FR3096279A1 - Installation de filtration membranaire de liquides et procede de production d’eau potable avec celle-ci sans post-mineralisation - Google Patents

Installation de filtration membranaire de liquides et procede de production d’eau potable avec celle-ci sans post-mineralisation Download PDF

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Abstract

Installation pour la filtration sous pression de liquide en vue de la production d’eau potable comprenant au moins une unité de production membranaire d’eau potable (UPM), chaque UPM comprenant: une pluralité de blocs de filtration contenant chacun un faisceau de tubes de pression montés en parallèle, chaque tube de pression accueillant au moins deux modules de filtration membranaire à membranes spiralées ou à fibres creuses montés en série, des moyens d’amenée (20) de liquide à filtrer, des moyens d’évacuation de liquide filtré, et des moyens d’évacuation (30) de concentrat, caractérisée en ce les membranes des modules de filtration sont au moins de deux différents types choisis dans le groupe constitué par les membranes d’osmose inverse et les membranes d’osmose inverse basse pression (4-6) d’une part, et les membranes de nanofiltration (1-3) d’autre part, et en ce que au moins une UPM comprend des moyens (21-26) permettant de modifier l’ordre d’alimentation des blocs de tubes de pression qu’elle regroupe. Procédé consistant à alimenter les blocs de filtration d’au moins une UPM selon un premier ordre d’alimentation dans lequel les tubes contenant des membranes de nanofiltration sont en tête d’UPM, puis à alimenter les tubes de pression selon un second ordre d’alimentation dans lequel les tubes de pression contenant des membranes de d’osmose inverse ou des membranes d’osmose inverse basse pression sont en tête d’UPM. Figure pour l’abrégé : Fig 1

Description

Description Titre de l'invention : INSTALLATION DE FILTRATION MEM- BRANAIRE DE LIQUIDES ET PROCEDE DE PRODUCTION D'EAU POTABLE AVEC CELLE-CI SANS POST- MINERALISATION DOMAINE
[0001] Le domaine de l'invention est celui de la conception et de la réalisation des ins- tallations mises en oeuvre pour filtrer sous pression des liquides à l'aide de membranes de filtration en vue d'en éliminer les polluants, notamment les micropolluants, et d'en réduire la dureté, pour produire de l'eau potable.
De tels liquides peuvent notamment être de l'eau de mer, de l'eau de forage ou de l'eau de surface.
Technique antérieure
[0002] Les procédés de filtration membranaire sont abondamment utilisés dans le cadre de la production d'eau potable.
Les membranes qu'ils mettent en oeuvre ont une structure poreuse qui leur permet de retenir les polluants, notamment les micropolluants tels que les herbicides, les pesticides ou les résidus de médicaments et de limiter le transfert d'un ou plusieurs solutés par rapport à l'eau.
[0003] Ainsi, les membranes de microfiltration ont des pores de 0,1 pm à I wn, celles d'ultra filtration des porcs de 5 nm à 0,1 prn, celles de nanofiltration (NF) des pores de quelques nanometres.
Enfin les membranes d'osmose inverse présentent une structure encore plus dense.
On distingue parmi les membranes d'osmose inverse, les membranes d'osmose inverse basse pression (01BP) qui présentent une perméabilité supérieure à celle des membranes d'osmose inverse utilisées en dessalement d'eau de mer (01).
Ces membranes d'osmose inverse permettent ainsi de retenir la quasi-totalité des solutés.
Les membranes de nanofiltration se distinguent des membranes d'osmose inverse basse pression par le fait qu'elles ne retiennent que partiellement les ions monovalents.
[0004] Dans les installations de production d'eau potable, les modules de filtration mem- bmnaire d'osmose inverse, d'osmose inverse basse pression et de nanofiltration sont en général des modules de membranes spiralées ou des modules de membranes à fibres creuses.
Ces modules sont disposés en série au sein de tubes de pression qui présentent couramment une taille leur permettant d'accueillir jusqu'à huit modules positionnés en série.
L'eau à filtrer est introduite à une extrémité du tube de pression et traverse les membranes de filtration.
Le liquide filtré (perméat) est collecté par un tube de récupération perforé disposé selon l'axe longitudinal au centre des modules.
Des dispositifs inter-connecteurs permettent de connecter entre eux les tubes de récupération du 2 perméat des différents modules de filtration membranaire disposés en série à l'intérieur du tube de pression.
Le perméat est récupéré à l'extrémité des tubes de pression grâce à des collecteurs de perméat, chacun reliés à des moyens d'évacuation de perméat.
