La vie d'une membrane d'osmose inverse, partie 1

De nouveaux éléments de membrane permettent à un système d'osmose inverse (RO) de fonctionner de manière optimale avec une élimination maximale des sels dissous (également connue sous le nom de rejet de sel) et une production maximale d'eau de pénétration à ses pressions de conception. Avec le temps, ces caractéristiques de performance diminueront à un point tel qu'il pourra être nécessaire de remplacer les éléments de la membrane RO. Étant donné que de nombreuses installations dépendent de l'OI pour répondre à leurs besoins en eau purifiée, il peut être essentiel pour le fonctionnement de l'usine d'anticiper le moment où les membranes devront être remplacées.

Les fabricants de membranes répartissent généralement leur garantie sur trois ans au prorata, bien qu'il soit rare qu'une défaillance de la membrane se produise en raison de sa fabrication. Peut-être en raison de la durée de la garantie du fabricant, une durée de vie de trois ans est devenue une attente courante pour le remplacement des membranes.

Il convient de noter qu’un élément de membrane RO n’est pas un filtre, ce qui signifie qu’il ne s’agit pas d’un appareil jetable susceptible de s’encrasser ou de s’user en raison de son utilisation. S'il est vrai que la membrane RO ne durera pas éternellement, il existe des cas où les membranes ont fonctionné pendant plus de 10 ans sans subir de changements significatifs et permanents dans leurs performances.

Une membrane RO ne fonctionne pas comme un filtre. Toute l’eau entrante n’est pas forcée à travers la membrane, de sorte que les matières en suspension sont toujours laissées sous forme de particules collées à la surface. Avec un système RO bien conçu, la majorité des matières en suspension dans l’eau d’entrée passeront à travers les éléments membranaires et sortiront du système avec son flux concentré. Ceci peut être vérifié en mesurant les matières en suspension dans le flux de concentré par rapport à leur concentration dans le flux d'entrée et en notant comment leur concentration accrue est en corrélation avec le rapport du facteur de concentration du flux d'entrée divisé par le débit du flux de concentré.

Un système RO bien conçu est un système dont l'équipement de prétraitement élimine les grosses particules et réduit suffisamment la concentration de particules plus petites pour maintenir le taux d'encrassement RO modérément bas. Il n'est peut-être pas économique d'éliminer l'encrassement par OI en concevant le système d'eau avec un équipement de filtration en amont étendu et un faible débit de perméat OI. Cependant, avec une concentration élevée de matières en suspension dans l'eau brute, il est généralement pratique d'inclure au moins un filtre multimédia dans son prétraitement. Il peut être possible de justifier l'inclusion d'un système de filtration membranaire, comme un système de microfiltration ou d'ultrafiltration, en amont de l'OI, ce qui permettra alors d'augmenter le débit de perméat de l'OI tout en réduisant le taux d'encrassement de l'OI. Le RO nécessitera alors des nettoyages chimiques peu fréquents pour maintenir ses performances.

Certaines des matières en suspension peuvent être de nature biologique, provenir de la source d’eau ou être créées dans le système de prétraitement de l’eau lui-même. Si la bioactivité n'est pas contrôlée au sein de la tuyauterie et des composants de traitement en amont de l'OI, le prétraitement de l'OI peut devenir la source de particules d'encrassement biologique. Ces particules biologiques ont souvent une affinité pour se fixer à la membrane RO, ce qui peut rendre difficile de les empêcher d'encrasser les membranes, même avec un faible taux de perméation. Il peut être nécessaire d'employer une méthode pour contrôler cette activité, comme par exemple des traitements de choc biocides fréquents ou des désinfections à la source de ces bioparticules.

Une méthode courante pour surveiller l’efficacité de ce prétraitement consiste à utiliser l’indice de densité de limon (SDI). La valeur SDI dans l’eau d’entrée RO sera souvent en corrélation avec la fréquence de nettoyage RO requise. Un objectif SDI courant est inférieur à cinq, ce qui entraîne alors un besoin de nettoyage RO moins de cinq fois par an.

Cependant, cette corrélation avec le SDI ne se produira que si l'OI est conçu avec des taux de perméation modérément faibles dans tout le système. La région la plus critique du système RO où l'encrassement par les matières en suspension est le plus susceptible de se produire est celle où l'eau pénètre pour la première fois dans les membranes RO, car c'est là que le taux de perméation de l'eau est le plus élevé. À mesure que l’eau d’alimentation s’écoule à travers la surface de la membrane et à travers les éléments de la membrane, la pression de la membrane diminue.