FR2909903A1 - Procede de gestion optimisee d'une unite de filtration sur membrane,et installation pour sa mise en oeuvre. - Google Patents

Abstract

Procédé de gestion optimisée d'une unité de filtration sur membrane mettant en oeuvre une microcoagulation sur membrane, comprenant au moins une mesure (7) de la température de l'effluent, une mesure (8) du débit de filtration, et une mesure (9) de la pression transmembranaire. L'injection du/des réactif(s) de coagulation est commandée par une unité (U) lorsque la perméabilité de la membrane devient inférieure à une valeur de seuil, et l'arrêt de l'injection du/des réactif(s) de coagulation est commandé lorsque la perméabilité de la membrane redevient égale ou supérieure à la valeur Lp0 stable avant diminution, pendant un temps de maintien déterminé.

Description

-1 PROCEDE DE GESTION OPTIMISEE D'UNE UNITE DE FILTRATION SUR MEMBRANE, ET

INSTALLATION POUR SA MISE EN OEUVRE.

La présente invention concerne un procédé de gestion optimisée d'une unité de filtration sur membrane, en fonction de l'état d'encrassement de la membrane et/ou de la température, mettant en oeuvre une microcoagulation sur membrane selon le brevet EP 1 239 943, issu de la demande WO 01/41906, dont est titulaire la demanderesse.

La microcoagulation consiste à injecter en amont de la membrane une dose de réactif(s) de coagulation 30 à 80 fois inférieure à la dose de réactif(s) annulant le potentiel Zéta de l'effluent.

Le maintien des performances hydrauliques des membranes de micro-, ultra-, nano- et hyperfiltration pour le traitement des liquides tels que notamment les eaux de surfaces, les eaux résiduaires ou les eaux de mer, est un enjeu technique et économique majeur.

Concrètement, les performances hydrauliques d'une membrane sont illustrées par sa perméabilité, c'est à dire le débit d'effluent passant une surface unitaire de membrane pour une différence de pression appliquée de part et d'autre de la membrane normalisée de 1 bar à une température donnée. On appelle perméabilité initiale ou Lpi, la mesure de la perméabilité d'une 25 membrane neuve réalisée sur une eau potable dont l'indice de colmatage et la température doivent être renseignés. Outre la détérioration de la structure de la membrane, qui n'est pas concernée par la présente invention, les deux phénomènes qui affectent les performances 30 hydrauliques d'une membrane sont : la température de l'effluent à traiter, le colmatage de la membrane. La Température 35 L'influence de la température sur la viscosité d'un effluent, et de l'eau en particulier, est bien connue. Ainsi, une baisse de température, en augmentant la viscosité de l'eau, rend plus difficile le passage de l'eau à travers une 2909903 -2 membrane. Dans les faits cela se traduit par une diminution de la perméabilité à la température de l'effluent. Il convient de noter qu'un écart de 1 C autour de 20 C, par exemple, conduit à une réduction de près de 2,5 % du flux pour une pression transmembranaire 5 donnée. II s'agit là d'une loi physique qui ne peut être que subie par l'homme du métier. Industriellement, cela signifie que, pour un débit de production donné, l'unité de traitement doit être dimensionnée pour la température la plus froide, c'est à 10 dire, lorsque cette température minimale est inférieure à 20 C, il faut augmenter en conséquence la surface de membrane installée. A noter que pour comparer des mesures de perméabilité à des températures différentes, l'homme du métier a établi des facteurs de correction pour 15 s'affranchir de l'effet de la température. Ainsi Lp@T référence = K * Lp@T avec K une fonction de la température de l'effluent et de la température de référence. Cette température de référence est couramment fixée à 20 ou 25 C. Le colmatage 20 Sous le terme générique de colmatage, très documenté dans la littérature, l'homme du métier désigne l'ensemble des phénomènes qui augmentent la résistance de la membrane soit mécaniquement, soit chimiquement. Cela concerne les dépôts en surface (formation de gâteau), les phénomènes d'adsorption sur la membrane et dans les pores de la membrane, des phénomènes dans lesquels sont impliquées les différentes substances contenues dans les eaux : les matières en suspension et les colloïdes, les matières organiques et minérales. Dans les faits, ce colmatage implique : soit une diminution du flux de filtration pour une pression transmembranaire appliquée constante, soit une augmentation de la pression transmembranaire appliquée pour maintenir le flux de filtration constant.