Le concentrat, constituée d'eau concentrée en solutés, est récupéré à l'extrémité opposée du tube de pression par rapport à l'eau d'entrée.
[0005] En pratique, ces tubes de pression sont associés en blocs (aussi désignés par le terme anglais « skids ») dans lesquels ils sont montés en parallèle.
Des collecteurs sont disposés à la sortie des tubes de pression pour collecter le perméat et le concentrat.
Ces différents collecteurs sont reliés chacun à un collecteur commun.
[0006] Les installations peuvent être organisées en plusieurs étages de filtration : le concentrat sortant du premier étage alimente et est traité par les membranes d'un deuxième étage, le concentrat issu du deuxième étage alimente et est traité par les membranes d'un troisième étage...
Les perméats de chaque étage sont rassemblés.
[0007] Beaucoup d'installations utilisant cette technologie comprennent un nombre important de blocs de filtration.
C'est notamment le cas des installations de production d'eau potable à partir d'eau de mer, qui comprennent souvent plus de dix blocs, chacun pouvant regrouper jusqu'à deux cents tubes de pression accueillant chacun jusqu'à huit modules de filtration membranairc montés en série.
[0008] Pour minimiser l'énergie consommée dans les systèmes à membranes en dessalement d'eau on peut utiliser dans un même tube de pression des membranes d'osmose inverse dont les passages en sels sont du même ordre de grandeur mais avec des perméabilités différentes, afin de répartir les flux de production des membranes dans les tubes de pression.
[0009] Par exemple, la demande de brevet DOW (W0200582497A1) concerne une méthode et un appareil pour traiter des eaux de forte pression osmotique, spécialement l'eau de mer, en passant l'eau à travers des tubes de pression contenant au moins trois éléments de membranes spiralées de nanofiltration ou d'osmose inverse ayant des perméabilités différentes, la membrane la plus perméable étant placée en queue (côté concentrat).
Cette invention consiste à mieux répartir les flux entre les membranes spiralées d'un même tube de pression et à diminuer la pression d'opération.
[0010] Les installations membranaires pour la production d'eau potable dont les membranes de filtration sont uniquement des membranes d'osmose inverse ou d'osmose inverse basse pression présentent l'inconvénient de produire des eaux totalement déminéralisées.
En effet, la totalité des sels dissous, notamment du calcium dissous, dans les liquides à filtrer est retenue par les membranes d'osmose inverse ou les membranes d'osmose inverse basse pression.
Il s'ensuit que ces eaux doivent être reminéralisées pour être rendues potables.
[0011] Les installations pour la production d'eau potable dont les membranes de filtration 3 sont uniquement des membranes de nanofiltration présentent l'inconvénient de produire des eaux qui, en fonction de la ressource, peuvent contenir des teneurs en ions monovalents ou en micropolluants de faibles poids moléculaire trop importantes ou, du fait de la plus faible réjection des ions divalents, peuvent ne pas être assez déminéralisées.
[0012] En effet, il n'existe pas sur le marché de membranes capables à la fois de retenir certains rnicropolluants de faible poids moléculaire et de laisser passer une partie des ions calcium.
[0013] L'étape de post-minéralisation implique l'utilisation de produits chimiques qui peut conduire à une augmentation de la turbidité de l'eau produite.
C'est le cas par exemple de la reminéralisation à la chaux.
Cette étape nécessite donc d'inclure dans les installations des équipements supplémentaires.
Cette étape de post-minéralisation augmente donc de façon non négligeable le cout global de l'opération de potabilisation et les risques de contamination de l'eau produite.
[0014] Pour éviter ou minimiser une telle post-minéralisation, il est connu des installations intégrant deux filières montées en parallèle, l'une avec uniquement des membranes d'osmose inverse et l'autre sans membrane, on parle alors de bypass, ou uniquement avec des membranes dont le passage en sels est plus élevé, typiquement des membranes de nanofiltration, dans lesquelles une partie des liquides est traitée dans une filière et une autre partie dans l'autre filière.
On obtient ainsi une eau traitée constituée par le mélange des eaux issues des deux filières qui n'a pas besoin d'être reminéralisée.
De telles double-filières présentent l'inconvénient d'être plus couteuses mettre en oeuvre que les filières classiques.
De plus, elles ne permettent pas d'obtenir des eaux potabilisées ayant une dureté fixe donnée, dans le cas où la température ou la dureté des eaux à traiter varie.
[0015] On notera aussi que les rendements hydrauliques des membranes des installations de l'art antérieur sont généralement limités, ce qui implique des pertes en eau relativement importantes.
