cours dessalement

Desalination 203 (2007) 1–14

Le dessalement des eaux par osmose inverse: l’expérience de Véolia Water Kader Gaida*, Yvan Trealb a Direction Technique Veolia Eau, 1 place Giovanni Battista, 94410 Saint Maurice, France Tél. +33 (1) 71 33 31 87; Fax +33 (1) 71 33 33 19; email: [email protected] b Veolia Water Solutions & Technologies, 1 place Montgolfier, 94417 Saint Maurice, France email: [email protected]

Received 19 February 2006; accepted 2 March 2006

Abstract Desalination is an extremely effective tool for converting seawater, brackish water or wastewater into fresh water for usage. However, a pre-treatment is necessary to ensure that feed water will not cause clogging problems and precipitation on the reverse osmosis membrane. Pre-treatment of seawater feeding reverse osmosis (RO) membranes is recognised as a key in designing desalination plants. This paper covers the experience of Veolia Water through several examples of desalination plants at main sites around the world. This paper shows that the pre-treatment process must to be adapted to the seawater quality to be treated and to ensure the best quality upstream of the membranes. Depending on several parameters which influence the choice of the pre-treatment like dissolved organic carbon, SDI, turbidity, algae content and their evolution during the seasons, temperature, etc., the pretreatment can comprise different technologies: conventional pre-treatment (ballasted sedimentation, air flotation, dual media filtration, mono media filtration, double stage filtration, etc.) or advanced technologies including membranes coupled with a conventional process. This paper presents the approach of Veolia Water Solutions & Technologies for the desalination plants through the application of different technologies used for the brackish waters (groundwater and estuary), the seawaters (Mediterranean Sea, Gulf of Oman, Persian Gulf) and the wastewater reuse. The examples presented in this paper demonstrate that maximum benefit is attained by the use of an adapted pre-treatment and the scientific approach developed by Veolia to minimize the fouling problems allows a good protection of the membranes and assures a long life time. Keywords: Desalination; Seawater; Beach well; Conventional treatment; Membranes *Corresponding author. Presented at EuroMed 2006 conference on Desalination Strategies in South Mediterranean Countries: Cooperation between Mediterranean Countries of Europe and the Southern Rim of the Mediterranean. Sponsored by the European Desalination Society and the University of Montpellier II, Montpellier, France, 21–25 May 2006. 0011-9164/07/$– See front matter © 2007 Elsevier B.V. All rights reserved

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K. Gaid, Y. Treal / Desalination 203 (2007) 1–14

1. Introduction Le procédé de traitement des eaux par membrane d’osmose inverse est une des techniques de filtration membranaire. Il est utilisé en dessalement des eaux saumâtres, des eaux de mer et également pour la réutilisation des eaux usées urbaines et industrielles. L’objectif principal de cette technologie est l‘élimination des sels et des substances organiques présentes dans les eaux ainsi qu’une partie des bactéries et des virus. En dessalement des eaux saumâtres, ce procédé a été longtemps en compétition avec diverses techniques comme l’échange ionique, l’électrodialyse. Toutefois, leurs limites technologiques les ont progressivement défavorisées par rapport à l’osmose inverse. En dessalement des eaux de mer, l’osmose inverse reste en compétition avec les procédés thermiques (multi flash ou multi effect). Le choix entre ces deux technologies dépend essentiellement des coûts énergétiques (électricité et vapeur), de la qualité de l’eau brute à traiter ou de l’eau dessalée à obtenir. Des systèmes hybrides associant l’osmose avec le dessalement thermique sont actuellement étudiés, en particulier dans le golfe persique. En réutilisation des eaux usées, cette technique reste la plus usitée en complément d’un prétraitement conventionnel ou membranaire basse pression. Véolia Water s’est inscrit depuis longtemps dans l’acquisition du savoir-faire en matière de dessalement, en construisant et en exploitant diverses installations de par le monde. Actuellement, Véolia Water exploite des usines de dessalement dont l’ensemble traite plusieurs millions de m3/j. L’eau produite est majoritairement utilisée comme eau de consommation. Cet article présente l’expérience de Véolia Water à travers quelques exemples types d’application de ce procédé et notamment donne des recommandations en matière de pré-traitement. Il est, en effet, très important de prévoir un pré-traitement aussi efficace que possible afin d’assurer des conditions d’exploitation les plus souples, de

