’un écoulement d’eau à traiter, différents filtres visant à améliorer la qualité de l’eau. Ces différents filtres peuvent inclure des filtres fonctionnant selon un principe essentiellement mécanique, qui définissent des orifices de passage de l’eau, en particulier des filtres équipés de membranes d’ultrafiltration. In the field of water treatment, it is known to have, on the path of a flow of water to be treated, various filters aimed at improving the quality of the water. These different filters can include filters operating on an essentially mechanical principle, which define orifices for the passage of water, in particular filters equipped with ultrafiltration membranes.
Il est ainsi connu de WO-A-2008/047393 d’intégrer un filtre à charbon actif à une première unité de filtration, laquelle est disposée en amont d’une deuxième unité de filtration qui est, de préférence, du type à ultrafiltration. Cette approche permet de combiner les avantages d’une filtration par absorption et d’une filtration mécanique fine, par ultrafiltration. Dans ce matériel connu, la ou les membranes d’ultrafiltration ont tendance à se colmater, sous l’effet des agents colmatant ou des polluants solides charriés par l’eau qui s’écoule. Ce matériel connu est équipé de plusieurs clapets anti-retour qui empêchent une circulation en sens inverse, et donc un rétro-lavage des filtres. It is thus known from WO-A-2008/047393 to integrate an activated carbon filter into a first filtration unit, which is arranged upstream of a second filtration unit which is preferably of the ultrafiltration type. This approach makes it possible to combine the advantages of filtration by absorption and fine mechanical filtration, by ultrafiltration. In this known material, the ultrafiltration membrane or membranes tend to clog, under the effect of clogging agents or solid pollutants carried by the flowing water. This known equipment is equipped with several non-return valves which prevent circulation in the opposite direction, and therefore backwashing of the filters.
D’autre part, il est connu de certaines installations de rétro-laver des filtres en faisant circuler dans ceux-ci une eau de nettoyage, en sens inverse du sens de circulation normal de l’eau, correspondant au traitement de l’eau. Même si de telles opérations de rétro-lavage sont effectuées avec soin, elles ne permettent pas d’éliminer complètement les agents colmatant et les polluants, de sorte que la perméabilité d’une membrane d’ultrafiltration décroît progressivement de façon relativement rapide, sauf à utiliser des produits chimiques pour nettoyer en profondeur cette membrane, ce qui requiert des manipulations humaines par une main d’œuvre qualifiée et induit un risque de pollution de l’eau traitée. On the other hand, it is known from certain installations to backwash filters by circulating cleaning water therein, in the opposite direction to the direction of normal circulation of the water, corresponding to the treatment of the water. Even if such backwashing operations are carried out with care, they do not make it possible to completely eliminate the clogging agents and the pollutants, so that the permeability of an ultrafiltration membrane gradually decreases relatively quickly, except at using chemicals to thoroughly clean this membrane, which requires human handling by skilled labor and leads to a risk of pollution of the treated water.
JP-A-2008289 959 divulgue un système de filtration qui peut être nettoyé avec une succession d’étapes au cours desquelles le fonctionnement du système est brièvement interrompu. De l’eau réchauffée dans un réservoir extérieur à un filtre est utilisée lors du nettoyage d’un filtre. L’efficacité du nettoyage n’est pas optimale. JP-A-2008289959 discloses a filtration system which can be cleaned with a succession of steps during which the operation of the system is briefly interrupted. Water heated in a tank outside a filter is used when cleaning a filter. Cleaning efficiency is not optimal.
Des problèmes analogues se posent avec le matériel connu de DE-U-29823757. C’est à ces inconvénients que peut particulièrement remédier l’invention, en proposant un nouveau procédé de commande en fonctionnement d’une unité de traitement d’eau dans laquelle il est possible de prolonger la durée de vie d’une membrane d’ultrafiltration, en minimisant l’utilisation de produits chimiques de nettoyage. Similar problems arise with the material known from DE-U-29823757. It is these drawbacks that the invention can particularly remedy, by proposing a new method for controlling a water treatment unit in operation in which it is possible to extend the life of an ultrafiltration membrane. , minimizing the use of cleaning chemicals.
À cet effet, l’invention concerne un procédé de commande en fonctionnement d’une unité de traitement d’eau comprenant au moins un dispositif de filtration à membrane d’ultrafiltration, ce procédé comprenant au moins les étapes suivantes : a) détermination d’une valeur de débit normalisé par unité de surface et par unité de pression de la membrane d’ultrafiltration b) traitement de l’eau avec l’unité de traitement si une différence entre la valeur du débit normalisé détecté à l’étape a) et une première valeur de référence est inférieure ou égale à une première valeur de seuil ; c) régénération de la membrane d’ultrafiltration si la différence entre la valeur du débit normalisé détecté à l’étape a) et la première valeur de référence est supérieure à la première valeur de seuil; To this end, the invention relates to a method for controlling the operation of a water treatment unit comprising at least one ultrafiltration membrane filtration device, this method comprising at least the following steps: a) determination of a standardized flow rate value per unit area and per unit pressure of the ultrafiltration membrane b) treatment of the water with the treatment unit if a difference between the value of the standardized flow rate detected in step a) and a first reference value is less than or equal to a first threshold value; c) regeneration of the ultrafiltration membrane if the difference between the value of the normalized flow detected in step a) and the first reference value is greater than the first threshold value;
En outre, l’étape de régénération comprend au moins une sous-étape consistant à : c1 ) rétro-laver la membrane d’ultrafiltration. In addition, the regeneration step comprises at least one sub-step consisting of: c1) backwashing the ultrafiltration membrane.
Conformément à l’invention, l’étape de régénération comprend en outre au moins des sous- étapes consistant à : c2) interrompre et maintenir interrompue la circulation d’eau dans l’unité de traitement ; c3) chauffer l’eau au contact de la membrane d’ultrafiltration dans le dispositif de filtration à membrane d’ultrafiltration pendant la sous-étape c2) ; et c4) après l’étape c3), rétro-laver la membrane d’ultrafiltration. In accordance with the invention, the regeneration step further comprises at least sub-steps consisting of: c2) interrupting and maintaining interrupted the circulation of water in the treatment unit; c3) heating the water in contact with the ultrafiltration membrane in the ultrafiltration membrane filtration device during substep c2); and c4) after step c3), backwash the ultrafiltration membrane.
Grâce à l’invention, l’étape de régénération induit un effet surprenant d’augmentation sensible de la perméabilité d’une membrane d’ultrafiltration, qui permet de prolonger sa durée de vie, sans avoir recours à des produits chimiques lors du rétro-lavage des étapes c1 ) et c4). L’eau chauffée au sein du dispositif de filtration, est au contact de la membrane et agit sur la membrane pendant la durée de la sous-étape c2), ce qui améliore le nettoyage. Ceci facilite l’exploitation de l’unité de traitement qui est plus simple, et qui peut être gérée à distance puisqu’il n’est pas nécessaire qu’un opérateur vienne sur place y injecter un ou des produits de nettoyage. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l’invention, un tel procédé peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises selon toute combinaison techniquement admissible. Thanks to the invention, the regeneration step induces a surprising effect of a significant increase in the permeability of an ultrafiltration membrane, which makes it possible to extend its lifespan, without having recourse to chemical products during the retrofiltration. washing of steps c1) and c4). The water heated within the filtration device is in contact with the membrane and acts on the membrane for the duration of sub-step c2), which improves cleaning. This facilitates the operation of the processing unit which is simpler, and which can be managed remotely since it is not necessary for an operator to come on site to inject one or more cleaning products therein. According to advantageous but not obligatory aspects of the invention, such a method can incorporate one or more of the following characteristics, taken according to any technically permissible combination.
- La sous-étape c2) est mise en œuvre a une durée comprise entre 15 mn et 6 heures, de préférence entre 30 et 90 mn. - The sub-step c2) is implemented for a duration of between 15 min and 6 hours, preferably between 30 and 90 min.
- La sous-étape c3) est mise en œuvre jusqu’à atteindre une température de l’eau au contact de la membrane d’ultrafiltration comprise entre 10°C et 30°C, de préférence entre 15°C et 25°C, de préférence encore de l’ordre de 20°C. - Sub-step c3) is implemented until a temperature of the water in contact with the ultrafiltration membrane of between 10°C and 30°C, preferably between 15°C and 25°C, is reached, more preferably of the order of 20°C.
- Le procédé est mis en œuvre de façon automatique, sans intervention humaine.- The process is implemented automatically, without human intervention.
- Le procédé comprend l’étape suivante, alternative à l’étape c) : d) rétro-lavage à froid de la membrane d’ultrafiltration. - The process comprises the following step, an alternative to step c): d) cold backwashing of the ultrafiltration membrane.
- L’étape c) de régénération et l’étape d) de rétro-lavage à froid sont mises en œuvre alternativement en fonction d'une différence entre la valeur du débit normalisé détecté à l’étape a) et une deuxième valeur de référence, et/ou de la périodicité d’une situation où la différence entre la valeur du débit normalisé détecté à l’étape a) et la première valeur de référence est supérieure à la première valeur de seuil, et/ou du pourcentage d’eau traitée utilisée pour une ou des étapes de retro-lavage successives, et/ou - Step c) of regeneration and step d) of cold backwashing are implemented alternately according to a difference between the value of the normalized flow detected in step a) and a second reference value , and/or the periodicity of a situation where the difference between the value of the normalized flow detected in step a) and the first reference value is greater than the first threshold value, and/or the percentage of water treated used for one or more successive backwashing steps, and/or
- à des instants prédéterminés, et/ou en fonction de la quantité d’eau traitée dans l’unité de traitement. - at predetermined times, and/or depending on the quantity of water treated in the treatment unit.
- La première valeur de référence est ajustée après l’étape c) de régénération et, éventuellement après l’étape d) de rétro-lavage à froid. - The first reference value is adjusted after step c) of regeneration and, possibly after step d) of cold backwashing.
- La valeur du débit normalisé déterminé à l’étape a) est rapportée à une température de référence. - The value of the standardized flow determined in step a) is related to a reference temperature.
Selon un autre aspect, l’invention concerne une unité de traitement d’eau configurée pour la mise en œuvre d’un procédé tel que mentionné ci-dessus, cette unité comprenant au moins un dispositif de filtration à membrane d’ultrafiltration. Conformément à l’invention, cette unité comprend également au moins un dispositif de chauffage de l’eau présente dans le dispositif de filtration à membrane d’ultrafiltration, ainsi qu’un système de mesure d’une perte de charge d’un écoulement d’eau à travers ce dispositif de filtration à membrane d’ultrafiltration. According to another aspect, the invention relates to a water treatment unit configured for the implementation of a method as mentioned above, this unit comprising at least one ultrafiltration membrane filtration device. In accordance with the invention, this unit also comprises at least one device for heating the water present in the ultrafiltration membrane filtration device, as well as a system for measuring a pressure drop in a flow of water. water through this ultrafiltration membrane filtration device.
Selon un aspect avantageux de l’invention, le dispositif de chauffage comprend des résistances chauffantes en contact avec un corps du dispositif de filtration à membrane de d’ultrafiltration, des fils de cuivre recuit couplés à des résistances ou des systèmes de chauffage infrarouge. According to an advantageous aspect of the invention, the heating device comprises heating resistors in contact with a body of the membrane filtration device of ultrafiltration, annealed copper wires coupled with resistors or infrared heating systems.
L’invention sera mieux comprise et d’autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d’un mode de réalisation d’une unité de traitement d’eau et d’un procédé de commande en fonctionnement de cette unité, conformes à son principe, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels : The invention will be better understood and other advantages thereof will appear more clearly in the light of the following description of an embodiment of a water treatment unit and of a control method in operation of this unit, in accordance with its principle, given solely by way of example and made with reference to the appended drawings, in which:
[Fig 1] la figure 1 est un schéma de principe d’une unité de traitement d’eau conforme à l’invention, en cours de fonctionnement pour la traitement d’une quantité d’eau ; [Fig 1] Figure 1 is a block diagram of a water treatment unit according to the invention, during operation for the treatment of a quantity of water;
[Fig 2] la figure 2 est le même schéma que la figure 1, lors d’un rétro-lavage d’un premier dispositif de filtration de l’unité de traitement d’eau ; [Fig 2] Figure 2 is the same diagram as Figure 1, during backwashing of a first filtration device of the water treatment unit;
[Fig 3] la figure 3 est le même schéma que la figure 1 , lors du rétro-lavage d’un deuxième dispositif de filtration de l’unité de traitement d’eau ; [Fig 3] Figure 3 is the same diagram as Figure 1, during the backwashing of a second filtration device of the water treatment unit;
[Fig 4] la figure 4 est le même schéma que la figure 1, lors d’un rétro-lavage d’un troisième dispositif de filtration de l’unité de traitement d’eau ; [Fig 4] Figure 4 is the same diagram as Figure 1, during backwashing of a third filtration device of the water treatment unit;
[Fig. 5] la figure 5 est un schéma blocs qui illustre un procédé de commande en fonctionnement de l’unité de traitement d’eau des figures 1 à 4 ; et [Fig. 5] Figure 5 is a block diagram which illustrates a control method in operation of the water treatment unit of Figures 1 to 4; and
[Fig. 6] la figure 6 est une représentation de l’évolution, en fonction du temps, d’un débit normalisé utilisé dans le procédé de la figure 5. [Fig. 6] figure 6 is a representation of the evolution, as a function of time, of a normalized bit rate used in the process of figure 5.