Pour réduire ce phénomène, des traitements par réactifs chimiques des eaux à filtrer peuvent être mis en place.
Toutefois, ceci conduit à augmenter les couts globaux.
OBJECTIFS DE L'INVENTION
[0016] Un objectif de la présente invention est de proposer une technique de filtration mem- bnuraire pour la production d'eau potable qui permet de s'affranchir de toute étape de post-minéralisation des eaux produites par les membranes que ce soit par ajout de réactif ou par apport d'eau dure, tout en permettant l'abattement efficace des micro-polluants contenus dans les liquides à traiter.
[0017] Un objectif de l'invention est aussi de proposer une telle technique qui permet d'obtenir des eaux filtrées ayant une dureté cible donnée même lorsque la température des liquides à traiter ou leur concentration en calcium varie.
[0018] Un autre objectif de la présente invention est de proposer un procédé mettant en oeuvre une telle installation permettant de faire fonctionner les membranes avec des rendements hydrauliques supérieurs à ceux pouvant être obtenus avec les procédés de l'art antérieur.
Exposé de l'invention
[0019] Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaitront par la suite, sont atteints grâce à l'invention qui concerne toute installation pour la filtration sous pression de liquide en vue de la production d'eau potable comprenant au moins une unité de production membranaire d'eau potable (UPM), chaque UPM comprenant:
[0020] une pluralité de blocs de filtration contenant chacun un faisceau de tubes de pression montés en parallèle, chaque tube de pression accueillant au moins deux modules de filtration membranaire à membranes spiralées ou à fibres creuses montés en série,
[0021] des moyens d'amenée de liquide à filtrer, des moyens d'évacuation de liquide filtré, et des moyens d'évacuation de concentrat, caractérisée en cc que lesdites membranes desdits modules de filtration de ladite installation sont au moins de deux différents types choisis dans le groupe constitué par les membranes d'osmose inverse et les membranes d'osmose inverse basse pression d'une part, et les membranes de nanofiltration d'autre part, et en cc que ladite au moins une UPM comprend des moyens permettant de modifier l'ordre d'alimentation desdits blocs de tubes de pression qu'elle regroupe.
[0022] Ainsi, selon l'invention l'installation comprend deux types de membranes, des membranes de nanofiltration d'une part et des membranes d'osmose inverse et/ou des membranes d'osmose inverse basse pression d'autre part.
[0023] Selon un premier mode de réalisation, lesdites membranes d'au moins deux différents types sont prévues dans différents tubes de pression.
[0024] Selon un autre mode de réalisation, lesdites membranes d'au moins deux types différents sont prévues dans de mêmes tubes de pression.
[0025] Avantageusement, lesdites membranes de nanofiltration utilisées permettent un taux de réjection inférieur ou égal à 70 % du calcium lors d'un test standard au CaCl2.
Ce test standard est effectué sur une eau synthétique constituée d'eau déminéralisée contenant 500 mg/1 de CaC12, le module étant soumis à une pression de 75 psi (0,52 MPa) et produisant un rendement de 15 % (rendement défini comme le débit de perméat produit lors du test divisé par le débit d'eau d'alimentation du module membrmiaire).
La réjection du calcium lors du test standard est mesurée à une température de 25°C et avec un flux de 31 L/h/m2/bar.
Ce test est dit « test standard au CaCL ».
Le taux de réjection est défini comme le taux d'élimination du soluté (rejeté dans le concentra°, exprimé par : concentration dans le perméat / concentration dans l'alimentation.
[0026] Egalement avantageusement, lesdites membranes d'osmose inverse et/ou lesdites membranes d'osmose inverse basse pression permettent un taux de réjection supérieur à 90 % du calcium lors d'un test standard au CaCI,.
[0027] Avantageusement, l'installation présente un ratio de nombres de membranes de nano- filtration sur le nombre total de membranes compris entre 5% et 95%.
[0028] Préférentiellement, lesdites membranes de nanofiltration présentent un flux spécifique standard, ou perméabilité, supérieur à 3 L/h/m2/bar et permettent un taux de réjection des sels monovalents inférieur à 82 %, ladite réjection étant celle constatée lors d'un test standard sur une eau synthétique constituée d'eau déminéralisée contenant 2g/I de NaCI, le module étant soumis à une pression de 70 psi (4,8 bars) et produisant un rendement de 15 %.
La réjection du sodium lors du test standard est mesurée à une température de 25°C.
Ce test est dit « test standard au NaCI ».