garantir leur durée de vie et la consommation d’énergie de l’usine. 2. Généralités Par opposition aux membranes microporeuses d’ultrafiltration ou de microfiltration, les membranes d’osmose inverse sont dites “denses” car elles ne sont pas poreuses et la séparation des espèces dissoutes n’est due en réalité qu’aux propriétés chimiques du polymère de surface. La majeure partie des membranes d’osmose inverse est de type spiralé. La membrane est constituée d’une superposition de plusieurs couches de polymères: on parle de membrane composite souvent constituée de polyamide. Les autres matériaux constituant le support n’interviennent pas dans le procédé. La grande surface spécifique (environ 1000 m²/m3) présente l’inconvénient de créer une surface potentiellement propice au développement bactérien qui se traduit par un colmatage des membranes et nécessite de fréquents nettoyages chimiques. Les modules spiralés sont insérés dans des tubes de pression à raison de 1–8 modules maximum par tube. Les tubes de pression sont raccordés entre eux par des connecteurs. Le taux de conversion d’un tube de pression est fonction du nombre de modules placés en série.

Fig. 1. Coupe d’une membrane d’osmose inverse.


Les membranes d’osmose inverse fonctionnent hydrauliquement avec une circulation tangentielle de l’eau. De ce fait, seulement 10% environ du flux est produit par élément sous forme de perméat pendant que la majeure partie de l’eau d’alimentation s’écoule le long de la surface de la membrane pour être évacuée ensuite sous forme de concentrat. (A VOIR). Comme le flux est important, la vitesse de circulation sur la surface membranaire est élevée, ce qui réduit les conditions de formation d’une couche de dépôt. Plusieurs dimensions de membranes d’osmose inverse sont commercialisées. Actuellement, les plus usitées sont les membranes à film composite en polyamide de 1 m de longueur et 200 mm de diamètre (8 pouces). Elles comprennent au centre un collecteur de perméat de 25 mm de diamètre. Chaque membrane peut produire environ 19 m3/j de perméat avec une réjection en sels comprise entre de 99–99.4%. Les membranes d’osmose inverse sont très sensibles au colmatage par les matières colloïdales, les ions minéraux qui ont tendance à s’accumuler ou à précipiter sur la surface membranaire, et les micro-organismes. Le SDI (silt density index) est un paramètre indicateur du potentiel de fouling des membranes. Il dépend de la nature et de l’origine de l’eau brute. Les fournisseurs de membranes recommandent un SDI inférieur à 3 en amont des membranes mais acceptent des valeurs épisodiques de 4. Le prétraitement de l’eau brute destiné à réduire ce SDI, devient alors une étape importante pour un bon fonctionnement des membranes. Les membranes d’osmose inverse ne se nettoient pas hydrauliquement comme les membranes basse pression (MF–UF) par le biais de rétro lavages à l’eau ou de rétro lavages chimiques. Elles ne nécessitent que des nettoyages chimiques (acide, base associée souvent à des détergents) qui sont effectués selon la qualité de l’eau d’alimentation à des fréquences variables (de l’ordre de 1