L’unité 2 représentée aux figures 1 à 4 est utilisée pour la clarification, la désinfection et la diminution des polluants d’une quantité d’eau présente dans un réservoir 4 qui appartient à l’unité 2 et qui est alimenté en eau à traiter par une conduite 6. Unit 2 shown in Figures 1 to 4 is used for the clarification, disinfection and reduction of pollutants of a quantity of water present in a tank 4 which belongs to unit 2 and which is supplied with water to be treated. by a pipe 6.
L’unité de traitement 2 comprend également une carte de commande 8 qui inclut au moins un microprocesseur 10 et une mémoire 12 dans laquelle est stocké un programme permettant le pilotage en fonctionnement de l’unité de traitement 2. La carte de commande 8 est reliée à différents organes, tels que des compteurs ou des électrovannes de l’unité de traitement 2 par des liaisons non représentées, qui peuvent être de type filaire ou non filaire. Sur les figures, des flèches en pointillé ayant pour origine ou pour destination la référence 8 entourée dans un cercle montrent la transmission d’information entre certains organes de l’unité de traitement 2, autres que des électrovannes, et la carte de commande 8. La carte de commande pilote également les différentes électrovannes de l’unité de traitement, qui sont mentionnées ci-après, au moyen de liaison filaires ou non filaires non représentées. La carte de commande reçoit également les signaux de sortie des capteurs de pression et de température mentionnés ci-après. The processing unit 2 also comprises a control card 8 which includes at least one microprocessor 10 and a memory 12 in which is stored a program allowing the operation of the processing unit 2 to be controlled. The control card 8 is connected to various members, such as counters or solenoid valves of the processing unit 2 by connections not shown, which can be of the wired or wireless type. In the figures, dotted arrows having as their origin or destination the reference 8 surrounded in a circle show the transmission of information between certain components of the processing unit 2, other than solenoid valves, and the control card 8. The control card also controls the various solenoid valves of the processing unit, which are mentioned below, by means of wired or wireless links, not shown. The control board also receives the output signals from the pressure and temperature sensors mentioned below.
Sur les figures 1 à 4, les flèches E représentent le sens d’écoulement de l’eau dans les conduites de l’unité de traitement 2. Dans la présente description, l’entrée et la sortie d’un composant de l’unité de traitement 2 sont définies en fonction du sens normal d’écoulement de l’eau dans cette unité, comme la partie à travers laquelle l’eau entre ou sort de ce composant, lorsqu’un écoulement d’eau est en cours de traitement au sein de cette unité. In Figures 1 to 4, the arrows E represent the direction of water flow in the pipes of the treatment unit 2. In the present description, the inlet and the outlet of a component of the treatment unit 2 are defined according to the normal direction of flow of the water in this unit, as the part through which the water enters or leaves this component, when a flow of water is being treated within this unit.
L’unité de traitement 2 comprend une pompe principale 14 entraînée par un moteur électrique 16 piloté par la carte de commande 8. Une tubulure d’admission 18 raccordée à l’entrée de la pompe principale 14 plonge dans le réservoir 4 et est équipée, à son extrémité amont, d’un clapet anti-retour 20. The processing unit 2 comprises a main pump 14 driven by an electric motor 16 controlled by the control card 8. An inlet pipe 18 connected to the inlet of the main pump 14 plunges into the tank 4 and is equipped, at its upstream end, a non-return valve 20.
La sortie de refoulement de la pompe principale 14 est reliée par une conduite 22 à l’entrée d’un dispositif de filtration 24 à effet mécanique, par exemple de type filtre à cyclone. La sortie du filtre à effet mécanique 24 est reliée par une conduite 26 à l’entrée 282 d’un dispositif 28 de filtration à particules minérales activées. The discharge outlet of the main pump 14 is connected by a pipe 22 to the inlet of a filtration device 24 with a mechanical effect, for example of the cyclone filter type. The outlet of the mechanical effect filter 24 is connected by a pipe 26 to the inlet 282 of a device 28 for activated mineral particle filtration.
D’autre part, une conduite de purge 30 relie une sortie de purge 242 du filtre à effet mécanique 24 à un collecteur 32 d’eau chargée en agents colmatant et en polluants, qui se déverse dans un bac 34 de collecte d’eau chargée. On the other hand, a purge line 30 connects a purge outlet 242 of the mechanical effect filter 24 to a collector 32 of water loaded with clogging agents and pollutants, which flows into a tank 34 for collecting water loaded with .
Une électrovanne 36, pilotée par la carte de commande 8, est disposée sur la conduite de purge 30. A solenoid valve 36, controlled by the control card 8, is arranged on the purge line 30.
Le dispositif de filtration 28 renferme un filtre à particules minérales activées formé par des grains de verre dont la taille est comprise entre 0.4 et 1 mm et dont l’état de surface est modifié, en ce sens que ces grains de verre peuvent être qualifiés de « activés ». Un tel filtre est commercialisé, par exemple, par la société Bayrol sous la marque AFM. L’activation de l’état de surface des grains de verre induit une augmentation de leur porosité. The filtration device 28 contains an activated mineral particle filter formed by glass grains whose size is between 0.4 and 1 mm and whose surface condition is modified, in the sense that these glass grains can be qualified as "activated". Such a filter is marketed, for example, by the Bayrol company under the AFM brand. The activation of the surface state of the glass grains induces an increase in their porosity.
Le fait que le média filtrant du dispositif de filtration 28 est formé de grains induit que la surface de contact de ce média filtrant avec l’eau est relativement grande, tout conférant une bonne compacité à ce dispositif. En outre, ce type de média filtrant est compatible avec un rétro-lavage, ce qui ne serait pas nécessairement le cas avec un média filtrant présentant des particules de taille inférieure à 0,4 mm qui pourraient provoquer des fuites de particules minérales dans le système. The fact that the filtering medium of the filtration device 28 is formed of grains induces that the contact surface of this filtering medium with the water is relatively large, while conferring good compactness on this device. In addition, this type of filter media is compatible with backwashing, which would not necessarily be the case with filter media having particles of size less than 0.4 mm which could cause mineral particles to leak into the system. .
La sortie 284 du dispositif de filtration 28 est raccordée à une conduite 38 dont le diamètre est supérieur à celui de la conduite 26, par exemple 1 ,5 fois supérieur. Ainsi la section de passage de l’eau dans la conduite 38 est élargie par rapport à celle des conduites qui sont situées en amont et en aval. La conduite 38 est globalement en forme de U, avec deux branches verticales 382 et 384 et une branche horizontale 386. Le pied de chaque branche horizontale 382 et 384 est relié à un bras mort 388 équipé d’un bouchon amovible 390. Compte tenu de son diamètre relativement important, la conduite 38 constitue une zone de tranquillisation de l’écoulement d’eau en sortie du dispositif de filtration 28, ce qui permettrait à des particules solides qui seraient libérées dans l’eau par le filtre 28, de tomber dans les bras morts 190 où elles peuvent s’accumuler. Ceci évite notamment que des particules minérales activées du dispositif de filtration 28 ne viennent abraser les membranes des filtres disposées en aval. Ceci permet également de récupérer par décantation des particules solides d’agents colmatant ou de polluant présentes dans l’eau en aval du dispositif de filtration 28. The outlet 284 of the filtration device 28 is connected to a pipe 38 whose diameter is greater than that of the pipe 26, for example 1.5 times greater. Thus the passage section of the water in the pipe 38 is enlarged compared to that of the pipes which are located upstream and downstream. The pipe 38 is generally U-shaped, with two vertical branches 382 and 384 and a horizontal branch 386. The foot of each horizontal branch 382 and 384 is connected to a dead arm 388 equipped with a removable plug 390. Given its relatively large diameter, the pipe 38 constitutes a zone for calming the flow of water at the outlet of the filtration device 28, which would allow solid particles which would be released into the water by the filter 28, to fall into the dead legs 190 where they can accumulate . This in particular prevents activated mineral particles from the filtration device 28 from abrading the membranes of the filters arranged downstream. This also makes it possible to recover by settling solid particles of clogging agents or pollutant present in the water downstream of the filtration device 28.
Lors d’une opération d’exploitation de l’unité de traitement 2, et lorsque toutes les pompes sont à l’arrêt, il est possible de retirer les bouchons amovibles 390 pour purger les bras morts 388 et récupérer les particules solides qui s’y sont accumulées. During an operating operation of the processing unit 2, and when all the pumps are stopped, it is possible to remove the removable plugs 390 to purge the dead arms 388 and recover the solid particles which are accumulated there.
Lorsque de l’eau circule à travers le dispositif de filtration 28, un gâteau de filtration se forme sur la quantité de média filtrant constituée des grains de verre activés. Ce gâteau de filtration participe à la filtration exercée par le dispositif de filtration 28. When water circulates through the filtration device 28, a filtration cake is formed on the quantity of filter medium made up of the activated glass grains. This filtration cake participates in the filtration exerted by the filtration device 28.
Une électrovanne 40 est disposée à l’extrémité aval de la conduite 38. Une conduite 42 relie l’électrovanne 40 à l’entrée 442 d’un dispositif de d’ultrafiltration 44 qui comprend quatre modules d’ultrafiltration 46, chacun de ces modules d’ultrafiltration comprenant une ou plusieurs membranes d’ultrafiltration 48, de préférence des membranes d’ultrafiltration à fibres creuses. A solenoid valve 40 is arranged at the downstream end of the pipe 38. A pipe 42 connects the solenoid valve 40 to the inlet 442 of an ultrafiltration device 44 which comprises four ultrafiltration modules 46, each of these modules ultrafiltration membrane comprising one or more ultrafiltration membranes 48, preferably hollow fiber ultrafiltration membranes.
Au sens de la présente invention, un dispositif d’ultrafiltration est un dispositif de filtration prévu pour retenir des particules dont la plus grande dimension est supérieure ou égale à 1 micromètre (pm). Ici, les membranes d’ultrafiltration 48 définissent des pores de passage de l’eau, dont la plus grande dimension moyenne est comprise entre 0,01 pm et 1 pm, de préférence entre 0,01 pm et 0,03 pm. Le seuil de coupure d’une membrane d’ultrafiltration est une taille de particules au-delà de laquelle 90% des particules sont retenues par la membrane. L’expérience montre que ce seuil de coupure est généralement de l’ordre de 10% de la plus grande dimension moyenne des pores. Ainsi, pour des pores de plus grande dimension moyenne égale à 1 pm, le seuil de coupure est d’environ 0,1 pm. Within the meaning of the present invention, an ultrafiltration device is a filtration device designed to retain particles whose largest dimension is greater than or equal to 1 micrometer (pm). Here, the ultrafiltration membranes 48 define water passage pores, the largest average dimension of which is between 0.01 μm and 1 μm, preferably between 0.01 μm and 0.03 μm. The cut-off threshold of an ultrafiltration membrane is a particle size beyond which 90% of the particles are retained by the membrane. Experience shows that this cut-off threshold is generally around 10% of the largest average pore size. Thus, for pores with the largest average dimension equal to 1 μm, the cut-off threshold is around 0.1 μm.
Les modules d’ultrafiltration 46, donc leurs membranes 48, sont de préférence identiques. Les modules d’ultrafiltration 46 s’étendent en parallèle entre l’entrée 442 et la sortie 444 du dispositif d’ultrafiltration 44. D’autres disposition des modules d’ultrafiltration 46 sont toutefois possibles. The ultrafiltration modules 46, therefore their membranes 48, are preferably identical. The ultrafiltration modules 46 extend in parallel between the inlet 442 and the outlet 444 of the ultrafiltration device 44. Other arrangements of the ultrafiltration modules 46 are however possible.
Les membranes d’ultrafiltration 48 sont, par exemple réalisées en poly(sulfone) (PSu), poly(fluorure de vinylidène) (PvDF) de type Kynar ®, en PVDF modifié de type NEOPHIL ® ou dans un mélange des deux premiers matériaux cités. The ultrafiltration membranes 48 are, for example, made of poly(sulfone) (PSu), poly(vinylidene fluoride) (PvDF) of the Kynar® type, of modified PVDF of the NEOPHIL® type or of a mixture of the first two materials mentioned. .
Un dispositif de chauffage 54 est disposé au niveau du dispositif de filtration 44 et permet d’élever la température de l’eau au contact des membranes d’ultrafiltration 48. Ce dispositif de chauffage 54 permet, notamment, d’éviter que l’eau ne gèle dans le dispositif d’ultrafiltration 44 lors d’un arrêt de fonctionnement de l’unité de traitement 2. A heating device 54 is arranged at the level of the filtration device 44 and makes it possible to raise the temperature of the water in contact with the ultrafiltration membranes 48. This heating device 54 makes it possible, in particular, to prevent the water from freezing in the ultrafiltration device 44 during a stoppage of operation of the processing unit 2.
Ce dispositif de chauffage comprend des résistances électriques qui sont en contact thermique avec un corps de chaque module 46, qui contient une ou plusieurs membranes d’ultrafiltration 48, et permettent de chauffer l’eau qu’il contient. This heating device comprises electrical resistors which are in thermal contact with a body of each module 46, which contains one or more ultrafiltration membranes 48, and make it possible to heat the water which it contains.