[0029] Egalement préférentiellement, lesdites membranes d'osmose inverse ou d'osmose inverse basse pression présentent un flux spécifique standard supérieur à 3 L/h/e/bar et permettent un taux de réjection des sels monovalents supérieur ou égal à 82 %, ladite réjection étant celle constatée lors d'un test standard au NaCI.
[0030] L'invention concerne également tout procédé de filtration de liquide pour la production d'eau potable mettant en oeuvre une telle installation caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à alimenter les blocs de filtration d'au moins une UPM selon un premier ordre d'alimentation dans lequel les tubes contenant des membranes de nanofiltration sont en tête d'UPM, puis en fonction de la variation d'un paramètre, à alimenter les tubes de pression selon un second ordre d'alimentation dans lequel les tubes de pression contenant des membranes d'osmose inverse ou des membranes d'osmose inverse basse pression sont en tête d'UPM.
[0031] Avantageusement, chaque UPM est organisée en étages de filtration connectés en série, chaque étage de filtration comprenant, selon les configurations possibles grâce à la mise en oeuvre desdits moyens permettant de modifier l'ordre d'alimentation desdits blocs de tubes de pression, soit un seul bloc de filtration, soit 2 à 6 blocs de filtration montés en parallèle.
[0032] L'invention concerne notamment un tel procédé mis en oeuvre avec une installation comprenant une pluralité N d'UPM, avec N>1 entier, caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à alimenter les blocs de x/N UPM, avec x entier variant de 0 à N, selon ledit premier ordre, et les blocs des UPM restantes selon ledit second ordre, et à faire varier x de façon telle que l'eau filtrée obtenue en sortie de l'installation réponde à un facteur de qualité prédéterminée.
[0033] Préférentiellement, ledit paramètre est choisi dans le groupe constitué par la tem- 6 pérature des eaux à traiter.
[0034] Egalement préférentiellement, ledit facteur de qualité est la dureté de ladite eau filtrée obtenue en sortie de l'installation.
LISTE DES FIGURES 100351 L'invention, ainsi que les différents avantages qu'elle présente seront plus facilement compris grâce à la description qui va suivre de modes de réalisation de celle-ci donnée à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins dans lesquels :
[0036] [fig.1] représente schématiquement un premier mode de réalisation d'une installation selon la présente invention, le sens des liquides y transitant étant indiqué par des flèches correspond à une première configuration de fonctionnement dite « configuration température élevée ».
[0037] [fig.2] représente schématiquement la même installation fonctionnant selon une seconde configuration dite « configuration eau basse température ».
DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION
[0038] Une installation selon la présente invention est constituée de six UPM identiques (N=6), chacune étant dimensionnée pour produire 695 ni,th d'eau potable avec un rendement de 85 % à partir d'eau ayant une pression osmotique inférieure à 20 bars.
[0039] Une de ces UPM est représentée sur les figures 1 et 2.
Elle comprend, outre des moyens d'amenée 20 de liquide à filtrer et des moyens d'évacuation 30 de liquide rejeté ou concentrat, six blocs de filtration 1 à 6.
Chaque bloc de filtration contient trente tubes de pression.
Chaque tube de pression contient six modifies de filtration membranaire montés en série.
Ainsi cette UPM contient 1080 modules de filtration membranaire.
Donc l'usine, qui contient six UPM, chacune de 1080 membranes, regroupe 6480 membranes en tout.
[0040] Plus précisément, trois de ses blocs contiennent des modules NF et les trois autres des modules OIBP.
[0041] Dans le cadre de ce mode de réalisation, les membranes NF sont des membranes spiralées commercialisées sous la référence commerciale DOW FILMTEC NF270-400 et les membranes d'OIBP sont des membranes spiralées commercialisées sous la référence commerciale DOW FILMTEC ECO-400.
[0042] Les membranes NF utilisées présentent un débit de 55,6 nf/jour sous test standard CaC12 et un taux de réjection en calcium de 40 à 60 % sous test standard CaCh.
[0043] Les membranes OIBP utilisées présentent quant à elles un débit de 44 ri'/jour sous test standard NaC1 et permettent de rejeter 99, 7 % des ions monovalents.
[0044] Sur les figures 1 et 2 on distingue donc les blocs 1,2 et 3 avec des modules NF et les blocs 4, 5 et 6 avec des modules OIBP.
[0045] Selon l'invention, chaque UMP de l'installation est pourvue de moyens permettant 7 de modifier l'ordre d'alimentation des blocs de tubes de pression qu'elle regroupe.