Dans tous les cas, ce phénomène de colmatage se traduit par une diminution de la perméabilité de la membrane, c'est à dire une diminution de l'efficacité technico-économique de la membrane. 2909903 -3 Pour la suite de l'exposé, l'homme de l'art définit : Lpi : valeur de la perméabilité initiale de membrane lors de sa première mise en oeuvre, LpO : valeur de la perméabilité stabilisée dans des conditions réelles 5 de fonctionnement qui peut varier en fonction de l'état d'encrassement de la membrane par exemple. La maîtrise de ce colmatage est donc un enjeu majeur parfaitement identifié par l'homme du métier qui propose un panel de solutions visant à prévenir ce 10 colmatage (mesures préventives) qui, lorsqu'il se produit, ne peut être éliminé que par des mesures curatives. Les mesures curatives sont essentiellement des lavages chimiques de la membrane détaillés dans la littérature. Ces mesures consistent principalement 15 à aménager des phases de contact de la membrane avec une solution de lavage qui peut contenir un ou plusieurs réactifs chimiques de type acides et/ou chélatants, détergents, oxydants, ...etc. Dans tous les cas, la réalisation de ces lavages, les arrêts de production qu'ils impliquent et les pertes en eaux induites nécessitent un surdimensionnement 20 de l'installation pour assurer le débit nominal de production d'où un surcoût d'investissement et d'exploitation. De plus, ces lavages, même prévus pour les membranes, demeurent une opération agressive pour les membranes qui hypothèque leur durée de vie.

25 Industriellement, le déclenchement de ces phases curatives est asservi à un constat de colmatage de la membrane, c'est à dire une mesure de la perméabilité en deçà d'un seuil fixé par le fournisseur de la dite membrane par exemple. En variante, ces mesures curatives peuvent être pratiquées à titre préventif avec une fréquence donnée, 1fois/mois à 1fois/an par exemple.

30 Afin de limiter la fréquence de ces lavages chimiques, des mesures préventives sont décrites dans la littérature. Elles reposent sur des phénomènes essentiellement : -physiques tels que l'application de champs électriques ou 35 ultrasoniques, hydrodynamiques soit en créant des instationarités (écoulements diphasiques, promotion de turbulences ou de tourbillons) ou des écoulements turbulents au voisinage de la surface de la membrane, 2909903 -4 biologiques avec par exemple l'emploi d'enzymes, et enfin chimiques, soit pour modifier la surface de la membrane durant la phase de fabrication de la membrane, soit directement par ajout de réactif dans l'effluent à traiter pour modifier la structure de la 5 matrice traitée. Pour être efficaces, toutes ces mesures préventives doivent être mises en oeuvre en continu ou associées à des facteurs déclenchant judicieusement choisis, généralement la qualité de l'effluent, pour anticiper les phénomènes de 10 colmatage. En effet, lorsque le colmatage est avéré (notamment par observation d'une baisse de la perméabilité), les mesures préventives sont sans effet et seules les mesures curatives permettent de restaurer les performances hydrauliques de la membrane.

15 Dans le cas d'une mise en oeuvre discontinue des mesures préventives, l'homme du métier utilise des capteurs d'analyse de qualité de l'effluent à traiter pour anticiper des situations propices au colmatage des membranes. Cette stratégie n'est pas sans difficulté et présente de nombreux désavantages liés à l'emploi de capteurs d'analyse de la qualité de l'effluent : 20 l'identification des paramètres de la qualité qui seront significatifs d'une situation propice à l'encrassement n'est pas toujours aisée et est difficile à anticiper, ces paramètres peuvent varier qualitativement et quantitativement en fonction de la nature de l'effluent, du site et au cours du temps, 25 le coût des capteurs et du traitement des signaux qu'ils génèrent, - le coût de maintenance des dits capteurs. La demanderesse est titulaire de EP 1 239 943 et de WO 01/41906 qui décrivent un procédé chimique de microcoagulation pour améliorer la capacité 30 de production d'une membrane. Ce procédé de microcoagulation sur membrane consiste à injecter, en amont de la membrane, une dose Y de réactif(s) de coagulation 30 à 80 fois inférieure, et en variante 40 à 60 fois inférieure, à la dose X de réactif(s) annulant le potentiel Zéta de l'effluent. Autrement dit Y est compris entre X/30 et X/80, en variante entre X/40 et X/60.

35 Le/les réactifs de coagulation sont connus, par l'homme du métier, comme n'ayant aucune propriété de nettoyage pour la membrane. 2909903 -5 La microcoagulation selon EP 1 239 943 peut être mise en oeuvre en continu mais cette mise en oeuvre n'est pas toujours nécessaire voir souhaitable et, dans tous les cas, pas optimisée techniquement et économiquement. D'une part, en absence de risque d'encrassement de la membrane, la mise en 5 oeuvre de la microcoagulation n'est pas forcément nécessaire et peut conduire à des coûts de réactifs inutiles. D'autre part, la mise en contact de la membrane avec le/les dits réactif(s) de coagulation peut conduire dans le temps à une dégradation de la membrane.