Une conduite 50 relie la sortie 444 du dispositif de filtration 44 à l’entrée 522 d’un dispositif de filtration 52 à charbon actif. Le charbon actif est un milieu filtrant adsorbant du dispositif de filtration 52, capable notamment d’abattre les micropolluants présents dans l’eau, qu’ils soient organiques ou inorganiques, tels que certains métaux dissous. En particulier, un filtre à media adsorbant à base de charbon actif permet de retenir des micropolluants dissous dans l’eau à traiter, tels que les résidus de pesticides, d’herbicides ou de médicaments, ou les perturbateurs endocriniens, et de rendre l’eau neutre en goût en odeur. A pipe 50 connects the outlet 444 of the filtration device 44 to the inlet 522 of an activated carbon filtration device 52. Activated carbon is an adsorbent filter medium of the filtration device 52, capable in particular of reducing the micropollutants present in the water, whether organic or inorganic, such as certain dissolved metals. In particular, an adsorbent media filter based on activated carbon makes it possible to retain micropollutants dissolved in the water to be treated, such as residues of pesticides, herbicides or drugs, or endocrine disruptors, and to make the water neutral in taste and smell.
D’autre part, un premier capteur de pression 446 est disposé en entrée du dispositif de filtration 44 et permet de connaître la pression de l’eau entrant dans ce dispositif de filtration, alors qu’un deuxième premier capteur de pression 448 est disposé en sortie du dispositif de filtration 44 et permet de connaître la pression de l’eau sortant de ce dispositif de filtration. La différence des pressions respectivement mesurées par les capteurs 446 et 448 est représentative de la perte de charge dans le dispositif de filtration 44. On the other hand, a first pressure sensor 446 is arranged at the inlet of the filtration device 44 and makes it possible to know the pressure of the water entering this filtration device, while a second first pressure sensor 448 is arranged in outlet of the filtration device 44 and makes it possible to know the pressure of the water leaving this filtration device. The difference in the pressures respectively measured by the sensors 446 and 448 is representative of the pressure drop in the filtration device 44.
Un capteur de température 449 est installé sur la conduite 42 et permet de connaître la température de l’eau en entrée du dispositif de filtration 44. A temperature sensor 449 is installed on the pipe 42 and makes it possible to know the temperature of the water entering the filtration device 44.
Une conduite 56 relie la sortie 524 du dispositif de filtration à charbon actif 52 à l’entrée 582 d’un dispositif d’ultrafiltration 58 qui comprend deux modules d’ultrafiltration 60, qui sont de préférence identiques entre elles et aux modules d’ultrafiltration 46, et qui comprennent chacune une membrane d’ultrafiltration 48. A pipe 56 connects the outlet 524 of the activated carbon filtration device 52 to the inlet 582 of an ultrafiltration device 58 which comprises two ultrafiltration modules 60, which are preferably identical to each other and to the ultrafiltration modules 46, and which each comprise an ultrafiltration membrane 48.
Une électrovanne 62 est disposée sur la conduite 56, donc entre la sortie 524 du dispositif de filtration à charbon actif 52 et l’entrée 582 du dispositif d’ultrafiltration. A solenoid valve 62 is placed on the pipe 56, therefore between the outlet 524 of the activated carbon filtration device 52 and the inlet 582 of the ultrafiltration device.
La sortie 584 du dispositif d’ultrafiltration 58 est raccordée par une conduite 64 à un réservoir 66 de collecte de l’eau traitée. Ce réservoir 66 est, lui-même, raccordé à un utilisateur U par une conduite 68 équipée d’un clapet anti-retour 70 et qui plonge dans le réservoir 66. The outlet 584 of the ultrafiltration device 58 is connected by a pipe 64 to a reservoir 66 for collecting the treated water. This tank 66 is itself connected to a user U by a pipe 68 equipped with a non-return valve 70 and which plunges into the tank 66.
La tubulure 18, les conduites 22, 26, 38, 42, 50, 56 et 64, ainsi que les dispositifs de filtration 24, 28, 44, 52 et 58 définissent ensemble un circuit C d’écoulement de l’eau en cours de traitement dans l’unité 2. The tubing 18, the pipes 22, 26, 38, 42, 50, 56 and 64, as well as the filtration devices 24, 28, 44, 52 and 58 together define a circuit C for the flow of water during treatment in unit 2.
Une conduite de purge 72 relie la conduite 56, en amont de l’électrovanne 62, au collecteur 32. Une électrovanne 74 est disposée sur la conduite 72. Un premier compteur 76 est disposé sur la conduite 22, entre la pompe principale 14 et le filtre à effet mécanique 24. A purge line 72 connects line 56, upstream of solenoid valve 62, to manifold 32. A solenoid valve 74 is arranged on line 72. A first meter 76 is arranged on line 22, between the main pump 14 and the mechanical effect filter 24.
Une électrovanne 77 est disposée sur la conduite 22, entre le compteur 76 et le filtre à effet mécanique 24. A solenoid valve 77 is arranged on line 22, between meter 76 and mechanical effect filter 24.
Un deuxième compteur 78 est disposé sur la conduite 64, entre la sortie 584 du dispositif d’ultrafiltration 58 et le réservoir 66. Une électrovanne 80 est disposé en amont du compteur 78, sur la conduite 64. Une vanne manuelle 82 est disposés en aval du compteur 78, sur la conduite 94. A second meter 78 is arranged on line 64, between outlet 584 of ultrafiltration device 58 and reservoir 66. A solenoid valve 80 is arranged upstream of meter 78, on line 64. A manual valve 82 is arranged downstream meter 78, on pipe 94.
La comparaison des signaux transmis respectivement par les computeurs 76 et 78 à la carte de commande 8 permet au microprocesseur 10 de détecter une éventuelle fuite dans le circuit d’écoulement C. The comparison of the signals transmitted respectively by the computers 76 and 78 to the control board 8 allows the microprocessor 10 to detect a possible leak in the flow circuit C.
D’autre part, l’unité de traitement 2 est équipée d’un sous-ensemble de rétro-lavage qui comprend une pompe de rétro-lavage 90 entraînée un moteur électrique 92 piloté par la carte de commande 8. Une tubulure d’admission 94 de la pompe de rétro-lavage 90 plonge dans le réservoir 6 et est équipée, à son extrémité amont, d’un clapet anti-retour 96. On the other hand, the processing unit 2 is equipped with a backwashing sub-assembly which comprises a backwashing pump 90 driven by an electric motor 92 controlled by the control card 8. An inlet pipe 94 of the backwash pump 90 is immersed in the reservoir 6 and is equipped, at its upstream end, with a non-return valve 96.
La sortie de refoulement de la pompe de rétro-lavage 90 est reliée par une conduite 98 à deux branches 100 et 110 qui s’étendent en parallèle entre la conduite 98 et le collecteur 32. La pompe 90 est donc une pompe de gavage en eau claire ultrafiltrée, autrement dit en eau traitée par l’installation 2, de la conduite 98. The discharge outlet of the backwash pump 90 is connected by a pipe 98 to two branches 100 and 110 which extend in parallel between the pipe 98 and the collector 32. The pump 90 is therefore a water booster pump clear ultrafiltered, in other words water treated by installation 2, pipe 98.
Un compteur 99 est installé sur la conduite 98 et permet de signaler à la carte de commande 8 quelle quantité d’eau traitée est utilisée pour effectuer chaque opération de rétro-lavage. A counter 99 is installed on the pipe 98 and makes it possible to signal to the control board 8 what quantity of treated water is used to carry out each backwashing operation.
La branche 100 comprend un premier tronçon 102 qui relie la conduite 98 à un point P1 de la conduite 42 situé entre l’électrovanne 40 et le côté amont 442 du dispositif de filtration 44. Le deuxième tronçon 104 de la branche 100 relie le point P1 au collecteur 32. Deux électrovannes 106 et 108 sont respectivement disposées sur les tronçons 102 et 104. The branch 100 comprises a first section 102 which connects the pipe 98 to a point P1 of the pipe 42 located between the solenoid valve 40 and the upstream side 442 of the filtration device 44. The second section 104 of the branch 100 connects the point P1 to the manifold 32. Two solenoid valves 106 and 108 are respectively arranged on the sections 102 and 104.
La branche 110 comprend un premier tronçon 112 qui relie la conduite 98 à un point P2 du circuit d’écoulement C situé sur la conduite 50, entre la sortie 444 du dispositif d’ultrafiltration 44 et l’entrée 522 du dispositif de filtration à charbon actif 52. Le tronçon 112 est divisé en un premier brin 112A qui relie la conduite 98 à un point P3 et un deuxième brin 112B qui relie le point P3 et le point P2. Trois électrovannes 116, 117 et 118 sont respectivement disposées sur les brins 112A et 112B et sur le tronçon 114. The branch 110 comprises a first section 112 which connects the pipe 98 to a point P2 of the flow circuit C located on the pipe 50, between the outlet 444 of the ultrafiltration device 44 and the inlet 522 of the carbon filtration device active 52. The section 112 is divided into a first strand 112A which connects the pipe 98 to a point P3 and a second strand 112B which connects the point P3 and the point P2. Three solenoid valves 116, 117 and 118 are respectively arranged on the strands 112A and 112B and on the section 114.
Le point P3 raccorde le tronçon 112 à une conduite 120 qui connecte la conduite 26, en amont de l’entrée 282 du dispositif de filtration 28, à la conduite 64, en aval de la sortie 584 du dispositif d’ultrafiltration 58. Le point P3 divise la conduite 120 en deux tronçons 122 et 124, chacun équipé d’un clapet anti-retour 126, respectivement 128, qui est passant en s’éloignant du point P3 et bloquant en sens inverse. Point P3 connects section 112 to a pipe 120 which connects pipe 26, upstream of inlet 282 of filtration device 28, to pipe 64, downstream of outlet 584 of ultrafiltration device 58. Point P3 splits pipe 120 in two sections 122 and 124, each equipped with a non-return valve 126, respectively 128, which passes away from point P3 and blocks in the opposite direction.
Le tronçon 122 relie la conduite 26 au point P3. Le tronçon 124 relie le point P3 à un point P4 du circuit d’écoulement C situé, sur la conduite 64, en amont de l’électrovanne 80. Section 122 connects pipe 26 to point P3. The section 124 connects the point P3 to a point P4 of the flow circuit C located, on the pipe 64, upstream of the solenoid valve 80.
Les conduites 98, 100, 110 et 120 et les vannes qui les équipent appartiennent également au sous-ensemble de rétro-lavage de l’unité de traitement 2. Pipes 98, 100, 110 and 120 and the valves fitted to them also belong to the backwashing sub-assembly of processing unit 2.
A la figure 1, les conduites du circuit C d’écoulement de l’eau en cours de traitement dans l’unité 2 sont représentées en traits épais, puisqu’il s’agit de la partie de l’unité de traitement 2 dans laquelle l’eau circule, du réservoir 4 vers le réservoir 66. In FIG. 1, the pipes of the circuit C for the flow of the water being treated in the unit 2 are shown in thick lines, since this is the part of the treatment unit 2 in which the water circulates from reservoir 4 to reservoir 66.
Au cours de cette circulation, l’eau est débarrassée des particules et polluants qu’elle contient en passant successivement dans les dispositifs de filtration 24, 28, 44, 52 et 58. During this circulation, the water is freed from the particles and pollutants it contains by passing successively through the filtration devices 24, 28, 44, 52 and 58.
Le dispositif de filtration 24 permet de réaliser une filtration relativement grossière, qui évite que des agents colmatant et des polluants de taille importante, typiquement supérieure à 150 pm, s’écoulent jusque dans le dispositif de filtration 28 qu’elles pourraient alors colmater rapidement. The filtration device 24 makes it possible to carry out a relatively coarse filtration, which prevents clogging agents and large pollutants, typically greater than 150 μm, from flowing into the filtration device 28 which they could then quickly clog.
Le dispositif de filtration 28 permet, grâce à l’effet mécanique des particules de minéral activées et du gâteau présent dans ce lit de particules, de débarrasser l’écoulement d’agents colmatant et de polluants relativement fins, typiquement avec une dimension maximale de l’ordre de 4pm. The filtration device 28 makes it possible, thanks to the mechanical effect of the activated mineral particles and of the cake present in this bed of particles, to rid the flow of clogging agents and relatively fine pollutants, typically with a maximum dimension of 4pm order.
La zone de tranquillisation constituée par la conduite 38 permet de protéger les membranes d’ultrafiltration 48 d’un éventuel relargage de particules minérales du filtre 28 qui pourrait causer de l’abrasion et une réduction de la durée de vie des membranes d’ultrafiltration 48. The calming zone constituted by the pipe 38 makes it possible to protect the ultrafiltration membranes 48 from a possible release of mineral particles from the filter 28 which could cause abrasion and a reduction in the life of the ultrafiltration membranes 48 .
L’eau parvient alors au niveau du dispositif d’ultrafiltration 44 où les membranes d’ultrafiltration 48 permettent de retenir les agents colmatant et les polluants de taille supérieure au seuil de coupure des membranes 48, soit entre 0,01 pmet 0,1 pm. The water then reaches the level of the ultrafiltration device 44 where the ultrafiltration membranes 48 make it possible to retain the clogging agents and the pollutants of a size greater than the cut-off threshold of the membranes 48, i.e. between 0.01 pm and 0.1 pm .
L’eau qui parvient au dispositif 52 de filtration à charbon actif est ainsi débarrassée d’une large partie de ses agents colmatant et polluants, ce qui évite un encrassement rapide du filtre à charbon actif. The water that reaches the activated carbon filtration device 52 is thus freed from a large part of its clogging and polluting agents, which avoids rapid clogging of the activated carbon filter.