Ces moyens sont constitués de vannes, ou de tout autre dispositif d'isolation, 21 à 26.
[0046] Selon l'invention, l'ordre d'alimentation des modules de chaque UMP peut varier en fonction d'un paramètre.
[0047] Ainsi, en référence à la figure 1, selon une première configuration, les vannes ou dispositif d'isolation 21, 23 et 26 sont ouvertes tandis que les vannes ou dispositifs d'isolation 22, 24 et 25 sont fermées.
Sont ainsi délimités, un premier étage de filtration constitué des blocs NF 1, 2 et 3 alimentés en parallèle, un deuxième étage de filtration constitué des blocs OIBP 4,5 alimentés en parallèle, et un troisième étage de filtration constitué du bloc de module OIBP 6.
[0048] Selon une telle configuration.
FOIBP a lieu en queue de l'UPM sur deux étages, ce qui permet une bonne réjection des micropolluants et du calcium sans dégrader la pression d'opération.
[0049] Selon l'invention, l'ordre d'alimentation des blocs 1 à 6 peut être modifié en fermant les vannes ou dispositifs d'isolation 21,23 et 26 et en ouvrant les vannes ou dispositifs d'isolation 22, 24 et 25.
Selon cette seconde configuration, le premier étage de filtration est constitué des blocs de modules OIBP 4, 5, 6 montés en parallèle, le deuxième étage de filtration est constitué des blocs de modules de NF 2 et 3 et le troisième étage de filtration est constitué du bloc de modules NF 1.
[0050] Selon une telle seconde configuration, la nanofiltration a lieu en queue de rupm sur deux étages, favorisant ainsi une baisse de pression tout en offrant une bonne réjection des micropolluants.
[0051] Des simulations ont été réalisées pour montrer que, grâce à l'invention, on peut maintenir la dureté de l'eau produite par l'installation dans un intervalle fixé, par exemple entre 8 et 9°F, tout en maintenant une bonne réjection des rnicropolluants, même en cas de variation de la température ou de la qualité de l'eau à filtrer.
[0052] Dans une première batterie de simulations, l'installation a été calculée pour filtrer une eau de dureté constante et de température variable selon les saisons, ayant les caractéristiques suivantes :
[0053] Teneur en calcium =110 mg/1,
[0054] Teneur en magnésium = 8 mg/1,
[0055] Teneur en sodium = 22 mga,
[0056] Teneur en bicarbonates = 230 mg/1, nitrates = 20 mg/1,
[0057] Teneur en chlorures = 30 mga,
[0058] Teneur en sulfates = 120 mg/1,
[0059] Teneur Si02= 10 mg/1,
[0060] pH = 7,1
[0061] et dont la température a varié sur un an de 5°C à 25°C. 8
[0062] Le débit d'eau traitée produite est de 100 000 mi/j.
L'objectif pour l'eau produite est fixé à un minimum de 30 mg/1de calcium (correspond à une dureté de 8 °F) quelle que soit la température de l'eau à filtrer.
La concentration maximale souhaitée est de 35 mg/1 de calcium (correspond à une dureté de 9°F).
Dans le cadre de cette première batterie de simulations on a fait varier la proportion (x/6) d'UPM de l'installation fonctionnant en première configuration et d'UPM fonctionnant en seconde configuration en fonction de la température de l'eau à filtrer.
[0063] Le tableau 1 ci-après indique pour chaque créneau dc températures, et pour chaque proportion (0/6 ; 1/6 ; 2/6 ; 3/6 ; 4/6 ; 5/6 ; 6/6), la concentration en calcium (Ca, composé majoritaire de la dureté) du perméat, la concentration en nitrate (NO3) du perméat ainsi que la pression d'alimentation (P) des UPM.
[0064] [Tableaux[TABLEAU 1]] Température Température Température Température Température 5°C 10°C 15°C 20°C 25°C Ca (mg P (bar) NO Ca (mg P (ha r) NO .