10 L'invention a notamment pour but d'optimiser la durée de mise en oeuvre de la microcoagulation et ainsi de préserver la durée de vie de la membrane, ce qui présente un vif intérêt technique et économique. L'invention se fixe pour objectif d'optimiser la gestion de la mise en oeuvre de la 15 microcoagulation sur membrane, mesure préventive, en fonction du retour de marche de l'installation membranaire, c'est à dire en fonction de la seule mesure de la perméabilité, et ce, sans addition de capteurs additionnels de qualité de l'effluent ou autre. Seuls seront exploités des capteurs qui, généralement, sont présents de façon standard sur les installations de 20 membrane (mesure de la température, du débit de filtration et de la pression transmembranaire). Un autre objectif de la présente invention est d'ainsi optimiser la mise en oeuvre de la microcoagulation pour obtenir des performances hydrauliques constantes 25 de la membrane au cours du temps. En cela, la présente invention décrit un procédé de conduite optimisé, fiabilisé et sécurisé d'une unité de filtration sur membrane et ouvre la voie à un concept nouveau qui est celui de la membrane à isoflux et/ou à isoperméabilité@T.

30 Comme l'état de la technique a pu le mettre en exergue, une diminution de la perméabilité corrigée à une température de référence est le constat d'un encrassement de la membrane. Alors que la microcoagulation sur membrane décrite par EP 1 239 943 apparaît 35 comme une procédure préventive, l'inventeur a trouvé que, de façon tout à fait surprenante, la microcoagulation induit une restauration des performances d'une membrane colmatée. Sans intervention de la microcoagulation, la 2909903 -6 membrane colmatée aurait nécessité une phase de lavage curatif dite de lavage chimique. Ce constat particulièrement surprenant est tout à fait nouveau. La gestion de la mise en oeuvre de la microcoagulation sur membrane qui en 5 résulte est tout aussi surprenante en recommandant l'emploi d'un facteur déclenchant de mesures curatives (constat d'encrassement) pour la mise en oeuvre avec succès de mesures préventives (la microcoagulation sur membrane). Selon l'invention, le procédé de gestion optimisée d'une unité de filtration sur 10 membrane mettant en oeuvre une microcoagulation sur membrane, comprenant au moins: - une mesure de la température de l'effluent, - une mesure du débit de filtration, - et une mesure de la pression transmembranaire, 15 est caractérisé en ce que : - l'injection du/des réactif(s) de coagulation est commandée lorsque la perméabilité de la membrane devient inférieure à une valeur de seuil, - et l'arrêt de l'injection du/des réactif(s) de coagulation est commandé lorsque la perméabilité de la membrane redevient égale ou supérieure à la valeur stable 20 de la perméabilité LpO avant diminution, pendant un temps de maintien déterminé. La perméabilité de la membrane peut être corrigée à une température de référence, et la valeur de seuil de la perméabilité est comprise entre 10 et 80% 25 de la perméabilité initiale de la membrane à la dite température de référence, tandis que l'arrêt de l'injection du/des réactif(s) de coagulation est commandé lorsque la perméabilité de la membrane, corrigée à la température de référence, redevient égale ou supérieure à la valeur stable de la perméabilité LpO avant diminution à la dite température de référence pendant un temps de 30 maintien déterminé. Selon une autre possibilité, la valeur de seuil correspond à une diminution de 10 à 40% de la perméabilité de la membrane, corrigée à une température de référence, sur un pas de temps fixé, et l'arrêt de l'injection du/des réactif(s) de 35 coagulation est commandée lorsque la perméabilité de la membrane, corrigée à la température de référence, redevient égale ou supérieure à la valeur stable de la perméabilité LpO avant diminution à la dite température de référence. 2909903 -7 L'injection du/des réactif(s) de coagulation peut être commandée par une diminution de la perméabilité de la membrane, à la température réelle de l'effluent, en deçà d'une valeur de seuil comprise entre 10 et 80% de la perméabilité initiale Lpi de la membrane à la dite température de l'effluent, et 5 l'arrêt de l'injection du/des réactif(s) de coagulation est commandé lorsque la perméabilité de la membrane, à la température réelle de l'effluent, redevient égale ou supérieure à la valeur stable de la perméabilité LpO à la température de l'effluent avant diminution.