Ainsi, les dispositifs de filtration 24 et 28 protègent le dispositif d’ultrafiltration 44 contre un encrassement rapide et les dispositifs de filtration 24, 28 et 44 protègent le dispositif de filtration 52 contre un encrassement rapide. Thus, the filtration devices 24 and 28 protect the ultrafiltration device 44 against rapid fouling and the filtration devices 24, 28 and 44 protect the filtration device 52 against rapid fouling.
En configuration normale de traitement de l’eau dans le circuit d’écoulement C, le deuxième dispositif de d’ultrafiltration 58 a une fonction de sécurité puisqu’il permet de bloquer, grâce à ses membranes 48, des particules qui auraient pu passer dans les dispositifs de filtration amont, à savoir les dispositifs de filtration 24, 28, 44 et 52. Cette fonction de sécurité est particulièrement importante en cas de rupture de l’une des membranes d’ultrafiltration 48 du premier dispositif d’ultrafiltration 44. In the normal water treatment configuration in the flow circuit C, the second ultrafiltration device 58 has a safety function since it makes it possible to block, thanks to its membranes 48, particles which could have passed through the upstream filtration devices, namely the filtration devices 24, 28, 44 and 52. This safety function is particularly important in the event of rupture of one ultrafiltration membranes 48 of the first ultrafiltration device 44.
Le nombre de modules d’ultrafiltration 46 est supérieur au nombre de modules d’ultrafiltration 60. En effet, en conditions normales d’utilisation de l’unité de traitement 2, c’est principalement le dispositif d’ultrafiltration 44 qui assure la fonction d’ultrafiltration. Ainsi, même si les modules d’ultrafiltration 60 sont en nombre inférieur à celui des modules d’ultrafiltration 46, la superficie cumulée des membranes d’ultrafiltration 48 du deuxième dispositif d’ultrafiltration 58 est suffisante pour filtrer l’eau sortant du dispositif de filtration 52, car cette eau a déjà subi une opération d’ultrafiltration au sein du premier dispositif d’ultrafiltration 44. En d’autres termes, l’eau en aval des dispositifs de filtration 44 et 52 a moins tendance à colmater les membranes d’ultrafiltration 48 du deuxième dispositif de filtration 58, que l’eau en sortie du dispositif de filtration 28 a tendance à colmater les membranes d’ultrafiltration 48 du premier dispositif de d’ultrafiltration 44. C’est pourquoi, la superficie cumulée des membranes d’ultrafiltration 48 du deuxième dispositif de filtration 58 peut être inférieure à la superficie cumulée des membranes d’ultrafiltration 48 du dispositif d’ultrafiltration 44. The number of ultrafiltration modules 46 is greater than the number of ultrafiltration modules 60. Indeed, under normal conditions of use of the processing unit 2, it is mainly the ultrafiltration device 44 which performs the function ultrafiltration. Thus, even if the ultrafiltration modules 60 are fewer in number than that of the ultrafiltration modules 46, the cumulative surface area of the ultrafiltration membranes 48 of the second ultrafiltration device 58 is sufficient to filter the water leaving the filtration 52, because this water has already undergone an ultrafiltration operation within the first ultrafiltration device 44. In other words, the water downstream of the filtration devices 44 and 52 has less tendency to clog the membranes of ultrafiltration 48 of the second filtration device 58, that the water leaving the filtration device 28 tends to clog the ultrafiltration membranes 48 of the first ultrafiltration device 44. This is why the cumulative surface area of the membranes ultrafiltration 48 of the second filtration device 58 may be less than the cumulative surface area of the ultrafiltration membranes 48 of the ultrafiltration device 44.
Les différentes électrovannes de l’unité de traitement 2 sont pilotées par la carte de commande 8. Dans la configuration de la figure 1 , les électrovannes 77, 40, 62 et 80 sont pilotées en position ouverte par la carte de commande 8, alors que les autres électrovannes sont pilotées en configuration fermée. Les clapets anti-retour 126 et 128 empêchent une circulation d’eau de court-circuit, en parallèle au circuit C, entre les points P1 et P3, et une remontée d’eau, du circuit d’écoulement C vers la branche 110. The various solenoid valves of the processing unit 2 are controlled by the control card 8. In the configuration of FIG. 1, the solenoid valves 77, 40, 62 and 80 are controlled in the open position by the control card 8, whereas the other solenoid valves are controlled in closed configuration. The non-return valves 126 and 128 prevent a short-circuit water circulation, in parallel to the circuit C, between the points P1 and P3, and a rise of water, from the flow circuit C towards the branch 110.
Au fur et à mesure du fonctionnement de l’unité de traitement 2, les différents dispositifs de filtration ont tendance à s’encrasser. As the processing unit 2 operates, the various filtration devices tend to become clogged.
C’est pourquoi, l’unité de traitement 2 est configurée pour permettre des étapes de rétro-lavage de certains de ses dispositifs de filtration. This is why processing unit 2 is configured to allow backwashing steps for some of its filtration devices.
Le rétro-lavage d’un dispositif de filtration peut avoir lieu à des moments prédéterminés, par exemple toutes les 1 heure d’utilisation de l’unité 2, ou en tenant compte de l’encrassement effectif de l’un ou de plusieurs des dispositifs de filtration, cet encrassement pouvant être déterminé pour chaque dispositif de filtration par une mesure de perte de charge en son sein, par exemple au moyen de capteurs de pression. The backwashing of a filtration device can take place at predetermined times, for example every 1 hour of use of the unit 2, or taking into account the effective clogging of one or more of the filtration devices, this fouling being able to be determined for each filtration device by measuring the pressure drop therein, for example by means of pressure sensors.
Au cours d’une étape de rétro-lavage, le fonctionnement de la pompe principale 14 est arrêté et la pompe de rétro-lavage 90 est activée. Lorsqu’il convient de rétro laver les dispositifs de filtration 24 et 28, les électrovannes 106, 40 et 36 sont pilotées en position ouverte par la carte de commande 8, alors que les autres électrovannes sont pilotées en position fermée. During a backwash step, the operation of the main pump 14 is stopped and the backwash pump 90 is activated. When it is appropriate to backwash the filtration devices 24 and 28, the solenoid valves 106, 40 and 36 are controlled in the open position by the control card 8, while the other solenoid valves are controlled in the closed position.
Dans ce cas, l’eau puisée dans le réservoir 66 par la pompe de recirculation 90 circule dans la tubulure 94, dans la conduite 98, dans le tronçon 102 de la branche 100, jusqu’au point P1 , dans les conduites 42 et 38, à travers le dispositif de filtration 28, en sens inverse du fonctionnement normal, c’est-à-dire de sa sortie 284 vers son entrée 282, dans la conduite 26, à travers le dispositif de filtration 24, jusqu’à sa sortie de purge 242, et dans la conduite 30, jusqu’à parvenir dans le collecteur 32. In this case, the water drawn from the tank 66 by the recirculation pump 90 circulates in the pipe 94, in the pipe 98, in the section 102 of the branch 100, up to the point P1, in the pipes 42 and 38 , through the filtration device 28, in the opposite direction to normal operation, that is to say from its outlet 284 to its inlet 282, in line 26, through the filtration device 24, to its outlet drain 242, and through pipe 30, until it reaches manifold 32.
Cette étape de rétro-lavage est représentée à la figure 2 où les conduites dans lesquelles circule effectivement l’eau constituent ensemble une première ligne de rétro- lavage L1 identifiée en traits épais. This backwashing step is represented in figure 2 where the pipes in which the water actually circulates together constitute a first backwashing line L1 identified in thick lines.
Comme le rétro-lavage est effectué avec de l’eau traitée, puisée dans le réservoir 66, les risques de contamination des dispositifs de filtration 24 et 28 sont éliminés, dans une large mesure. Ceci vaut également dans les autres configurations de rétro-lavage mentionnées ci-après. As the backwashing is carried out with treated water, drawn from the tank 66, the risks of contamination of the filtration devices 24 and 28 are eliminated, to a large extent. This also applies to the other backwash configurations mentioned below.
La durée du rétro-lavage des dispositifs de filtration 24 et 28 peut être comprise entre 15 secondes (s) et 8 minutes (mn), de préférence entre 30s et 2mn. En pratique, il peut être prévu un rétro-lavage des dispositifs de filtration 24 et 28 si la perte de charge entre l’entrée 282 et la sortie 284 du dispositif de filtration 28 est supérieure à une première valeur de seuil V1 , par exemple égale à 2 bar. Cette perte de charge est mesurée par des capteurs de pression non représentés et connus en soi. The duration of the backwashing of the filtration devices 24 and 28 can be between 15 seconds (s) and 8 minutes (min), preferably between 30 s and 2 min. In practice, backwashing of the filtration devices 24 and 28 can be provided if the pressure drop between the inlet 282 and the outlet 284 of the filtration device 28 is greater than a first threshold value V1, for example equal at 2 bar. This pressure drop is measured by pressure sensors, not shown and known per se.
Lorsqu’il convient de rétro-laver le dispositif de filtration 44, la pompe de rétro-lavage 90 est activée et les électrovannes 116, 117 et 108 sont pilotées en position ouverte par la carte de commande 8, alors que les autres électrovannes sont pilotées en position fermée. When it is appropriate to backwash the filtration device 44, the backwash pump 90 is activated and the solenoid valves 116, 117 and 108 are controlled in the open position by the control card 8, while the other solenoid valves are controlled in closed position.
Ceci permet de faire circuler de l’eau provenant du réservoir 66 dans la tubulure 94, dans la conduite 98, dans la branche 112 de la conduite 110 jusqu’au point P2, dans la conduite 50, à travers le dispositif de filtration 44 en sens inverse, de sa sortie 444 vers son entrée 442, dans la conduite 42 jusqu’au point P1. Comme l’électrovanne 40 est fermée, l’eau de rétro-lavage ne peut alors s’écouler que dans le tronçon 104 de la conduite 100 jusque dans le collecteur 32, puis vers le bac 34. This makes it possible to circulate water coming from the tank 66 in the pipe 94, in the pipe 98, in the branch 112 of the pipe 110 up to the point P2, in the pipe 50, through the filtration device 44 in opposite direction, from its output 444 to its input 442, in pipe 42 to point P1. As solenoid valve 40 is closed, the backwash water can then only flow in section 104 of pipe 100 as far as collector 32, then to tank 34.
Cette étape de rétro-lavage est représentée à la figure 3 où les conduites dans lesquelles circule effectivement l’eau constituent ensemble une deuxième ligne de rétro- lavage L2 identifiée en traits épais. This backwashing step is represented in figure 3 where the pipes in which the water actually circulates together constitute a second backwashing line L2 identified in thick lines.
La carte de commande 8 met automatiquement en œuvre un procédé de commande en fonctionnement de l’unité de traitement 2 qui considère un débit normalisé D48 affecté à la membrane d’ultrafiltration combinée, constituée par l’ensemble des membranes d’ultrafiltration 48 des différentes modules d’ultrafiltration 46. Dans ce qui suit, les différentes membranes d’ultrafiltration 48 sont assimilées à la membrane combinée, qui est également dénommée « membrane combinée d’ultrafiltration 48 » par souci de simplification. The control card 8 automatically implements a control method in operation of the processing unit 2 which considers a normalized bit rate D48 assigned to the combined ultrafiltration membrane, consisting of all the ultrafiltration membranes 48 of the different ultrafiltration modules 46. In what follows, the different ultrafiltration membranes 48 are likened to the combined membrane, which is also called “combined ultrafiltration membrane 48” for simplicity.
Ce procédé est mis en œuvre par le microprocesseur 10, en exécutant un logiciel stocké dans la mémoire 12. This method is implemented by the microprocessor 10, by executing software stored in the memory 12.
Le débit normalisé D48 s’exprime par unité de surface de la membrane combinée d’ultrafiltration 48, en l’espèce par m2, et par unité de pression de la membrane d’ultrafiltration, en l’espèce en bars, noté « b » dans la suite. Ce débit normalisé est corrigé par un coefficient de température calculé à partir de la température relevée en entrée du dispositif de filtration 44 par le capteur 449 et d’une fonction mathématique donnée par le fabricant de membranes. Un débit s’exprimant classiquement en litre/heure, le débit normalisé D48 peut ainsi s’exprimer en l/h/m2/b. The normalized flow rate D48 is expressed per unit area of the combined ultrafiltration membrane 48, in this case per m 2 , and per unit of pressure of the ultrafiltration membrane, in this case in bars, denoted “b " in the following. This standardized flow rate is corrected by a temperature coefficient calculated from the temperature recorded at the inlet of the filtration device 44 by the sensor 449 and from a mathematical function given by the membrane manufacturer. A flow being expressed conventionally in litres/hour, the standardized flow D48 can thus be expressed in l/h/m 2 /b.
Ce débit normalisé D48 est représentatif de la perméabilité de la membrane d’ultrafiltration combinée 48 dans la mesure où, plus la membrane d’ultrafiltration combinée 48 est perméable, plus ce débit normalisé est élevé. Ce débit D48 est donc une donnée caractérisant l’encrassement des membranes, indépendamment de la viscosité de l’eau, de la surface membranaire et de la différence de pression aux bornes des membranes. This standardized flow rate D48 is representative of the permeability of the combined ultrafiltration membrane 48 insofar as the more the combined ultrafiltration membrane 48 is permeable, the higher this standardized flow rate. This flow rate D48 is therefore a data characterizing the fouling of the membranes, independently of the viscosity of the water, the membrane surface and the pressure difference at the terminals of the membranes.