Ca (mg P (ha r) NO 3 Ca (mg/ 1) P (ha r) NO Ca (mg P (ba r) NO /1) /1) /1) /1) (mg (mg/ 1) (mg/ 1) a (mg /1) (mg /1) /1) 0/6 30,9 7,9 15,7 35,9 6,4 16,5 40,6 5,3 17 45,1 4,3 17,6 48,9 3,7 17,8 1/6 28,3 8,1 14,7 33 6,6 15,5 37,4 5,6 16 41,7 4,6 16,6 45,4 4 16,9 2/6 25,6 8.2 13,7 30 6,8 14,5 34,2 5,8 15 38,3 4,8 15,6 41,9 4,2 16 3/6 23 8,4 12,7 27,1 7,1 13,5 31 6 14,1 34,9 5,1 14,6 38,4 4,4 15 4/6 20,4 8,5 11,6 24,2 7,3 12,5 27,8 6,3 13,1 31,4 5,3 13,7 34,8 4,7 14,1 5/6 17,8 8,7 10,6 21,2 7,5 11,5 24,6 6,5 12,1 28 5,6 12,7 31,3 4,9 13,2 6/6 15,1 8,8 9,6 18,3 7,7 10,5 21,4 6,8 11,1 24,6 5,8 11,7 27,8 5,2 12,3 100651 A titre comparatif, la même eau a eté traitée avec une installation de type double filière de Part antérieur mettant en oeuvre huit UPM contenant chacune 135 tubes de pression arrangés en trois étages.
Chaque tube de pression contenant six modules de 9 filtration membranaires, cette installation contient donc le même nombre de modules de filtration membranaires que celle selon l'invention, soit 6480 modules.
Les mêmes modules NF et OIBP que dans l'installation selon l'invention ont été mis en oeuvre.
[0066] Afin de permettre l'obtention en hiver, à une température comprise entre 5°C et 10°C, d'une dureté minimale de l'eau produite correspondant à une teneur d'au moins 30 mg/I de calcium, l'installation en double filière contient une proportion de 25% de modules de NF et 75 % de modules d'OIPB.
[0067] Cette double filière a été utilisée pour filtrer la même eau avec les mêmes variations de températures.
Le tableau 2 ci-après indique pour chaque créneau de températures, les concentrations en calcium (composé majoritaire de la dureté), en nitrates et la pression d' al imentation.
[0068] [Tableaux [TABLEAU 2]] Température Température Température Température Température 5°C 10°C 15°C 20°C 25°C Ca (mg/ 1) P (ha r) NO 3 Ca (mg/ 1) P (bar) NO 3 Ca (mg/ 1) P (ha r) NO - Ca (mg/1 ) P (ha r) NO - Ca (mg/ 1) P (ha r) NO (mg/ 1) (mg/1 ) (mg/1 ) (mg/ 1) (mg /1) 30,4 6,5 14,4 35 5,6 14,9 39,4 4,9 15,4 43,2 4,5 15,8 46,6 4,2 16,1
[0069] Comme on peut le voir sur le tableau 1, il a été possible de maintenir la conce tration en calcium de l'eau produite par l'installation entre 30 mg/let 35 mg/len faisant varier la proportion (UPM fonctionnant en première configuration/ UPM total) donc en modifiant l'ordre d'alimentation des blocs de tubes de pression des UMP.
L'invention permet ainsi de maintenir la teneur en calcium des eaux traitées à environ 30 mg/L.
Un tel résultat n'a pu être obtenu avec la double filière de l'art antérieur, comme le montrent les résultats du tableau 2 qui montrent une augmentation de la teneur en calcium bien au-delà de la limite souhaitée de 35 me/1 en pratique en été allant jusqu'à 46 me/1.
[0070] Ces simulations permettent aussi de démontrer que l'invention permet l'obtention de meilleurs taux d'abattement des nitrates.
[0071] On démontre par des tests sur 5 membranes de différentes natures que la réjection des nitrates est un bon indicateur de la réjection des micropolluants.
Les résultats de ces tests fleurent dans le tableau 3 ci-après.
Ainsi, les configurations permettant la bonne réjection des nitrates, y compris aux températures les plus élevées, sont à privilégier lorsque une meilleure réjection des micropolluants est souhaitée.
[0072] [Tablcaux[TABLEAU 3]] Réjection nitrates Réjection diuron (herbicide) <1% <1% 58% 54% 75% 88% 81% 91% 95% 98% 100731 Dans une seconde batterie de simulations, l'installation a été calculée pour filtrer une eau de température constante et de dureté variable ayant les caractéristiques suivantes : 100741 Teneur en magnésium = 8 mg/1, 100751 Teneur en sodium = 22 mg/I, 100761 Teneur en bicarbonates = 230 mg/1, nitrates = 20 mg/1, 100771 Teneur en chlorures = 30 mg/l.
100781 Teneur en sulfates = 120 mg/1, 100791 Teneur Si 02 = 10 mg/l,
[0080] Température = 15°C
[0081] pH = 7,1
[0082] et dont la teneur en calcium a varié de 90 à 140 mg/l.
[0083] Le débit d'eau traitée produite est de 100 000 m3/j.