10 La valeur de seuil peut correspondre à une diminution de 10 à 40% de la perméabilité de la membrane, à la température réelle de l'effluent, sur un pas de temps fixé, et l'arrêt de l'injection du/des réactif(s) de coagulation est commandé lorsque la perméabilité de la membrane, à la température réelle de l'effluent redevient égale ou supérieure à la valeur stable de la perméabilité LpO 15 avant diminution à la température de l'effluent. La température de référence est généralement 20 ou 25 C. Le pas de temps fixé pour l'évolution de la perméabilité peut être compris entre 20 10 min et 5 j, de préférence compris entre 10 et 60 min. L'arrêt de l'injection du/des réactif(s) de coagulation peut être commandé lorsque la perméabilité de la membrane redevient, et se maintient, égale ou supérieure à la valeur stable de la perméabilité LpO avant diminution pendant 25 un temps de maintien supérieur à douze heures. L'invention est également relative à une installation pour la gestion optimisée d'une unité de filtration sur membrane avec microcoagulation sur membrane, comprenant au moins : 30 - un moyen de mesure de la température de l'effluent, - un moyen de mesure du débit de filtration, - et un moyen de mesure de la pression transmembranaire, pour la mise en oeuvre d'un procédé tel que défini précédemment, caractérisée en ce que: 35 - elle comprend un moyen de commande de l'injection du/des réactif(s) de coagulation relié aux moyens de mesure de la température de l'effluent, du débit de filtration, et de la pression transmembranaire, ce moyen de commande étant prévu pour : 2909903 -8 - déterminer la perméabilité de la membrane et la comparer à une valeur de seuil, - commander l'injection du/des réactif(s) de coagulation lorsque la perméabilité de la membrane devient inférieure à la valeur de seuil, 5 - et commander l'arrêt de l'injection du/des réactif(s) de coagulation lorsque la perméabilité de la membrane redevient égale ou supérieure à la valeur stable de la perméabilité Lp0 avant diminution valeur de ceuil, pendant un temps de maintien déterminé.

10 Ainsi, il résulte de la mise en oeuvre de la microcoagulation sur membrane une restauration et le maintien des performances de la membrane antérieures à la situation de colmatage. L'invention, propose notamment de déclencher la mise en oeuvre de la 15 microcoagulation sur le constat : - d'une diminution de la perméabilité de la membrane, à une température de référence, en deçà d'un seuil fixé. Ce seuil est avantageusement compris entre 10 et 80% de la valeur de la perméabilité initiale de la membrane à la dite 20 température de référence, - et/ou d'une diminution significative de la perméabilité de la membrane, à une température de référence, sur un pas de temps donné. Ce seuil est avantageusement fixé entre 10 et 40% de la valeur de la perméabilité à la dite 25 température de référence sur un pas de temps de 10min à 5 j de filtration. Une diminution de la perméabilité à la température de l'effluent est significative : d'un encrassement de la membrane, - et/ou d'une diminution de la température.

30 Outre l'effet curatif surprenant de la mise en oeuvre de la microcoagulation sur membrane, un autre constat de l'inventeur est que l'effet d'amélioration des performances hydrauliques de la membrane peut avantageusement être exploité pour compenser l'effet négatif d'une baisse de la température sur les 35 performances hydrauliques de la membrane, application jamais décrite. En cela, la mise en oeuvre judicieuse de la microcoagulation permet de façon nouvelle et surprenante de s'affranchir d'une loi fondamentale de la physique jusqu'ici subie par les opérateurs des technologies membranaires. 2909903 -9 Ainsi déclenchée/pilotée, la mise en oeuvre de la microcoagulation permet selon la présente invention d'effacer l'effet négatif d'une baisse de la température et/ou d'une augmentation du caractère colmatant de l'effluent. La gestion de la mise en oeuvre de la microcoagulation sur membrane, optimisée selon la présente invention, permet ainsi d'obtenir des performances hydrauliques constantes quelle(s) que soi(en)t la température et/ou les variations du caractère colmatant de l'effluent.

10 La gestion de la mise en oeuvre de la microcoagulation sur membrane, optimisée selon la présente invention, permet un fonctionnement discontinu pertinent du dit procédé et de restreindre judicieusement la mise en oeuvre du dit procédé aux seules périodes où sa mise en oeuvre est nécessaire.

15 En cela, cette gestion permet des économies de réactifs et préserver avantageusement la durée de vie de la membrane. Un autre avantage de la présente invention est de ne nécessiter l'addition d'aucun équipement qui ne soit existant sur les installations de filtration sur 20 membrane, à savoir la mesure de la température de l'effluent, du débit de filtration et la mesure de la pression transmembranaire à partir desquelles est calculée la perméabilité à la température de l'effluent et/ou à une température de référence. En cela, la présente invention n'induit pas de coût d'investissement ni de 25 maintenance de capteurs additionnels, ni le choix toujours difficile de ces dits capteurs en fonction de la nature de l'effluent qui sont spécifiques à chaque site, ce qui compliquerait l'exercice. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en un 30 certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'exemples de réalisation décrits avec référence aux dessins annexés, mais qui ne sont nullement limitatifs. Sur ces dessins : Fig. 1 est un schéma d'une installation avec membrane en carter en circulation mettant en oeuvre le procédé selon l'invention.