3

fois par mois en premier étage et 1 fois par an en deuxième étage). Le choix de la meilleure filière de prétraitement n’est jamais simple. Il dépend de l’origine et de la qualité de l’eau brute et demande parfois d’être conforté par des essais pilotes dans les cas difficiles. 3. Le choix du pré-traitement Le choix du pré-traitement est fondamental dans une filière incluant des membranes haute pression (osmose inverse ou nanofiltration) car il permet de protéger la membrane vis à vis du colmatage minéral, organique ou bactérien qui engendrerait rapidement un dysfonctionnement de l’étape membranaire, s’il s’avérait insuffisant. Le pré-traitement est destiné: • A réduire très fortement la turbidité de l’eau brute ainsi que les matières en suspension qui y sont associées • A éliminer toute forme d’hydrocarbures présents dans l’eau brute • A éliminer les algues lors de leur développement saisonnier • A réduire très fortement le pouvoir colmatant de l’eau en traitant par adsorption, absorption ou précipitation toutes les substances minérales ou organiques qui y prennent part. L’expérience acquise dans le traitement des eaux de surface continentales permet de concevoir des filières de traitement pour répondre à l’élimination des trois premiers critères. Par contre, la réduction du pouvoir colmatant représenté par la mesure du SDI reste toujours problématique car on ne connaît pas encore de façon précise sa corrélation avec le type et la nature des substances organiques ou minérales dissoutes dans l’eau brute. Afin de résoudre cette question, Véolia Water a lancé un programme de recherches destiné à identifier les substances organiques présentes dans

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l’eau brute et à comprendre les mécanismes qui induisent le pouvoir colmatant. Pour cela, un programme d’analyses par LC–OCD system (Liquid Chromatography–Organic Carbon Detection) a été lancé. Cette mesure est basée sur une séparation par chromatographie ionique des molécules organiques hydrophiles en fonction de leur poids moléculaire. Les molécules organiques sont détectées à l’aide d’un analyseur UV (absorption à 254 nm) et un analyseur de COD. La composition organique de la matrice de l’eau doit être déduite à partir des dimensions des molécules. La décomposition permet d’observer les fractions organiques suivantes (Fig. 2): • En premier lieu, les polysaccharides et protéines • En second lieu, les molécules de type acides humiques et celles correspondant aux building blocks. • Enfin, les molécules à faibles poids moléculaire.

acides humiques et autres acides organiques, une faible proportion en polysaccharide et en molécules à faible poids moléculaire. Même si le COD d’une eau de mer (< 3 mg/l) est relativement faible par rapport aux eaux de surface continentales, on peut penser qu’il inclut l’ensemble des substances organiques présentes dans l’eau. Il conviendra donc d’examiner les traitements les plus adaptés afin de réduire ce COD à travers la réduction des diverses substances qui le constituent. Ces recherches couplées avec les divers essais pilotes réalisés sur de nombreux sites en eau de mer nous permettent, en fonction du type et de la nature des substances organiques présentes dans l’eau brute, de définir le pré-traitement le plus optimisé et de réduire ainsi le SDI de façon très sensible. Ce pré-traitement pourra faire appel à l’association de diverses technologies classiques et de membranes (microfiltration ou ultrafiltration) qui montre (Fig. 3) la réduction de diverses substances organiques responsables du colmatage et qui titrent en SDI.

Les analyses effectuées sur divers sites en eau de mer font apparaître une fraction importante en Concentration

Building Blocks Acides Humiques Humics Proteines et colloïdes organiques

Polysaccharides

Temps

~

Acides Low weight Faible poids moléculaire

Diminution du poids moléculaire

Fig. 2. Chromatogramme typique LC–OCD d’une eau de mer.


5

Eau brute Sortie filtre sable Sortie UFppmC UF1 - 3,2 Perméat OI

2,8

2,3

1,8

1,3

0,8

0,3

-0,2 0

8

17

25

33

42

50

58

67

75

83

92

100

108

117

temps

Fig. 3. Spectre LC–OCD sur une filière de traitement.

4. Applications Cette approche permet à Véolia Water de définir les divers pré-traitements applicables pour le dessalement des eaux. Les différentes applications concernent: • les eaux saumâtres • les eaux de mer • la réutilisation des eaux usées. Pour chaque cas, le pré-traitement est pris en compte et adapté à la qualité de l’eau brute à traiter. Cet article présentera les divers types de pré-traitement proposés ainsi que le traitement membranaire de dessalement. 4.1. Les eaux saumâtres: puits côtiers Ce sont des eaux de très bonne qualité car filtrées naturellement par le sol. Elles sont caractérisées par un SDI15 < 3. De ce fait, un pré-traitement simple est préconisé et mis en œuvre. Il comporte une simple filtration sur sable, associé à l’addition d’un coagulant utilisé uniquement en cas de brusque élévation de turbidité.