Au sein de l’unité de traitement 2, le débit normalisé D48 est mesuré, d’une part, grâce aux compteurs 76 et/ou 78 qui permettent de connaître le débit d’eau, en l/h, dans le circuit d’écoulement C et, d’autre part, par les capteurs de pression 446 et 448 qui permettent de connaître la différence de pression de part et d’autre de la membrane d’ultrafiltration combinée 48. Within the processing unit 2, the standardized flow D48 is measured, on the one hand, thanks to the counters 76 and/or 78 which make it possible to know the water flow, in l/h, in the circuit of flow C and, on the other hand, by the pressure sensors 446 and 448 which make it possible to know the pressure difference on either side of the combined ultrafiltration membrane 48.
La superficie de la membrane d’ultrafiltration combinée 48 est connue à partir des caractéristiques techniques des différents modules d’ultrafiltration 46. Cette donnée est généralement communiquée par le constructeur des modules d’ultrafiltration et peut être stockée dans la mémoire 12, comme un paramètre d’exploitation de l’unité de traitement 2. The surface area of the combined ultrafiltration membrane 48 is known from the technical characteristics of the various ultrafiltration modules 46. This data is generally communicated by the manufacturer of the ultrafiltration modules and can be stored in the memory 12, as a parameter operation of the processing unit 2.
Ainsi, la carte de commande 8 est capable de calculer, à chaque instant t et dans une première étape 994 du procédé de l’invention, le débit normalisé D48 de la membrane d’ultrafiltration combinée 48. Thus, the control board 8 is capable of calculating, at each instant t and in a first step 994 of the method of the invention, the normalized flow rate D48 of the combined ultrafiltration membrane 48.
Cette première étape 994 est mise en œuvre de façon périodique, à partir d’un instant to de mise en marche de l’unité 2, avec une périodicité comprise entre 2 et 90 secondes, de préférence égale à 15 secondes. This first step 994 is implemented periodically, from an instant to of switching on the unit 2, with a periodicity comprised between 2 and 90 seconds, preferably equal to 15 seconds.
Dans une deuxième étape 996, il est vérifié si l’instant t de mise en œuvre de l’étape 994 est l’instant to. Si tel est le cas, une étape d’initialisation 998 est mise en œuvre, au cours de laquelle une première valeur de référence D48i et une deuxième valeur de référence D482 sont rendues égales à la valeur D48 du débit normalisé déterminée à l’étape 994. In a second step 996, it is checked whether the instant t of implementation of the step 994 is the instant to. If this is the case, an initialization step 998 is implemented, at the during which a first reference value D48i and a second reference value D48 2 are made equal to the value D48 of the normalized bit rate determined in step 994.
Après l’étape 998 si l’instant t est égal à to, ou directement après l’étape 996 si l’instant t est différent de to, une étape 1000 est mise en œuvre, dans laquelle sont calculées deux écarts, à savoir, une première valeur D1 d’écart, égale à la différence entre la première valeur de référence D48i et la valeur calculée à l’étape 994 ; et une deuxième valeur D2 d’écart, égale à la différence entre la deuxième valeur de référence D482 et la valeur calculée à l’étape 994. After step 998 if time t is equal to to, or directly after step 996 if time t is different from to, a step 1000 is implemented, in which two deviations are calculated, namely, a first difference value D1, equal to the difference between the first reference value D48i and the value calculated in step 994; and a second difference value D2, equal to the difference between the second reference value D48 2 and the value calculated in step 994.
On a les relations suivantes : D1 = D48i -D48 et D2 = D482-D48. We have the following relations: D1 = D48i -D48 and D2 = D48 2 -D48.
Dans une étape suivante 1002 du procédé, la première valeur d’écart ou de différence D1 déterminée à l’étape 1000 est comparée à une valeur de seuil D1 fixée à l’avance, par exemple égale à 1 l/h/m2/b. In a following step 1002 of the method, the first deviation or difference value D1 determined in step 1000 is compared with a threshold value D1 fixed in advance, for example equal to 1 l/h/m 2 / b.
Si, lors de l’étape 1002, il est déterminé que la première valeur de différence D1 est inférieure ou égale à la valeur de seuil D1 , cela est interprété par le microprocesseur 10 comme le fait que le débit normalisé D48 a peu baissé par rapport à sa valeur de référence D48i. Dans ce cas, la membrane combinée d’ultrafiltration 48 est considérée comme non colmatée et non encrassée et l’installation peut fonctionner normalement, pour traiter l’eau, dans la configuration représentée dans la figure 1. Ceci a lieu lors d’une étape 1004 du procédé de l’invention. If, during step 1002, it is determined that the first difference value D1 is less than or equal to the threshold value D1, this is interpreted by the microprocessor 10 as the fact that the normalized bit rate D48 has dropped slightly compared to its reference value D48i. In this case, the combined ultrafiltration membrane 48 is considered to be unclogged and unfouled and the installation can operate normally, to treat the water, in the configuration represented in FIG. 1. This takes place during a step 1004 of the process of the invention.
Le procédé revient alors à l’étape 994. The method then returns to step 994.
Dans le cas contraire, c’est-à-dire si la première valeur de différence D1 est strictement supérieure à la valeur de seuil D1 , cela est interprété par la carte de commande 8 comme le fait que l’encrassement ou le colmatage des membranes d’ultrafiltration commence à être significatif. Dans ce cas, il est prévu une étape 1007 de rétro-lavage ou une étape 1010 de régénération de la membrane d’ultrafiltration 48. Otherwise, that is to say if the first difference value D1 is strictly greater than the threshold value D1, this is interpreted by the control card 8 as the fact that the fouling or clogging of the membranes ultrafiltration begins to be significant. In this case, a step 1007 of backwashing or a step 1010 of regeneration of the ultrafiltration membrane 48 is provided.
Dans la représentation de la figure 6, on considère une mise en marche de l’unité de traitement 2 à l’instant to. En cours de fonctionnement de l’unité de traitement 2, la membrane combinée d’ultrafiltration 48 s’encrasse progressivement, de sorte que la valeur du débit normalisé D48 décroît progressivement jusqu’à ce que la première valeur de différence D1 atteigne la valeur de seuil D1 à un instant ti, ce qui est détecté lors de l’étape 1002 In the representation of FIG. 6, a start-up of the processing unit 2 at time to is considered. During operation of the processing unit 2, the combined ultrafiltration membrane 48 gradually clogs up, so that the value of the normalized flow rate D48 decreases gradually until the first difference value D1 reaches the value of threshold D1 at a time ti, which is detected during step 1002
Dans ce cas, une étape 1006 de comparaison est mise en œuvre, au cours de laquelle la deuxième valeur de différence D2 déterminée à l’étape 1000 est comparée à une deuxième valeur de seuil D2 fixée à l’avance, par exemple égale à 3,5 l/h/m2/b. Si, lors de l’étape 1006, il est déterminé que la deuxième valeur de différence D2 est inférieure ou égale à la valeur de seuil D2, cela est interprété par la carte de commande 8 comme le fait que le débit normalisé D48 a relativement peu baissé par rapport à sa valeur de référence D482 à l’instant t0. Dans ce cas, l’étape 1007 de rétro-lavage est initiée, à l’instant ti et jusqu’à un instant tå, étape pendant laquelle de l’eau ultrafiltrée circule dans la ligne de rétro-lavage L2, comme expliqué ci-dessus et représenté à la figure 3. In this case, a comparison step 1006 is implemented, during which the second difference value D2 determined in step 1000 is compared with a second threshold value D2 fixed in advance, for example equal to 3 .5 l/h/m 2 /b. If, in step 1006, it is determined that the second difference value D2 is less than or equal to the threshold value D2, this is interpreted by the control card 8 as the fact that the normalized rate D48 has relatively little dropped relative to its reference value D48 2 at time t 0 . In this case, the backwashing step 1007 is initiated, at time ti and up to a time t å , step during which ultrafiltered water circulates in the backwashing line L2, as explained below above and shown in Figure 3.
Cette étape de rétro-lavage a lieu à froid, en ce sens que le dispositif de chauffage 54 n’est pas activé à l’instant ti, ni dans la période suivant cet instant, au moins jusqu’à l’instant t2. This backwashing step takes place cold, in the sense that the heating device 54 is not activated at time ti, nor in the period following this time, at least until time t2.
Cette étape de rétro-lavage à froid se prolonge jusqu’à l’instant t2 où la pompe de gavage 90 est arrêtée, et la pompe principale 14 est à nouveau mise en service, ce qui permet de déterminer à nouveau la valeur du débit normalisé D48 dans une étape 1008. Cette nouvelle valeur du débit normalisé D48 est normalement supérieure à la valeur déterminée à l’instant ti, et le plus souvent légèrement inférieure à la valeur de référence D48i, comme visible à la figure 6. This cold backwashing step is extended until the instant t2 when the booster pump 90 is stopped, and the main pump 14 is put into service again, which makes it possible to determine the value of the normalized flow rate again. D48 in a step 1008. This new value of the normalized bit rate D48 is normally higher than the value determined at time ti, and most often slightly lower than the reference value D48i, as visible in FIG. 6.
Après l’étape 1008, la valeur de référence D48i est ajustée, dans une étape 1009, à la valeur du débit normalisé D48 déterminée lors de l’étape 1008. En d’autres termes, la première valeur de référence D48i est ainsi ajustée à la valeur déterminée à la fin de l’étape 1007 de rétro-lavage à froid. After step 1008, the reference value D48i is adjusted, in a step 1009, to the value of the standardized bit rate D48 determined during step 1008. In other words, the first reference value D48i is thus adjusted to the value determined at the end of step 1007 of cold backwashing.
Après mise en œuvre de l’étape 1009, le procédé revient à l’étape 994. After performing step 1009, the method returns to step 994.
A partir de l’instant t2, l’installation fonctionne à nouveau pour le traitement d’eau, dans la configuration représentée à la figure 1 , et le débit normalisé est à nouveau déterminé à l’étape 994. Les étapes 1000 et 1002 sont à nouveau mises en œuvre, sans mise en œuvre de l’étape 998. L’étape 1004 est mise en œuvre jusqu’à un instant ¾ où la valeur du débit normalisé D48 est telle que la première valeur de différence D1 dépasse la valeur de seuil D1 . From time t2, the installation operates again for water treatment, in the configuration represented in FIG. 1, and the normalized flow rate is again determined in step 994. Steps 1000 and implemented again, without implementation of step 998. Step 1004 is implemented until a time ¾ when the value of the normalized bit rate D48 is such that the first difference value D1 exceeds the value of threshold D1.
A cet instant t3, une nouvelle étape 1006 de comparaison est mise en œuvre et, si le résultat de cette comparaison est que la deuxième valeur de différence D2 déterminée à l’étape 1000 est inférieure à la valeur de seuil D2, alors une nouvelle étape 1007 de rétro- lavage à froid est mise en œuvre. At this time t3, a new comparison step 1006 is implemented and, if the result of this comparison is that the second difference value D2 determined at step 1000 is lower than the threshold value D2, then a new step 1007 cold backwash is implemented.
L’étape 1007 se prolonge jusqu’à un instant U où l’installation repasse en configuration de traitement de l’eau, avec la pompe principale 14 en fonctionnement et la pompe de gavage 90 à l’arrêt. Les étapes 1008 et 1009 sont à nouveau mises en œuvre, avant les étapes 994, 996, 1000 et 1002. Ce fonctionnement se prolonge jusqu’à un nouvel instant t5 où la valeur la première valeur de différence D1 devient strictement supérieure à la valeur de seuil D1 , instant auquel les étapes 1006 et suivantes sont à nouveau mises en œuvre. Step 1007 continues until a time U when the installation returns to the water treatment configuration, with the main pump 14 in operation and the booster pump 90 stopped. Steps 1008 and 1009 are implemented again, before steps 994, 996, 1000 and 1002. This operation continues until a new time t 5 where the value the first difference value D1 becomes strictly greater than the threshold value D1, time at which the steps 1006 and following are again implemented.
La succession des étapes 1007 à 1009 permet donc un rétro-lavage du dispositif de filtration et la mise à jour de la première valeur de référence D48i qui correspond donc, lors du fonctionnement normal de l’unité 2 après un rétro-lavage à froid, à la valeur du débit normalisé D48 en début de fonctionnement normal. Ainsi, comme le montre la figure 6, la variation du débit normalisé D48 au cours du temps est comparée à la valeur seuil D1 pour chaque période de fonctionnement normal, en tenant compte de la valeur de départ de ce débit sur cette période. The succession of steps 1007 to 1009 therefore allows a backwashing of the filtration device and the updating of the first reference value D48i which therefore corresponds, during normal operation of the unit 2 after a cold backwashing, to the value of the normalized flow D48 at the start of normal operation. Thus, as shown in FIG. 6, the variation of the normalized bit rate D48 over time is compared with the threshold value D1 for each normal operating period, taking into account the starting value of this bit rate over this period.
Ces étapes 1007 à 1009 n’ont pas d’influence sur la deuxième valeur de référenceThese steps 1007 to 1009 have no influence on the second reference value
D482. D48 2 .