35 Fig. 2 est un schéma d'une installation avec membrane sans carter immergée mettant en oeuvre le procédé selon l'invention. Fig. 3 est un diagramme illustrant l'évolution des performances hydrauliques d'une membrane et de la concentration en pollution organique de 5 2909903 -10 - l'effluent au cours du temps, selon un Exemple 1, et Fig. 4 est un diagramme illustrant l'évolution des performances hydrauliques d'une membrane et de la qualité de l'effluent en fonction du temps, selon un Exemple 2.

5 Sur Fig.1 et 2, on a désigné les éléments identiques ou similaires par les mêmes références. Dans l'installation selon Fig.1, le réactif coagulant est injecté en 2, en amont de la membrane dans l'eau à traiter1. Le mélange eau à traiter-réactif coagulant est ensuite filtré sur la membrane en carter 4. L'installation comporte 10 en option une boucle de recirculation 5. L'eau traitée 3 sort par une conduite. Dans l'installation selon Fig.2, le réactif coagulant est injecté en 2, en amont de la membrane dans l'eau à traiter 1. Le mélange eau à traiter-réactif coagulant est ensuite filtré sur la membrane 6, sans carter, immergée dans un bassin contenant l'eau à traiter. L'eau traitée 3 est évacuée à l'aide d'une 15 pompe P. La dose Y de réactif(s) de coagulation injectée dans l'eau à traiter 1, en amont de la membrane, est 30 à 80 fois inférieure, et en variante 40 à 60 fois inférieure, à la dose X de réactif annulant le potentiel Zéta de l'eau à traiter 1. Y est donc compris entre X/30 et X/80, en variante entre X/40 et X/60.

20 L'installation comprend une unité de pilotage U, notamment constituée par un ordinateur ou un automate programmable. Des capteurs de mesure sont reliés à cette unité U pour lui transmettre des informations sur des paramètres de fonctionnement. En particulier, l'installation comporte au moins : 25 - un capteur 7 de mesure de la température de l'effluent 1, un capteur 8 du débit de filtration, installé sur la conduite de sortie de l'eau traitée 3, un ou des capteur(s) 9 de mesure de la pression transmembranaire. Les sorties de ces capteurs sont reliées à l'unité U qui détermine, à partir des 30 résultats de mesure fournis, la perméabilité instantanée de la membrane. Une vanne 10 , installée sur la conduite d'arrivée du réactif 2, est commandée par l'unité U dans laquelle est chargé un programme, constituant le moyen de commande de l'injection, et selon lequel : 35 - l'injection du/des réactif(s) de coagulation, par ouverture de la vanne 10, est commandée lorsque la perméabilité de la membrane, éventuellement corrigée à une température de référence, devient inférieure à une valeur de seuil comprise 2909903 -11 - entre 10 et 80% de la perméabilité initiale de la membrane à la dite température de référence, - et l'arrêt de l'injection du/des réactif(s) de coagulation, par fermeture de la vanne 10, est commandée lorsque la perméabilité de la membrane, corrigée à 5 une température de référence, redevient égale ou supérieure à la valeur stable de la perméabilité LpO avant diminution, pendant un temps de maintien déterminé. Ce temps de maintien est de préférence supérieur à 12 heures. La température de référence est généralement 20 ou 25 C.

10 Selon une variante, la valeur de seuil correspond à une diminution de 10 à 40% de la perméabilité de la membrane, éventuellement corrigée à une température de référence, sur un pas de temps fixé, et l'arrêt de l'injection du/des réactif(s) de coagulation est commandée lorsque la perméabilité de la membrane, 15 éventuellement corrigée à la température de référence, redevient égale ou supérieure à la valeur de la perméabilité LpO avant diminution. Le pas de temps fixé pour l'évolution de la perméabilité déclenchant la mise en oeuvre de la microcoagulation est généralement compris entre 10 min et 5j (5jours), et avantageusement compris entre 10 et 60 min.

20 Exemple 1 Exemple de gestion optimisée de la mise en oeuvre de la microcoagulation sur membranes sur la mesure de la perméabilité @20 C.