L’expérience montre que ce type d’eaux ne révèle que très rarement une remontée de turbidité à tel point, que souvent cette installation de coagulation prévue en phase de construction est peu utilisée. Une autre alternative mise en œuvre par Véolia Water est la filtration sur multi média avec une dernière couche de support de très faible granulométrie (0.25 mm) destinée à empêcher le passage des fines particules. La filière globale de traitement est résumée cidessous (Fig. 5): • Un prétraitement constitué d’une filtration sur media, • Une pré-filtration sur cartouche à 5 µm pour protéger les membranes contre toutes formes de contamination particulaire. • L’étape de filtration membranaire à l’aide de membranes d’osmose inverse. • Une reminéralisation effectuée par addition de carbonates sous formes de Na2CO3 ou CaCO3 • Une désinfection au Cl2 avant distribution.

6

K. Gaid, Y. Treal / Desalination 203 (2007) 1–14 4 3,5 3

amont filtres

SDI

2,5 2 1,5 aval préfiltres

1 0,5

01 .0 9. 98 03 /0 9/ 19 98 05 /0 9 /1 99 8 07 /0 9 /1 99 8 09 /0 9/ 19 98 11 /0 9/ 19 98 13 /0 9 /1 99 8 15 /0 9 /1 99 8 17 /0 9 /1 99 8 19 /0 9/ 19 98 21 /0 9/ 19 98 23 /0 9/ 19 98 25 /0 9 /1 99 8 27 /0 9 /1 99 8 29 /0 9/ 19 98

0

Fig. 4. Evolution du SDI avant et après filtration.

Turbine

FeCl3

Membranes Osmose inverse

acide Pré filtres

reminéralisation

dégazage

Pompes haute pression

Filtration

Cuve eau traitée

sequestrant Chloration

Fig. 5. Filière de traitement utilisée pour le dessalement des puits côtiers (SDI < 3).

4.2. Les eaux de mer La filière de prétraitement pour le dessalement des eaux de mer est déterminée de préférence après des essais pilotes permettant de connaître si possible: 1. Les caractéristiques de l’eau brute et leur évolution au cours des saisons 2. La variation du SDI au cours de l’année 3. La variation du développement algal 4. Les variations engendrées par des phénomènes naturels (cyclones, ouragans)

5. La présence d’hydrocarbures et leur nature (hydrocarbures lourds, légers, proportion de soluble, etc…) Selon leur situation géographique et le lieu de pompage, les eaux de mer se révèlent présenter des caractéristiques physico-chimiques différentes. On distingue alors des eaux de mer faiblement chargées et celles plus fortement contaminées.


7

1er étage (6 tubes)

2ème étage (4 tubes) Fig. 6. Filtration sous pression et skids de membranes d’osmose inverse.

Tableau 1 Quelques références de Véolia Water en dessalement d’eaux souterraines Pays

Ville

Maroc Maroc Arabie Saoudite Arabie Saoudite Espagne Espagne Arabie Saoudite

Laayoune Tan Tan Riyadh Al Kharj Albacete Villarrubia de los ojos Al Hassan

Débit (m3/j) 7000 1700 6480 6000 40000 4000 5280

4.2.1. Eaux de mer faiblement chargées Les eaux de la mer méditerranée se caractérisent par une teneur en sel comprise entre 35 et 40 g/l, un SDI3 min de 8–16, une teneur moyenne en bore de 5 mg/l et une température variable entre 12 et 30°C. Cette qualité d’eau implique trois impératifs de traitement: • la nécessité de bien maîtriser l’élimination du SDI par une injection de réactifs chimiques adaptés • une chloration choc afin de traiter le dévelop-