Le fonctionnement décrit ci-dessus se poursuit tant que l’étape de comparaison 1006 ne détecte pas que la valeur du débit normalisé D48 diffère de plus de la valeur de seuil D2 de la deuxième valeur de référence D482. Si, lors de l’étape 1006, il est déterminé que la deuxième valeur de différence D2 est strictement supérieure à la valeur de seuil D2, cela est interprété par la carte de commande 8 comme le fait que le débit normalisé D48 a baissé de façon significative par rapport à sa valeur de référence D482à l’instant t0, au point qu’une étape 1010 de régénération de cette membrane doit être mise en œuvre. The operation described above continues as long as the comparison step 1006 does not detect that the value of the normalized bit rate D48 differs by more than the threshold value D2 from the second reference value D48 2 . If, during step 1006, it is determined that the second difference value D2 is strictly greater than the threshold value D2, this is interpreted by the control card 8 as the fact that the normalized bit rate D48 has dropped so significant relative to its reference value D48 2 at time t 0 , to the point that a step 1010 for regenerating this membrane must be implemented.
Ceci est représenté à la figure 6 à un instant t,+2 de reprise du fonctionnement de l’unité de traitement 2, après un rétro-lavage à froid intervenu au terme d’une période de fonctionnement normal entre les instants t, et ti+i. This is represented in FIG. 6 at a time t, +2 of resumption of the operation of the processing unit 2, after a cold backwashing which has occurred at the end of a period of normal operation between the times t, and ti +i .
Cette étape de régénération 1010, qui débute alors à l’instant t+2, comprend une première sous-étape 1011 de rétro-lavage à froid de la membrane combinée d’ultrafiltration 48, ce qui permet d’évacuer une partie des agents colmatant et des polluants, comme expliqué ci-dessus en référence à la figure 3 et comme effectué dans l’étape 1007. This regeneration step 1010, which then begins at time t +2 , comprises a first sub-step 1011 of cold backwashing of the combined ultrafiltration membrane 48, which makes it possible to evacuate some of the clogging agents and pollutants, as explained above with reference to Figure 3 and as performed in step 1007.
L’étape de régénération 1010 comprend une deuxième sous-étape 1012 dans laquelle la circulation d’eau dans l’unité de traitement 2 est arrêtée et maintenue à l’arrêt, en particulier les deux pompes 14 et 90 sont mises à l’arrêt. Cette interruption de la circulation d’eau dans l’unité de traitement 2 a pour effet que l’eau présente dans le dispositif d’ultrafiltration 44 stagne dans ce dispositif, autour de la membrane combinée d’ultrafiltration 48. The regeneration step 1010 comprises a second sub-step 1012 in which the circulation of water in the treatment unit 2 is stopped and kept stopped, in particular the two pumps 14 and 90 are stopped. . This interruption of the circulation of water in the treatment unit 2 has the effect that the water present in the ultrafiltration device 44 stagnates in this device, around the combined ultrafiltration membrane 48.
Dans une troisième sous-étape 1014 de l’étape de régénération 1010, l’eau au contact de la membrane d’ultrafiltration 48 est chauffée par le dispositif de chauffage 54, lequel est activé par la carte de commande 8. Cette sous-étape de chauffage a lieu pendant toute la période où la circulation d’eau est interrompue, c’est-à-dire pendant toute la sous- étape 1012. En d’autres termes, les sous-étapes 1012 et 1014 sont concomitantes. In a third sub-step 1014 of the regeneration step 1010, the water in contact with the ultrafiltration membrane 48 is heated by the heating device 54, which is activated by the control board 8. This sub-step heating takes place during the entire period when the water circulation is interrupted, that is to say throughout the sub-step 1012. In other words, the sub-steps 1012 and 1014 are concomitant.
Au cours de la sous-étape 1014, la température T de l’eau stagnante au contact de la membrane d’ultrafiltration 48 augmente jusqu’à une valeur que l’on peut fixer entre 10°C et 30°C, de préférence entre 15°C et 25°C, de préférence encore de l’ordre de 20°C. During sub-step 1014, the temperature T of the stagnant water in contact with the ultrafiltration membrane 48 increases to a value which can be set between 10° C. and 30° C., preferably between 15°C and 25°C, more preferably around 20°C.
Cette température T peut être détectée au moyen d’un capteur de température intégré à l’une au moins des modules d’ultrafiltration 46, qui peut être de tout type connu et qui n’est pas représenté sur les figures, par souci de simplification This temperature T can be detected by means of a temperature sensor integrated into at least one of the ultrafiltration modules 46, which can be of any known type and which is not shown in the figures, for the sake of simplification.
En pratique, la sous-étape 1012 est mise en œuvre pendant une période dont la durée est comprise entre 15 minutes et six heures, de préférence entre 30 et 90 mn. In practice, the sub-step 1012 is implemented for a period whose duration is between 15 minutes and six hours, preferably between 30 and 90 min.
Cette durée d’interruption de la circulation d’eau, pendant la sous-étape 1012, correspond à la durée de la sous-étape 1014 de chauffage de l’eau et permet d’obtenir une élévation de température significative de l’eau au contact de la membrane d’ultrafiltration 48. La valeur de 30 mn est, en pratique, un minimum pour obtenir une élévation significative de la température T de la masse d’eau qui stagne dans le dispositif de filtration 44. La valeur de 6h est, en pratique, un maximum car des tests ont montré qu’une durée supérieure d’interruption de circulation et de chauffage n’améliore pas sensiblement la performance du rétro-lavage, voire réduit ses performances pour des durées plus importantes, alors qu’elle diminue le rendement de l’unité de traitement 2. This duration of interruption of the circulation of water, during the sub-step 1012, corresponds to the duration of the sub-step 1014 of heating the water and makes it possible to obtain a significant rise in temperature of the water at the contact of the ultrafiltration membrane 48. The value of 30 min is, in practice, a minimum to obtain a significant rise in the temperature T of the mass of water which stagnates in the filtration device 44. The value of 6 h is , in practice, a maximum because tests have shown that a longer duration of circulation and heating interruption does not significantly improve the performance of backwashing, or even reduces its performance for longer durations, whereas it decreases the performance of processing unit 2.
L’étape de régénération 1010 comprend une quatrième sous-étape 1016, postérieure au sous-étape 1012 et 1014 et consistant à rétro-laver le dispositif de filtration, comme expliqué ci-dessus en référence à la figure 3. Cette sous-étape 1016 commence avec l’eau qui a été chauffée au cours de la sous-étape 1014. The regeneration step 1010 comprises a fourth sub-step 1016, subsequent to the sub-steps 1012 and 1014 and consisting in backwashing the filtration device, as explained above with reference to FIG. 3. This sub-step 1016 begins with the water that was heated in substep 1014.
De façon surprenante, le rétro-lavage effectué au cours de la sous-étape 1016 est bien plus efficace que le rétro-lavage à froid effectué lors de l’étape 1007 en ce sens que la valeur du débit normalisé D48, déterminée lors du redémarrage de l’unité de traitement 2 à un instant t, correspondant à la fin de l’étape 1010, est significativement supérieure à la valeur du débit normalisé déterminée lors de la dernière étape 994, à G instant ti+2 avant le déclenchement de l’étape de régénération 1010 et supérieure à la première valeur de référence D48i mise à jours lors de la dernière étape 1009. La perméabilité de la membrane combinée d’ultrafiltration est donc sensiblement augmentée au cours de l’étape de régénération 1010. Surprisingly, the backwash performed during sub-step 1016 is much more efficient than the cold backwash performed during step 1007 in the sense that the value of the normalized flow rate D48, determined during the restart of the processing unit 2 at a time t, corresponding to the end of step 1010, is significantly greater than the value of the normalized bit rate determined during the last step 994, at G time t i+2 before the triggering of the regeneration step 1010 and greater than the first reference value D48i updated during the last step 1009. The permeability of the combined ultrafiltration membrane is therefore substantially increased during the regeneration step 1010.
Des tests ont permis de constater, dans un exemple où la valeur de seuil D2 est proche de 3,5 l/h/m2/b, une élévation du débit normalisé D48 de l’ordre de 4,2 l/h/m2/b au terme d’une étape de régénération 1010, par rapport à sa valeur avant cette étape. Ainsi, la valeur du débit normalisé D48 devient supérieure de 0,7 l/h/m2/b à la valeur D482. Ainsi, l’étape de régénération 1010 peut permettre d’augmenter par étapes le débit normalisé D48 jusqu’à une valeur de l’ordre de + 7 l/h/m2/b en dix cycles de production/rétro-lavages et régénération, plutôt que de constater une perte de perméabilité généralement rencontrée lors de cycles de production/rétro-lavages sans régénération. Tests have shown, in an example where the threshold value D2 is close to 3.5 l/h/m 2 /b, an increase in the normalized flow D48 of the order of 4.2 l/h/m 2 /b at the end of a regeneration step 1010, relative to its value before this step. Thus, the value of the normalized flow D48 becomes greater by 0.7 l/h/m 2 /b than the value D48 2 . Thus, the regeneration step 1010 can make it possible to increase the normalized flow rate D48 in steps up to a value of the order of +7 l/h/m 2 /b in ten cycles of production/backwashing and regeneration , rather than seeing a loss of permeability typically seen in production/backwash cycles without regeneration.
Au cours de la durée de vie de l’unité de traitement 2, même si des étapes de régénération 1010 sont successivement utilisées, la membrane combinée d’ultrafiltration 48 peut s’encrasser progressivement, même si c’est de façon moins rapide que sans régénération. During the lifetime of the processing unit 2, even if regeneration steps 1010 are successively used, the combined ultrafiltration membrane 48 can clog up progressively, even if it is less quickly than without regeneration.
Ceci peut être mesuré en déterminant, lors d’une étape 1018 postérieure à l’étape 1010, la variation de la valeur du débit normalisé D48, déterminée lors de la dernière étape 994 avant l’étape de régénération, par rapport à la deuxième valeur de référence D482. Cette variation peut être calculée sous la forme du rapport D48/D482. Ce rapport est comparé à une valeur de seuil D3, ici choisie égale à 1 . This can be measured by determining, during a step 1018 subsequent to step 1010, the variation of the value of the normalized flow D48, determined during the last step 994 before the regeneration step, with respect to the second value reference D48 2 . This variation can be calculated in the form of the D48/D48 2 ratio. This ratio is compared with a threshold value D3, here chosen equal to 1.
Si le rapport D48/D482 est strictement supérieur à la valeur de seuil D3, alors le microprocesseur 10 considère que le débit normalisé a augmenté et que le procédé peut continuer à être mis en œuvre avec la même valeur de D482 que précédemment. If the ratio D48/D48 2 is strictly greater than the threshold value D3, then the microprocessor 10 considers that the normalized bit rate has increased and that the method can continue to be implemented with the same value of D48 2 as previously.
Dans le cas contraire, c’est-à-dire si le rapport D48/D482 est inférieur ou égal à la valeur de seuil D3, alors on considère que le débit normalisé a baissé par rapport à l’instant to, ou au dernier instant où la valeur de D482 a été fixée, et on recale, dans une étape 1020, la valeur D482 sur la dernière valeur du débit normalisée déterminée à l’étape 994. Ceci revient à décaler le point d’origine de la comparaison effectuée lors des prochaines étapes 1006. Otherwise, that is to say if the ratio D48/D48 2 is less than or equal to the threshold value D3, then it is considered that the normalized bit rate has dropped compared to the instant to, or to the last moment when the value of D48 2 has been set, and the value D48 2 is reset, in a step 1020, to the last value of the normalized bit rate determined in step 994. This amounts to shifting the point of origin of the comparison performed during the next steps 1006.
Après l’étape 1018, et éventuellement après l’étape 1020, deux étapes 1022 et 1024 sont mises en œuvre, qui sont respectivement les mêmes que les étapes 1008 et 1009 et qui permettent d’ajuster la première valeur de référence D48i à la valeur déterminée après l’étape de régénération 1010. After step 1018, and possibly after step 1020, two steps 1022 and 1024 are implemented, which are respectively the same as steps 1008 and 1009 and which make it possible to adjust the first reference value D48i to the value determined after the regeneration step 1010.
Les valeurs numériques données ci-dessus pour les valeurs de seuil D1 , D2 et D3 ne sont pas limitatives. Par exemple, la valeur de seuil D1 peut être comprise entre 0,1 et 5 l/h/m2/b, de préférence entre 0,5 et 2 l/h/m2/b, la valeur de seuil D2 peut être comprise entre 1 et 10 l/h/m2/b, de préférence entre 2 et 4 l/h/m2/b, et la valeur de seuil D3 peut être comprise entre 0,95 et 1 , de préférence égale à 1 . Dans tous les cas, la valeur de seuil D1 est strictement inférieure à la valeur de seuil D2. The numerical values given above for the threshold values D1, D2 and D3 are not limiting. For example, the threshold value D1 can be between 0.1 and 5 l/h/m 2 /b, preferably between 0.5 and 2 l/h/m 2 /b, the threshold value D2 can be between 1 and 10 l/h/m 2 /b, preferably between 2 and 4 l/h/m 2 /b, and the threshold value D3 can be between 0.95 and 1, preferably equal to 1 . In all cases, the threshold value D1 is strictly lower than the threshold value D2.