25 Ce premier exemple concerne la filtration d'une eau karstique par une unité d'ultrafiltration industrielle dont la capacité de production est de 2 000 m3/j. Il s'agit d'une membrane de type fibre creuse en carter dont la perméabilité initiale Lpi est de 300 L/h.m2.bar@20 C mesurée sur une eau potable dont l'indice de colmatage (ie SDI) est de 5%/min mesuré selon la norme ASTM D 30 4189.95. Fig.3 illustre l'évolution des performances hydrauliques de la membrane en fonction du temps, porté en abscisse et exprimé en heures, et de la concentration en pollution organique. La perméabilité exprimée en 35 L/h.m2.bar@20 C est portée en ordonnée avec les graduations sur l'échelle de gauche. Le flux exprimé en L/h.m2@20 C est porté en ordonnée avec graduations sur l'échelle de gauche. L'absorbance UV à 254 nm (m"1) de l'effluent à traiter est portée en ordonnée avec graduations sur l'échelle de 2909903 -12 - droite et est représentée par des bandes verticales correspondant aux périodes de mesure (échantillon moyen sur 24h). La ressource, dont les caractéristiques sont résumées dans le tableau 1 ci- 5 dessous, est une eau froide (température de 8 C), peu turbide qui, pour des raisons mal connues à ce jour subit de brusques augmentations de la pollution organique pendant les épisodes pluvieux. Cette pollution est illustrée par une augmentation très importante de la mesure de l'absorbance UV à 254 nm, supérieure à 15 m"1, significative d'une augmentation de la concentration de 10 grosses molécules organiques insaturées. Hors épisodes pluvieux, la mesure de l'absorbance UV254 nm est relativement constante à un niveau de 2 à 4 m"1. Valeur minimale Valeur maximale pH 7,5 7,9 Température ( C) 7,5 8,5 Turbidité (NTU) 0,5 21,0 Absorbance UV254nm (m-1) 2,2 15,5 COT (mg C/L 1, 0 7, 0 Tableau 1 : Caractéristiques de l'effluent 15 Hors épisodes pluvieux, les performances hydrauliques de la membrane sont stables et satisfaisantes avec une perméabilité Lp0 de 170 à 175 L/h.m2.bar@20 C pour un flux de filtration appliqué de 105-110 L/h.m2@20 C et ne nécessitent pas la mise en oeuvre du procédé de microcoagulation sur 20 membrane. En revanche, au cours des épisodes pluvieux, la brusque augmentation de la pollution organique induit un colmatage de la membrane, concrétisé par une diminution de la perméabilité alors que le flux de filtration est maintenu constant 25 à 105 L/h.m2@20 C et que la température de l'eau est constante à 8 C. Dans le cadre de cet exemple, vers la 108ème heure, la mise en oeuvre de la microcoagulation est déclenchée alors que la perméabilité a chuté à la valeur seuil de 120 L/h.m2@20 soit 30 - une valeur seuil équivalente à 34% de la Lpi (120/350), 2909903 -13 - - soit encore une diminution de 30% en 96h de la perméabilité stable LpO de 170 L/h.m2@20 C, correspondant à un colmatage important de la membrane.

5 De façon tout à fait surprenante, on observe alors une restauration rapide de la perméabilité revenue, vers la 150ème heure , à un niveau similaire à la mesure de la perméabilité LpO avant la dégradation de la ressource (ie 170-175 L/h.m2.bar@20 C) tandis que le flux est maintenu constant et que le niveau de pollution organique de la ressource demeure extrêmement dégradé.

10 Après un temps de maintien d'environ 100 heures de la perméabilité sensiblement à sa valeur stable avant diminution LpO, la microcoagulation est arrêtée.

15 De façon tout à fait surprenante, lorsque la mise en oeuvre de la microcoagulation est stoppée à environ 250h de fonctionnement, la perméabilité ne diminue pas brusquement à son niveau le plus bas observé précédemment. En revanche, on observe une cinétique d'encrassement similaire à celle d'une membrane non encrassée, significative d'un effet curatif 20 de la mise en oeuvre de la microcoagulation sur membrane. La microcoagulation est remise en oeuvre vers la 350ème heure et les impacts similaires sur l'évolution de la perméabilité sont reproduits.

25 Cette gestion de la mise en oeuvre de la microcoagulation sur membrane est particulièrement pertinente sur ce site. En effet, compte tenu de la taille réduite de l'installation, elle est entièrement automatisée et sans personnel permanent affecté au site. Située en montagne, elle est en outre difficile d'accès.

30 La gestion automatisée de la mise en oeuvre de la microcoagulation selon la présente invention permet donc de restaurer et maintenir les performances hydrauliques de la membrane sans intervention humaine et de "rattraper" un colmatage qui aurait, sans l'invention, nécessité une intervention del'exploitant pour procéder à un lavage chimique.