Type d’eau

année

Véolia water

Puits côtiers Puits côtiers Eaux saumâtres Eaux saumâtres Eaux saumâtres Eaux saumâtres Eaux saumâtres

2005 2003 1992 1994 1998 1998 1988

OTV–VWS OTV–VWS Metito Metito Bekox Bekox Metito

pement algal et d’éviter son développement au sein des ouvrages • une filtration à vitesse moyenne (7–8 m/h) afin de bien piéger les flocs contenant les substances colmatantes responsables du SDI • une étape membranaire impliquant au moins deux étages afin d’éliminer le bore. La plupart des usines de dessalement construites par Véolia en mer Méditerranée comprennent une coagulation–floculation (en ligne ou en cuve) avec injection de réactifs (sels d’aluminium ou de fer). Il est important de noter que si

8


Tableau 2 Compositions physico-chimiques moyennes de deux sites (open intake) en mer Méditerranée Paramètres

Gibraltar Toulon

Température, °C pH Turbidité, NTU SDI % / min Conductivité, mS/cm @ 20°C Résidu sec, mg/L UV254, m–1 SiO2, mg/L Hydrocarbures, µg/L Na+, mg/L K+, mg/L Ca2+, mg/L Mg2+, mg/L Ba2+, µg/L Sr2+, mg/L Cl–, mg/L Br–, mg/L HCO–3, mg/L SO2– 4 , mg/L F–, mg/L Bore, mg/L COT, mg/L Chlorophyll-a 0.7 µm, µg/L Bactéries total, nb./mL Total picophytoplankton, nb./mL

14,5–20 8,1 1,6 8–14,6 49,6

12–25 7,8–8,2 0,5–20 6–14 55–58

38 000 0,75 <1 < 50 10 945 410 441 1371 10 6,7 20 900 69 161 2965 1,55 5,1 0,80 0,0388 5,8 105 3718

38 000–40 000 — <1 <5 12 000 450–620 440–670 1400–1550 10 5–7,5 21 000–23 000 45–67 120–142 2400–2670 1,2 4,9–5,3 <2 — — —

4.2.3. Eaux fortement contaminées

l’injection de coagulant est installée souvent à titre préventif sur les eaux saumâtres, elle est impérative sur les eaux de surface.

coagulant

acide

Les doses de coagulant associées quelquefois à un polymère (anionique ou cationique) se situent entre 1 et 3 mg/l (exprimées en métal). Une pré chloration choc (5–8 mg/l) est souvent installée et mise en oeuvre selon l’importance du développement algal.

Filtration bi couches sequestrant

C’est le cas par exemple des eaux du Golfe Persique ou de la mer d’Oman. Ces eaux se caractérisent par une température dépassant les 25°C une grande partie de l’année, une salinité relativement haute (37–46 g/l), la présence d’hydrocarbures, une variation de la concentration en matières en suspension au cours des saisons, une concentration en bore quelquefois supérieure à 5 mg/l et enfin un SDI bien au-delà de 30 (% min). A ce titre, les filières possibles de prétraitement peuvent comprendre: • Un double étage de filtration (Fig. 7) avec injection de coagulant organique ou minéral en mont de chaque étape de filtration • Une clarification (décantation à flocs lestés — Actiflo ou flottation) suivie d’un double étage de filtration (Fig. 10). • Un prétraitement impliquant une membrane de microfiltration ou ultrafiltration. Celle-ci peut même être précédée d’une filtration rapide. L’usine de Kindasa (Arabie Saoudite) est un exemple de filière incluant une filtration bi-couche suivie d’une étape d’ultrafiltration puis d’une étape d’osmose inverse.

Chloration

membranes

Cuve eau traitée Pré filtres

Floculant

acide


Fig. 7. Filière de dessalement d’eau de mer faiblement chargée.

stripping

Reminéralisation sur Filtre


9

SDI %/min 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0:00

0:00

0:00

0:00

0:00

0:00

0:00

Fig. 8. Valeurs de SDI15 en amont des membranes sur un site méditerranéen selon la filière précédente.