En variante, l’étape 1006, qui permet de choisir entre la mise en œuvre de l’étape 1007 de rétro-lavage à froid ou la mise en œuvre de l’étape 1010 de régénération, peut être basée sur un autre critère que la comparaison de la deuxième valeur de différence D2 à la valeur de seuil D2. En particulier, en utilisant les signaux de sortie des compteurs 76, 78 et 99, il peut être considéré que l’étape de régénération 1010 est mise en œuvre si l’eau consommée lors d’une ou plusieurs étapes 1007 successives de rétro-lavage à froid représente un pourcentage supérieur ou égal à une valeur de seuil, par exemple 30%, de l’eau traitée par l’unité 2 sur une période de temps donnée. Dans le cas contraire, l’étape 1007 de rétro- lavage à froid est mise en œuvre. As a variant, the step 1006, which makes it possible to choose between the implementation of the cold backwashing step 1007 or the implementation of the regeneration step 1010, can be based on a criterion other than the comparison of the second difference value D2 with the threshold value D2. In particular, using the output signals from counters 76, 78 and 99, it can be considered that the regeneration step 1010 is implemented if the water consumed during one or more successive backwashing steps 1007 cold represents a percentage greater than or equal to a threshold value, for example 30%, of the water treated by the unit 2 over a given period of time. Otherwise, step 1007 of cold backwashing is implemented.
Selon une autre approche, les étapes de rétro-lavage à froid 1007 et de régénération 1010 peuvent être réparties dans le temps à intervalles fixes. Par exemple, il peut être prévu une étape de rétro-lavage 1008 toutes les 15 mn et une étape de régénération 1010 toutes les 4h. Dans ce cas, il n’est pas nécessaire de mettre en œuvre une étape comparable à l’étape 1006 et l’horloge interne de la carte de commande 8 permet de gérer cet aspect. According to another approach, the cold backwashing 1007 and regeneration 1010 steps can be distributed over time at fixed intervals. For example, a backwash step 1008 may be provided every 15 min and a regeneration step 1010 every 4 hours. In this case, it is not necessary to implement a step comparable to step 1006 and the internal clock of the control card 8 makes it possible to manage this aspect.
Selon une autre approche, la répartition entre les étapes de rétro-lavage à froid 1007 et de régénération 1010 peut être effectuée en fonction de la quantité d’eau traitée dans l’installation. Par exemple, une étape de rétro-lavage à froid 1007 peut être mise en œuvre après le traitement de 200 litres d’eau et une étape de régénération 1010 peut être mise en œuvre après le traitement de 2000 litres d’eau. Dans ce cas également, il n’est pas nécessaire de mettre en œuvre une étape comparable à l’étape 1006. According to another approach, the distribution between the cold backwashing 1007 and regeneration 1010 stages can be carried out according to the quantity of water treated in the installation. For example, a cold backwash step 1007 can be implemented after the treatment of 200 liters of water and a regeneration step 1010 can be implemented after the treatment of 2000 liters of water. In this case also, it is not necessary to implement a step comparable to step 1006.
Selon encore une autre approche, la répartition entre les étapes de rétro-lavage à froid 1007 et de régénération 1010 peut être effectuée en tenant compte de la fréquence de mise en œuvre des étapes de rétro-lavage à froid 1007. Par exemple, il peut être considéré que si la durée de fonctionnement normal, dans la configuration de la figure 1 , entre deux interruptions pour rétro-lavage, est inférieure à 10 mn, alors une étape de régénération doit être mise en œuvre. According to yet another approach, the distribution between the cold backwashing 1007 and regeneration 1010 steps can be carried out taking into account the frequency of implementation of the cold backwashing steps 1007. For example, it can be considered that if the normal operating time, in the configuration of Figure 1, between two interruptions for backwashing, is less than 10 minutes, then a regeneration step must be implemented.
L’étape de régénération 1010 peut-être également mis en œuvre prioritairement lorsque le système de filtration ne délivre pas d’eau potable, la nuit par exemple, notamment si le système est alimenté à l’aide de panneaux photovoltaïques. The regeneration step 1010 can also be implemented as a priority when the filtration system does not deliver drinking water, at night for example, especially if the system is powered using photovoltaic panels.
Les approches mentionnées ci-dessus permettant de déterminer comment les étapes 1007 et 1010 sont mises en œuvre peuvent être combinées entre elles. The approaches mentioned above for determining how steps 1007 and 1010 are implemented can be combined with each other.
Selon un aspect de l’invention optionnel, applicable à tous les modes de répartition entre les étapes 1007 et 1010, le débit normalisé D48 peut être rapporté à une température de référence, par exemple à la température de 20°C. En d’autres termes, le débit normalisé D48 est alors corrigé en fonction de la différence entre la température détectée par le capteur 449 et la valeur de référence. Cette correction, qui tient compte des propriétés de la membrane combinée d’ultrafiltration 48, est effectuée en fonction des indications du fabricant de cette membrane. L’étape 1010 permet de prolonger la durée de vie de la membrane combinée d’ultrafiltration 48, en augmentant sa perméabilité, au terme des étapes de régénération 1010, sans injection dans l’unité de traitement 2 de produits chimiques de nettoyage de cette membrane d’ultrafiltration. According to an optional aspect of the invention, applicable to all the modes of distribution between steps 1007 and 1010, the standardized flow rate D48 can be related to a reference temperature, for example to a temperature of 20°C. In other words, the normalized flow D48 is then corrected according to the difference between the temperature detected by the sensor 449 and the reference value. This correction, which takes into account the properties of the combined ultrafiltration membrane 48, is carried out according to the indications of the manufacturer of this membrane. Step 1010 makes it possible to extend the lifetime of the combined ultrafiltration membrane 48, by increasing its permeability, at the end of the regeneration steps 1010, without injection into the processing unit 2 of chemicals for cleaning this membrane ultrafiltration.
Une hypothèse serait que le chauffage de l’eau au contact de la membrane d’ultrafiltration 48, lors de la sous-étape 1014, aurait pour effet d’amener la membrane combinée d’ultrafiltration 48 et les agents colmatant et les polluants présents dans ses pores et à sa surface à une température optimale, où ces derniers formeraient des liaisons entre eux, ce qui faciliterait la séparation de ces agents colmatant et de ces polluants vis- à-vis de la membrane combinée d’ultrafiltration 48, lors de la sous-étape de rétro-lavage 116. One hypothesis would be that the heating of the water in contact with the ultrafiltration membrane 48, during sub-step 1014, would have the effect of bringing the combined ultrafiltration membrane 48 and the clogging agents and pollutants present in its pores and on its surface at an optimum temperature, where the latter would form bonds between them, which would facilitate the separation of these clogging agents and these pollutants vis-à-vis the combined ultrafiltration membrane 48, during the backwash sub-step 116.
C’est potentiellement la raison pour laquelle le rétro-lavage effectué lors de l’étape 1016 est plus efficace qu’un rétro-lavage sans variation de température effectué à l’étape 1007, au point que la valeur du débit normalisé D48 serait supérieure, au terme de l’étape de régénération 1010, par rapport à la même valeur au terme de l’étape de rétro-lavage à froid 1007. This is potentially the reason why the backwashing carried out during step 1016 is more effective than a backwashing without temperature variation carried out at step 1007, to the point that the value of the normalized flow rate D48 would be higher , at the end of the regeneration step 1010, compared to the same value at the end of the cold backwashing step 1007.
Le procédé de l’invention présente l’avantage d’être mis en œuvre de façon automatique par la carte de contrôle 8, sans intervention humaine. En particulier, ce procédé ne nécessite pas d’injecter des produits de nettoyage dans les conduites de l’unité de traitement 2, ce qui dispense un opérateur de se rendre, à intervalles réguliers, sur le lieu d’installation de l’unité de traitement 2. The method of the invention has the advantage of being implemented automatically by the control board 8, without human intervention. In particular, this method does not require the injection of cleaning products into the pipes of the processing unit 2, which dispenses with an operator having to go, at regular intervals, to the place of installation of the processing unit. treatment 2.
La combinaison des étapes de rétro-lavage à froid 1007 et de régénération 1010 est tout à fait avantageuse, puisqu’elle permet aux étapes de rétro-lavage à froid 1007 de nettoyer rapidement la membrane d’ultrafiltration 48 tant que cela reste efficace, alors que l’étape de régénération 1010 permet un nettoyage approfondi, même s’il prend plus de temps. The combination of the cold backwashing 1007 and regeneration 1010 steps is quite advantageous, since it allows the cold backwashing steps 1007 to quickly clean the ultrafiltration membrane 48 as long as this remains effective, then that the regeneration step 1010 allows thorough cleaning, even if it takes longer.
Selon une variante du procédé de l’invention, la sous-étape 1014 peut ne s’étendre que sur une partie de la période de l’interruption de la sous-étape 1012. According to a variant of the method of the invention, sub-step 1014 can only extend over part of the period of the interruption of sub-step 1012.
L’étape de rétro-lavage à froid 1007 est toutefois optionnelle et l’on peut envisager un procédé dans lequel l’étape de régénération 1010 est systématiquement mise en œuvre dès que la valeur du débit normalisé D48 devient strictement inférieure à la première valeur de seuil s’écarte de la première valeur de référence D48i d’une différence strictement supérieure à la valeur de seuil D1 . The cold backwashing step 1007 is however optional and a method can be envisaged in which the regeneration step 1010 is systematically implemented as soon as the value of the normalized flow rate D48 becomes strictly lower than the first value of threshold deviates from the first reference value D48i by a difference strictly greater than the threshold value D1.
Lorsqu’il convient de rétro-laver le dispositif de filtration 58, la pompe de rétro-lavage 90 est activée et les électrovannes 116, 62 et 74 sont basculées en position ouverte par la carte de commande 8, alors que les autres électrovannes sont maintenues en position fermée. When it is appropriate to backwash the filtration device 58, the backwash pump 90 is activated and the solenoid valves 116, 62 and 74 are switched to the open position by the control board 8, while the other solenoid valves are held in the closed position.
Ceci permet de faire circuler l’eau prélevée dans le réservoir 66 dans la tubulure 94, dans la conduite 98, dans le brin 112A jusqu’au point P3, dans la branche 124, du point P3 jusqu’au point P4, dans la conduite 64, dans le dispositif de filtration 58, en sens inverse, de sa sortie 584 vers son entrée 582, dans les conduites 62 et 72, jusque dans le collecteur 32. En aval de l’électrovanne 62 par rapport au sens d’écoulement de l’eau dans cette configuration, l’eau de rétro-lavage ne remonte pas la conduite 56 vers la sortie 524 du dispositif de filtration 52, car la fermeture des vannes 40, 106, 108, 117 et 118 empêche un écoulement vers cette sortie 524. This makes it possible to circulate the water taken from the tank 66 in the pipe 94, in the pipe 98, in the strand 112A up to the point P3, in the branch 124, from the point P3 to the point P4, in the pipe 64, in the filtration device 58, in the opposite direction, from its outlet 584 to its inlet 582, in the pipes 62 and 72, as far as the collector 32. Downstream of the solenoid valve 62 with respect to the direction of flow of water in this configuration, the backwashing water does not go up the pipe 56 towards the outlet 524 of the filtration device 52, because the closing of the valves 40, 106, 108, 117 and 118 prevents a flow towards this outlet 524.
Cette étape de rétro-lavage est représentée à la figure 4 où les conduites dans lesquelles circule effectivement l’eau constituent ensemble une troisième ligne de rétro- lavage L3 identifiée en traits épais. This backwashing step is represented in figure 4 where the pipes in which the water actually circulates together constitute a third backwashing line L3 identified in thick lines.
Les cycles de rétro-lavage des dispositifs de filtration 44 et 58 peuvent être effectués de façon coordonnée ou non, en fonction du degré d’encrassement détecté des membranes d’ultrafiltration 48, cette détection pouvant avoir lieu par mesure d’une perte de charge ou d’un débit normalisé d’eau par unité de temps, par unité de surface, par unité de pression et à une température donnée. En variante, le rétro-lavage des dispositifs de filtration 44 et 58 est effectué de façon périodique indépendamment de la perte de charge ou du débit normalisé. The backwashing cycles of the filtration devices 44 and 58 can be carried out in a coordinated manner or not, depending on the detected degree of fouling of the ultrafiltration membranes 48, this detection possibly taking place by measuring a pressure drop. or a normalized flow rate of water per unit time, per unit area, per unit pressure and at a given temperature. As a variant, the backwashing of the filtration devices 44 and 58 is carried out periodically independently of the pressure drop or the normalized flow rate.
Le nombre d’électrovannes nécessaires pour faire fonctionner l’unité de traitement 2 en configuration normale où l’eau circule dans le circuit C ou lors des étapes de rétro- lavage est relativement faible. Dans l’exemple, l’unité de traitement 2 comprend onze électrovannes. The number of solenoid valves necessary to operate the processing unit 2 in the normal configuration where the water circulates in the circuit C or during the backwashing stages is relatively low. In the example, processing unit 2 comprises eleven solenoid valves.
Le dispositif de filtration à effet mécanique 24 sert de préfiltre pour la série de quatre dispositifs de filtration 28, 44, 52 et 58. En fonction de la qualité de l’eau prélevée dans le réservoir 4, ce dispositif de filtration 24 peut être omis. Il est donc optionnel. The mechanical effect filtration device 24 serves as a pre-filter for the series of four filtration devices 28, 44, 52 and 58. Depending on the quality of the water taken from the tank 4, this filtration device 24 can be omitted. . It is therefore optional.
En variante, le dispositif d’ultrafiltration 44 ou le dispositif d’ultrafiltration 58 ne comprend qu’une seule membrane d’ultrafiltration. Dans ce cas, la superficie cumulée de l’un ou l’autre de ces dispositifs est égale à la superficie de sa membrane d’ultrafiltration. Alternatively, the ultrafiltration device 44 or the ultrafiltration device 58 comprises only one ultrafiltration membrane. In this case, the cumulative surface area of either of these devices is equal to the surface area of its ultrafiltration membrane.