L'objectif pour l'eau produite est fixé à un minimum de 30 mg/1 de calcium quelle que soit la concentration en calcium de l'eau d'entrée à filtrer.
La concentration maximale souhaitée est de 35 mg/1 de calcium.
[0084] Dans le cadre de cette seconde batterie de simulations, on a fait varier la proportion (x/6) d'UPM de l'installation fonctionnant en première configuration et d'UPM fonctionnant en seconde configuration en fonction de la teneur en calcium de l'eau à filtrer.
[0085] Le tableau 4 ci-après indique pour chaque teneur en calcium dans l'eau d'entrée à filtrer, et pour chaque proportion (0/6 ; 1/6 ; 2/6 ; 3/6 ; 4/6 ; 5/6 ; 6/6), la concentration en calcium (composé majoritaire de la dureté) du perméat, la concentration en nitrates du perméat et la pression d'alimentation.
[0086] 11 [Tableaux[TABLEAU 4]] 90 mQ/I de Ca en 110 mg/I de Ca en 130 mQ/1 de Ca en 140 mg/I de eau d'entrée Ca en eau d'entrée eau d'entrée eau d'entrée Ca (mg/1 ) NO 3 (mg/1 ) P (bar) Ca (mg/1 ) NO ' (mg/1 ) P (bar)/ 1) Ca (mg/1 ) NO 3 (mg/1 ) P (bar) Ca (mg/1 ) NO ' P (bar) (mg/1 ) 0/6 33,2 13,9 1 5,24 40,6 17,0 1 5,31 48 20,1 2 5,38 51,8 21,6 6 5,42 1/6 30,6 13,1 5,5 37,4 16 5,6 44,3 19 5,6 47,8 20,5 5,7 2/6 27,9 12,3 5,7 34,2 15 5,8 40,6 17,8 5,9 43,7 19,2 5,9 3/6 25,3 11,4 6 31 14,1 6 36,8 16,7 6,1 39,7 18 6,1 4/6 22,6 10,6 6,2 27,8 13,1 6,3 33,1 15,6 6,3 35,7 16,8 6,4 5/6 20 9,8 6,5 24,6 12,1 6,5 29,3 14,4 6,6 31,7 15,6 6,6 6/6 17,3 9,0 6,7 21,4 11,1 6,8 25,6 13,3 6,8 27,7 14,4 6,9
[0087] A titre comparatif, la même eau a été traitée avec une installation de type double filière de l'art antérieur mettant en oeuvre huit UPM contenant chacune 135 tubes de pression arrangés en trois étages.
Chaque tube de pression contenant six modules de filtration membranaires, cette installation contient donc le même nombre de modules de filtration membranaires que celle selon l'invention, soit 6480 modules.
Les mêmes modules NF et OIBP que dans l'installation selon l'invention ont été mis en oeuvre.
100881 Afin de permettre d'assurer une dureté minimale de l'eau produite correspondant à une teneur d'au moins 30 mg/1 de calcium, pour une eau d'alimentation contenant 90 m2/1 de calcium, l'installation en double filière contient une proportion de 30% de modules de NF et 70% de modules d'OIPB.
100891 Cette double filière a été utilisée pour filtrer la même eau avec les mêmes variations deconcentrations en calcium.
Le tableau 5 ci-après indique pour chaque teneur en calcium dans l'eau d'entrée, les concentrations en calcium (composé majoritaire de la dureté) et en nitrates dans le perméat et la pression d'alimentation.
100901 12 [Tableaux[TABLEAU 5]] 90 mg/I de Ca 110 mg/! de Ca en 130 mu!] de Ca 140 mg/! de Ca en en eau d'entrée eau d'entrée en eau d'entrée eau d'entrée Ca (mg NO .
P (bar ) Ca (mg/ 1) NO ' P (bar) Ca (mg/ 1) NO P (bar) Ca (mg/ 1) NO ' P (bar) /1) (mg/ 1) (mg/1 ) 3 (mg/1 ) (mg /1) 30,1 11,7 9 4,93 36,8 4 14,4 4 4,96 43,5 7 17,1 5,04 47,0 2 18,4 4 5,26
[0091] Cette deuxième batterie de simulations permet de démontrer que l'art antérieur conduit à une teneur en calcium de l'eau produite allant de 30 à 47 mg/1 alors que l'invention permet de maintenir cette concentration autour de 30 -35 mg/l.