35 En outre, compte tenu de la taille de l'installation, le coût de la mise en oeuvre de capteurs de la qualité de la ressource pour réguler la mise en oeuvre du dit procédé aurait impacté significativement le coût de l'installation. Par ailleurs, la 2909903 -14 - maintenance de ces dits capteurs aurait nécessité de mobiliser des ressources et des compétences qui ne sont pas aujourd'hui affectées à cette installation. Exemple 2 : 5 Exemple de gestion optimisée de la mise en oeuvre de la microcoagulation sur membranes sur la mesure de la perméabilité @T, température réelle de l'effluent. L'exemple rapporté ci-après concerne un essai réalisé sur une unité pilote 10 d'ultrafiltration. II s'agit d'un module de membrane organique fibre creuse à peau interne de la société Aquasource. La perméabilité initiale de la membrane Lpi est de 350 L/h.m2.bar@20 C, soit après correction de la température environ 270 L/h.m2.bar.@10 C (mesure 15 réalisée avec une eau potable dont le SDI est de 6%/min selon la norme ASTM D 4189.95). L'expérience a été réalisée sur l'eau de Seine dont la température était naturellement de 20 C et ponctuellement refroidie à 10 C à l'aide d'un groupe 20 froid pour les besoins de l'expérience. La qualité de l'eau de Seine au cours de l'essai est la suivante : Valeur minimale Valeur maximale pH 7,5 7,9 Température ( C) 10 20 Turbidité (NTU) 3,0 15, 0 Absorbance UV254nm (m-1) 3,0 7,0 COT (mg CIL) 3,0 5,0 Tableau 2 : Caractéristiques de l'eau de Seine au cours de l'essai 25 Les résultats de l'expérience commentés ci-après sont illustrés par Fig. 4. Tout au cours de l'essai, le flux appliqué sur la membrane est constant et fixé à 70 L /h.m2(a T. Les points de mesure de flux sont représentés par des croix sur Fig.4. Les points mesure de température sont représentés par des carrés, 30 tandis que les points de mesure de l'absorbance sont représentés par des 2909903 -15 - cercles pleins. Les points de mesure de perméabilité sont représentés par des losanges. Sur Fig.4 le temps est porté en abscisse. La perméabilité exprimée en 5 L/h.m2.bar@T C est portée en ordonnée avec graduations sur l'échelle de gauche. Le flux exprimé en L/h.m2@T C est porté en ordonnée avec graduations sur l'échelle de gauche. L'absorbance UV à 254 nm (m-') de l'effluent à traiter est portée en ordonnée avec graduations sur l'échelle de droite. La température est portée en ordonnée avec graduations sur l'échelle de 10 droite . Au cours de la phase 1, la température de l'effluent est de 20 C et la membrane est neuve. Compte tenu de la nature de l'eau, la perméabilité de la membrane diminue naturellement de sa valeur initiale Lpi de 350 Uh.m2.bar@20 C et se 15 stabilise à une valeur LpO de 250 Uh.m2.bar@20 C, soit dans ce cas # 71 % de la perméabilité initiale de la membrane @20 C (250 # 0,71 *350). Au cours de la phase 2, l'eau de Seine est refroidie à l'aide d'un groupe froid à une température de 10 C. L'impact de la baisse de la température sur la 20 viscosité de l'eau induit alors une diminution progressive de la perméabilité de l'ordre de 23 à 25% conformément à l'état de la technique tandis que les caractéristiques de l'eau de Seine, en particulier le niveau de pollution organique, demeure constantes. La mesure de la perméabilité se stabilise alors à un niveau de 190 I/h.m2.bar@T.

25 A ce stade, la microcoagulation sur membrane est mise en oeuvre selon l'invention lors de la phase 3 de l'essai. L'inventeur observe alors une restauration des performances de la membrane à 10 C à un niveau similaire à celui obtenu pour un effluent à 20 C. La perméabilité à 20 C en absence de la 30 microcoagulation est alors similaire à la perméabilité à 10 C avec la microcoagulation sur membrane, soit 250 L/h.m2.bar. A ce stade de l'expérience, le refroidissement de l'effluent a été stoppé et la mise en oeuvre de la microcoagulation sur membrane suspendue pendant une 35 quinzaine de jours (phase 4) dans l'attente d'une dégradation naturelle de la qualité de la ressource. 2909903 -16 - Au cours de la phase 5, cette dégradation s'est produite avec une augmentation de la pollution organique, augmentation de la valeur du COT de 3 à 5 mg CIL, augmentation de l'absorbance UV254 nm de 3-4 m-' à 5-7 m-1. De telles variations sur cette ressource, bien connue de l'inventeur, sont significatives 5 d'une réelle augmentation du pouvoir colmatant de l'effluent. De fait, une diminution de la perméabilité est observée et le refroidissement de l'effluent alors pratiqué accentue encore cette diminution de la perméabilité. Lorsque la mesure de la perméabilité atteint la valeur de 110 L/h.m2.bar@10 C, 10 soit une valeur de seuil égale à 40% (110 # 0,4*270) de la valeur de la perméabilité initiale de la membrane Lpi à 10 C, la microcoagulation est déclenchée selon l'invention. Fig.4 illustre alors la restauration surprenante de la perméabilité de la 15 membrane, à la valeur de 250 L/h.m2.bar@10 C, à la température de l'effluent avec un maintien de performances désormais similaire à celles obtenues avec une eau moins colmatante et à une température nettement supérieure et ce, tout au long de la phase 6 de l'essai.