En variante, les nombres de modules d’ultrafiltration des dispositifs d’ultrafiltration 44 et 58 sont respectivement différents de 4 et 2. Ils peuvent être de 2 et 1 , de 3 et 1 , de 5 et 3, de 6 et 4, etc... en fonction de la superficie unitaire de chaque membrane d’ultrafiltration 48 et du débit d’eau à traiter dans l’unité 2. As a variant, the numbers of ultrafiltration modules of the ultrafiltration devices 44 and 58 are respectively different from 4 and 2. They can be 2 and 1, 3 and 1, 5 and 3, 6 and 4, etc. ... depending on the unit area of each ultrafiltration membrane 48 and the flow rate of water to be treated in unit 2.
Selon une autre variante, un dispositif de chauffage du type du dispositif de chauffage 54 peut être associé au quatrième dispositif de filtration 58. Dans ce cas, le procédé de l’invention peut également ou alternativement être mise en œuvre pour ce qui concerne la membrane combinée d’ultrafiltration 48 du deuxième dispositif d’ultrafiltration 58. According to another variant, a heating device of the type of the heating device 54 can be associated with the fourth filtration device 58. In this case, the method of the invention can also or alternatively be implemented with regard to the combined ultrafiltration membrane 48 of the second ultrafiltration device 58.
Le ou les dispositifs de chauffage 54 et/ou analogue ne sont pas forcément du type à résistance électrique et peuvent, en variante être constitués de fil de cuivre recuit (sans oxygène) couplé à des résistances ou à des systèmes de chauffage infrarouge en fibre de carbone électrifié (bandes de tissu chauffantes). The heater(s) 54 and/or the like need not be of the electrical resistance type and may alternatively be made of annealed (oxygen-free) copper wire coupled to resistors or fiberglass infrared heaters. electrified carbon (heating fabric strips).
Selon encore une autre variante, le dispositif de filtre à charbon actif 52 peut être remplacé par un autre dispositif de filtration à milieu filtrant adsorbant, par exemple de la zéolithe en grains qui adsorbe des composés tels que l’uranium. According to yet another variant, the activated carbon filter device 52 can be replaced by another filtration device with an adsorbent filter medium, for example granular zeolite which adsorbs compounds such as uranium.
Selon une autre variante, le media filtrant peut être constitué par des granules métalliques recouvertes d’une couche d’oxyde métallique. Il peut s’agir de granules de fer recouvertes d’une couche d’oxyde de manganèse. Un filtre à media filtrant à base de granules traitées par du dioxyde de manganèse par exemple permet de retenir des polluants dissous dans l’eau à traiter tels que le fer, le manganèse, l’arsenic, le cadmium, l’hydrogène sulfuré et de rendre l’eau neutre en goût en odeur. According to another variant, the filter medium can consist of metal granules covered with a layer of metal oxide. These may be iron granules covered with a layer of manganese oxide. A filter media filter based on granules treated with manganese dioxide, for example, makes it possible to retain pollutants dissolved in the water to be treated, such as iron, manganese, arsenic, cadmium, hydrogen sulphide and make the water neutral in taste and smell.
Selon encore une autre variante, l’unité de traitement 2 peut inclure un ou plusieurs dispositif(s) de filtration supplémentaire(s), disposé(s) en aval du dispositif de filtration 52 à média filtrant, tel(s) qu’un filtre à oxyde de fer ou un filtre à résine échangeuse d’ions. De préférence, ce ou ces dispositifs de filtration supplémentaires sont disposés, le long du circuit d’écoulement C, entre le dispositif de filtration à média filtrant 52, c’est-à-dire à charbon actif dans l’exemple, et le deuxième dispositif d’ultrafiltration 58. According to yet another variant, the processing unit 2 can include one or more additional filtration device(s), arranged downstream of the filtration device 52 with filter media, such as a iron oxide filter or an ion exchange resin filter. Preferably, this or these additional filtration devices are arranged, along the flow circuit C, between the filtration device with filter media 52, that is to say with activated carbon in the example, and the second ultrafiltration device 58.
Une résine échangeuse d’ion permet, par exemple, la réduction de l’azote ammoniacal dans l’eau. La résine échangeuse d’ion peut être de type anionique ou cationique, sous la forme de gel ou sous forme macroporeuse. An ion exchange resin allows, for example, the reduction of ammoniacal nitrogen in the water. The ion exchange resin can be of the anionic or cationic type, in gel form or in macroporous form.
Selon une application particulière, si l’eau à traiter est saumâtre, ou s’il s’agit d’eau de mer, l’unité de traitement 2 peut être associée à une unité d’osmose inverse ou d’électrodialyse ou encore de nano-filtration qui est installée en aval de l’unité 2. Une unité de nano-filtration est prévue pour retenir des composés ou des ions dont la plus grande dimension est de l’ordre de l’Angstrom (Â). Une unité de nano-filtration comprend une ou des membranes avec des pores de taille généralement comprise entre 1 et 7 nm. According to a particular application, if the water to be treated is brackish, or if it is sea water, the treatment unit 2 can be associated with a reverse osmosis or electrodialysis unit or else with nano-filtration which is installed downstream of unit 2. A nano-filtration unit is provided to retain compounds or ions whose largest dimension is of the order of Angstrom (Å). A nano-filtration unit comprises one or more membranes with pore sizes generally between 1 and 7 nm.
L’unité de traitement 2 peut être utilisée pour la clarification, la désinfection et l’abattement des micropolluants des eaux de surface. La clarification est effectuée au moyen des dispositifs de filtration 28 et 44, la désinfection est effectuée au moyen des dispositifs de filtration 44 et 58 et l’abattement des micropolluants est effectué au moyen du dispositif à média filtrant 52. L’unité de traitement 2 permet la potabilisation d’eau, sa préparation en vue de son utilisation dans un processus industriel ou son pré-dessalement. Treatment unit 2 can be used for clarification, disinfection and reduction of micropollutants from surface water. The clarification is carried out by means of filtration devices 28 and 44, the disinfection is carried out by means of filtration devices 44 and 58 and the reduction of micropollutants is carried out by means of the filter media device 52. The treatment unit 2 allows the potabilisation of water, its preparation with a view to its use in an industrial process or its pre-desalination.
Le mode de réalisation et les variantes envisagées ci-dessus peuvent être combinés pour générer de nouveaux modes de réalisation d’invention. The embodiment and the variants contemplated above can be combined to generate new embodiments of the invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de commande en fonctionnement d’une unité (2) de traitement d’eau comprenant au moins un dispositif de filtration (44, 58) à membrane d’ultrafiltration (48), ce procédé comprenant au moins les étapes suivantes : a) détermination (1000) d’une valeur de débit normalisé (D48) par unité de surface et par unité de pression de la membrane d’ultrafiltration (48) ; b) traitement de l’eau (1004) avec l’unité de traitement si une différence (D1) entre la valeur du débit normalisé détecté à l’étape a) et une première valeur de référence (D48i) est inférieure ou égale à une première valeur de seuil (D1 ) ; c) régénération (1010) de la membrane d’ultrafiltration (48) si la différence (D1) entre la valeur du débit normalisé détecté à l’étape a) et la première valeur de référence (D48i) est supérieure à la première valeur de seuil (D1); et l’étape de régénération (1010) comprenant au moins une sous-étapes consistant à : c1 ) rétro-laver (1011) la membrane d’ultrafiltration (48) ; caractérisé en ce que l’étape de régénération (1010) comprend, en outre, au moins des sous-étapes consistant à : c2) interrompre (1012) et maintenir interrompue la circulation d’eau dans l’unité de traitement (2) ; c3) chauffer (1014) l’eau au contact de la membrane d’ultrafiltration (48) dans le dispositif de filtration (44, 58) à membrane d’ultrafiltration pendant la sous- étape c2) ; et c4) après l’étape c3), rétro-laver (1016) la membrane d’ultrafiltration (48). 1. Method for controlling in operation a water treatment unit (2) comprising at least one filtration device (44, 58) with an ultrafiltration membrane (48), this method comprising at least the following steps: a ) determination (1000) of a normalized flow rate value (D48) per unit area and per unit pressure of the ultrafiltration membrane (48); b) treatment of the water (1004) with the treatment unit if a difference (D1) between the value of the standardized flow detected in step a) and a first reference value (D48i) is less than or equal to a first threshold value (D1); c) regeneration (1010) of the ultrafiltration membrane (48) if the difference (D1) between the value of the standardized flow detected in step a) and the first reference value (D48i) is greater than the first value of threshold (D1); and the regeneration step (1010) comprising at least one substep consisting of: c1) backwashing (1011) the ultrafiltration membrane (48); characterized in that the regeneration step (1010) further comprises at least sub-steps consisting of: c2) interrupting (1012) and maintaining the circulation of water in the treatment unit (2) interrupted; c3) heating (1014) the water in contact with the ultrafiltration membrane (48) in the ultrafiltration membrane filtration device (44, 58) during sub-step c2); and c4) after step c3), backwashing (1016) the ultrafiltration membrane (48).
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la sous-étape c2) est mise en œuvre a une durée comprise entre 15 mn et 6 heures, de préférence entre 30 et 90 mn. 2. Method according to claim 1, characterized in that sub-step c2) is implemented for a duration of between 15 min and 6 hours, preferably between 30 and 90 min.
3. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la sous-étape c3) est mise en œuvre jusqu’à atteindre une température de l’eau au contact de la membrane d’ultrafiltration (48) comprise entre 10°C et 30°C, de préférence entre 15°C et 25°C, de préférence encore de l’ordre de 20°C. 3. Method according to one of the preceding claims, characterized in that sub-step c3) is implemented until a temperature of the water in contact with the ultrafiltration membrane (48) of between 10° C and 30°C, preferably between 15°C and 25°C, more preferably of the order of 20°C.
4. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il est mis en œuvre de façon automatique, sans intervention humaine. 4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that it is implemented automatically, without human intervention.
5. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend l’étape suivante, alternative à l’étape c) : d) rétro-lavage à froid (1007) de la membrane d’ultrafiltration. 5. Method according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises the following step, an alternative to step c): d) cold backwashing (1007) of the ultrafiltration membrane.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l’étape c) de régénération (1010) et l’étape d) de rétro-lavage à froid (1007) sont mises en œuvre alternativement en fonction d'une différence (D2) entre la valeur du débit normalisé (D48) détecté à l’étape a) et une deuxième valeur de référence (D482), et/ou de la périodicité d’une situation où la différence (D1) entre la valeur du débit normalisé (D48) détecté à l’étape a) et la première valeur de référence (D48i) est supérieure à la première valeur de seuil (D1), et/ou du pourcentage d’eau traitée utilisée pour une ou des étapes de retro-lavage (1008) successives, et/ou 6. Method according to claim 5, characterized in that step c) of regeneration (1010) and step d) of cold backwashing (1007) are implemented alternately according to a difference (D2 ) between the value of the normalized flow (D48) detected in step a) and a second reference value (D482), and/or the periodicity of a situation where the difference (D1) between the value of the normalized flow ( D48) detected in step a) and the first reference value (D48i) is greater than the first threshold value (D1), and/or the percentage of treated water used for one or more backwashing steps ( 1008) successive, and/or
- à des instants prédéterminés, et/ou en fonction de la quantité d’eau traitée dans l’unité de traitement (2). - at predetermined times, and/or depending on the quantity of water treated in the treatment unit (2).
7. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première valeur de référence (D48i) est ajustée (1009, 1024) après l’étape c) de régénération (1010) et, éventuellement après l’étape d) de rétro-lavage à froid (1007). 7. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first reference value (D48i) is adjusted (1009, 1024) after step c) of regeneration (1010) and, optionally after step d) cold backwash (1007).
8. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la valeur du débit normalisé (D48) déterminé à l’étape a) est rapportée à une température de référence. 8. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the value of the normalized flow (D48) determined in step a) is related to a reference temperature.
9. Unité de traitement d’eau (2) configurée pour la mise en œuvre d’un procédé selon l’une des revendications précédentes, comprenant au moins un dispositif de filtration9. Water treatment unit (2) configured for the implementation of a method according to one of the preceding claims, comprising at least one filtration device
(44, 58) à membrane d’ultrafiltration (48), caractérisé en ce qu’elle comprend au moins un dispositif (54) de chauffage de l’eau présente dans le dispositif de filtration (44, 58) à membrane d’ultrafiltration (48) et un système (8, 446, 448) de mesure d’une perte de charge d’un écoulement d’eau à travers le dispositif de filtration à membrane d’ultrafiltration. (44, 58) with an ultrafiltration membrane (48), characterized in that it comprises at least one device (54) for heating the water present in the filtration device (44, 58) with an ultrafiltration membrane (48) and a system (8, 446, 448) for measuring a pressure drop of a flow of water through the ultrafiltration membrane filtration device.
10. Unité selon la revendication 9, caractérisée en ce que le dispositif de chauffage comprend des résistances chauffantes en contact avec un corps du dispositif de filtration (44, 58) à membrane de d’ultrafiltration (48), des fils de cuivre recuit couplés à des résistances ou des systèmes de chauffage infrarouge. 10. Unit according to claim 9, characterized in that the heating device comprises heating resistors in contact with a body of the filtration device (44, 58) with an ultrafiltration membrane (48), annealed copper wires coupled to resistors or infrared heating systems.
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