[0092] L'abattement des nitrates, et donc des micropolluants est par ailleurs meilleur grâce à l'invention, dans la majorité des cas. 13

Claims (1)

  1. REVENDICATIONS[Revendication 1] Installation pour la filtration sous pression de liquide en vue de la production d'eau potable comprenant au moins une unité de production mcmbranaire d'eau potable (UPM), chaque UPM comprenant: une pluralité de blocs de filtration contenant chacun un faisceau de tubes de pression montés en parallèle, chaque tube de pression accueillant au moins deux modifies de filtration membranaire à membranes spiralées ou à fibres creuses montés en série, des moyens d'amenée (20) de liquide à filtrer, des moyens d'évacuation de liquide filtré, et des moyens (30) d'évacuation de concentrat, caractérisée en ce que lesdites membranes desdits modules de filtration de ladite installation sont au moins de deux différents types choisis dans le groupe constitué par les membranes d'osmose inverse et les membranes d'osmose inverse basse pression (4-6) d'une part, et les membranes de nanofiltration (1-3) d'autre part, et en ce que ladite au moins une UPM comprend des moyens (21-26) permettant de modifier l'ordre d'alimentation desdits blocs de tubes de pression qu'elle regroupe. [Revendication 2] Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce que lesdites membranes d'au moins deux différents types sont prévues dans différents tubes de pression. [Revendication 3] Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce que lesdites membranes d'au moins deux types différents sont prévues dans de mêmes tubes de pression. [Revendication 4] Installation selon l'une des revendication 1 à 3 caractérisée en ce que lesdites membranes de nanofiltration permettent un taux de réjection inférieur ou égal à 70 % du calcium lors d'un test standard au CaC12. [Revendication 5] Installation selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que lesdites membranes d'osmose inverse et/ou lesdites membranes d'osmose inverse basse pression permettent un taux de réjection supérieur à 90 % du calcium lors d'un test standard au CaC12. [Revendication 6] Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisée en ce qu'elle présente un ratio de nombres de membranes de nanofiltration sur le nombre de membranes total compris entre 5% et 95%. [Revendication 7] Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisée en ce que lesdites membranes de nanofiltration présentent une per- 14 [Revendication 8] [Revendication 9] [Revendication 10] [Revendication 11] [Revendication 12] [Revendication 13] méabilité supérieure à 3 L/h/m2/bar et permettent un taux de réjection des sels monovalents inférieur à 82%, selon le « test standard NaCI ». Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en cc que lesdites membranes d'osmose inverse basse pression présentent une perméabilité supérieure à 3 L/h/m2/bar et permettent un taux de réjection des sels monovalents supérieur ou égal à 82%, selon le « test standard NaCI ». Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisée en cc que lesdites membranes d'osmose inverse présentent une perméabilité supérieure à 3 L/h/m2/bar et permettent un taux de réjection des sels monovalents supérieur ou égal à 82%, selon le « test standard NaCI ». Procédé de filtration de liquide pour la production d'eau potable mettant en oeuvre une installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en cc qu'il comprend les étapes consistant à alimenter les blocs de filtration d'au moins une UPM selon un premier ordre d'alimentation dans lequel les tubes contenant des membranes de nanofiltration sont en tête d'UPM, puis, en fonction de la variation d'un paramètre, à alimenter les tubes de pression selon un second ordre d'alimentation dans lequel les tubes de pression contenant des membranes de d'osmose inverse ou des membranes d'osmose inverse basse pression sont en tête d'UPM. Procédé selon la revendication 10 caractérisé en ce que chaque UPM est organisée en étages de filtration connectés en série, chaque étage de filtration comprenant, selon les configurations possibles grâce à la mise en oeuvre desdits moyens permettant de modifier l'ordre d'alimentation desdits blocs de tubes de pression, soit un seul bloc de filtration, soit 2 ou plus blocs de filtration montés en parallèle. Procédé selon la revendication 11 mis en oeuvre avec une installation selon l'une des revendications 1 à 9 comprenant une pluralité N d'UPM, avec N>1 entier, caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à alimenter les blocs de x/N UPM, avec x entier variant de 0 à N, selon ledit premier ordre, et les blocs des UPM restantes selon ledit second ordre, et à faire varier x de façon telle que l'eau filtrée obtenue en sortie de l'installation réponde à un facteur de qualité. Procédé selon l'une des revendications 10 à 12 caractérisé en ce que ledit paramètre est choisi dans le groupe constitué par la température des eaux à traiter et la concentration en calcium du liquide à traiter. 15 14. Procédé selon l'une des revendications 10 à 13 caractérisé en ce que ledit facteur de qualité cst la dureté de ladite eau filtrée obtenue en sortie dc l'installation.
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