20 Cet exemple illustre le potentiel de gérer le déclenchement de la mise en oeuvre de la microcoagulation sur membrane sur la mesure de la perméabilité à la température réelle de l'effluent, effaçant et compensant ainsi les effets d'un colmatage et/ou de la baisse de la température. Cette gestion ouvre des perspectives nouvelles pour stabiliser le 25 fonctionnement d'une unité d'ultrafiltration et tendre vers un fonctionnement à isoflux et à isoperméabilité tout au long de l'année.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1- Procédé de gestion optimisée d'une unité de filtration sur membrane mettant en oeuvre une microcoagulation sur membrane, microcoagulation qui consiste à injecter en amont de la membrane une dose de réactif(s) de coagulation 30 à 80 fois inférieure à la dose annulant le potentiel Zéta de l'effluent, comprenant au moins: - une mesure de la température de l'effluent, - une mesure du débit de filtration, - et une mesure de la pression transmembranaire, caractérisé en ce que : - l'injection du/des réactif(s) de coagulation est commandée lorsque la perméabilité de la membrane devient inférieure à une valeur de seuil, - et l'arrêt de l'injection du/des réactif(s) de coagulation est commandé lorsque la perméabilité de la membrane redevient égale ou supérieure à la valeur LpO stable avant diminution, pendant un temps de maintien déterminé.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la perméabilité de la membrane est corrigée à une température de référence, et la valeur de seuil de la perméabilité est comprise entre 10 et 80% de la perméabilité initiale Lpi de la membrane à la dite température de référence, tandis que l'arrêt de l'injection du/des réactif(s) de coagulation est commandé lorsque la perméabilité de la membrane, corrigée à la température de référence, redevient égale ou supérieure à la valeur LpO stable avant diminution à la température de référence pendant un temps de maintien déterminé.

3- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur de seuil correspond à une diminution de 10 à 40 % de la perméabilité de la membrane, corrigée à une température de référence, sur un pas de temps fixé, et l'arrêt de l'injection du/des réactif(s) de coagulation est commandée lorsque la perméabilité de la membrane, corrigée à la température de référence, redevient égale ou supérieure à la valeur LpO stable avant diminution à la température de référence.

4- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'injection du/des réactif(s) de coagulation est commandée par une diminution de la perméabilité de la membrane, à la température réelle de l'effluent, en deçà d'une valeur de seuil comprise entre 10 et 80% de la perméabilité initiale Lpi de la membrane à 2909903 -18 - la dite température de l'effluent, et l'arrêt de l'injection du/des réactif(s) de coagulation est commandée lorsque la perméabilité de la membrane, à la température réelle de l'effluent, redevient égale ou supérieure à la valeur LpO stable à la température de l'effluent avant diminution. 5

5- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur de seuil correspond à une diminution de 10 à 40 % de la perméabilité de la membrane, à la température réelle de l'effluent, sur un pas de temps fixé, et que l'arrêt de l'injection du/des réactif(s) de coagulation est commandée lorsque la 10 perméabilité de la membrane, à la température réelle de l'effluent redevient égale ou supérieure à la valeur LpO stable à la température de l'effluent avant diminution.

6- Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la température 15 de référence est 20 ou 25 C.

7- Procédé selon la revendication 3 ou 5, caractérisé en ce que le pas de temps fixé pour l'évolution de la perméabilité est compris entre 10 min et 5j. 20

8- Procédé selon la revendication 7, caractérisée en ce que le pas de temps fixé pour l'évolution de la perméabilité est compris entre 10 et 60 min.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arrêt de l'injection du/des réactif(s) de coagulation est commandé 25 lorsque la perméabilité de la membrane redevient, et se maintient, égale ou supérieure à la valeur stable avant diminution LpOûpendant un temps de maintien supérieur à douze heures.

10- Installation pour la gestion optimisée d'une unité de filtration sur membrane 30 avec microcoagulation sur membrane, microcoagulation qui consiste à injecter en amont de la membrane une dose de réactif(s) de coagulation 30 à 80 fois inférieure à celle annulant le potentiel Zéta de l'effluent, comprenant au moins : - un moyen de mesure de la température de l'effluent, - un moyen de mesure du débit de filtration, 35 - et un moyen de mesure de la pression transmembranaire, pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que 2909903 -19 - - elle comprend un moyen de commande (U) de l'injection du/des réactif(s) de coagulation relié aux moyens de mesure de la température (7) de l'effluent, du débit de filtration (8), et de la pression transmembranaire (9), ce moyen de commande étant prévu pour : 5 - déterminer la perméabilité de la membrane et la comparer à une valeur de seuil, - commander l'injection du/des réactif(s) de coagulation lorsque la perméabilité de la membrane devient inférieure à la valeur de seuil, - et commander l'arrêt de l'injection du/des réactif(s) de coagulation lorsque la 10 perméabilité de la membrane redevient égale ou supérieure à la valeur LpO stable avant diminution pendant un temps de maintien déterminé.