Tableau 3 Composition physico-chimiques moyennes de trois sites de la mer Méditerranée Paramètres

Golf Persique

Golf d’Oman

Température, °C pH Turbidité, NTU SDI % / min Conductivité, mS/cm @ 20°C Résidu sec, g/L UV254, m–1 SiO2, mg/L Hydrocarbures, µg/L Na+, mg/L K+, mg/L Ca2+, mg/L Mg2+, mg/L Sr2+, mg/L Cl–, mg/L HCO–3, mg/L SO2– 4 , mg/L F–, mg/L Bore, mg/L COT, mg/L Algues u/mL

16–40 7,5–8,5 0,5–5 6–35 60–62

18–38 7,5–8,5 0,5–20 15–42 63–66

42–45 0,6–2 < 0,2 — 13 600 550–670 440–630 1590–1640 8,3–8,8 23 000–25 500 120–125 2400–2800 1,2–1,4 4,8–5,5 1–4 30 000–80 000

40–48 0,6–1,8 < 0,2 0,5–5 13 000–15 000 590–690 490–720 1610–1660 8,5–9,0 24 000–26 500 120–125 2600–2800 1,2–1,4 5,2–5,8 1–4 30 000–80 000

Des essais pilotes ont montré que la première étape de pré-traitement avec la filtration bicouches permettait d’éliminer la turbidité, de réduire le SDI et de pouvoir affiner ce SDI sur l’étape d’ultrafiltration qui pouvait alors travailler à un flux de 95 l.m².h. 4.2.4. Eaux d’estuaire Véolia Water a également quelques références dans le dessalement des eaux d’estuaire saumâtres qui ne sont pas abordées dans cet article. Le cas de ces eaux est assez complexe car elles se caractérisent par: • une température variable entre 4°C et 30°C • une variation de la salinité de l’eau • un développement algal très important • des concentrations en COT atteignant les 20 mg/l • la présence d’hydrocarbures • une couleur assez prononcée qui se situe à plus de 40 mg/l Pt/Co. Pour ce type d’eaux, des essais pilotes sont re-

10

K. Gaid, Y. Treal / Desalination 203 (2007) 1–14 acide

coagulant

floculant

Floculation

Eau brute floculant Filtration 1er étage

Filtration 2ème étage

Membranes d’osmose inverse

Fig. 9. Filière de traitement avec double étage de filtration

H Y D R O C Y C LO N E FEED

S LU D G E H Y D R O C Y C LO N E P O LY M E R

FeC l3 P olym er

FeC l3 P olym er

M IC R O -S AN D C LAR IFIE D W AT E R

R AW Fe C l 3 S E AW AT E R

C l2

H 2S O 4

IN JE C TIO N C O AG U L ATIO N M AT U R ATIO N T U BE S E T TLE R W ITH S C R AP E R

N aH S O 3 Antiscalant A ntiscalant N aO H

1st R O S tag e

P ro d u ct W ater

T o d ra in

B iocide

B ag Filter

2n d R O S tag e

Fig. 10. Filière de traitement avec clarification (Actiflo) et double étage de filtration.

commandés et la filière de pré-traitement fait souvent appel à une clarification avec injection de charbon actif en poudre, ou une filtration deuxième étage sur charbon actif en grain, l’implication de l’ozone, et l’association de membranes basse pression (microfiltration ou ultrafiltration).

4.3. Réutilisation des eaux usées En raison d’un déficit important des ressources en eau dans certaines régions du monde, la réutilisation des eaux usées connaît une nette expansion, impulsée par l’émergence des technologies membranaires. Associées à des procédés de microfi-


11 Membranes d’osmose inverse

coagulant

Filtration Acide / scaling Microfiltration ou Ultrafiltration

Chloration

Eau brute floculant

Eau traitée reminéralisation

Fig. 11. Filière incluant une double étape membranaire.

Tableau 4 Quelques références de Véolia Water en dessalement d’eau de mer Pays

Ville

Débit (m3/j)

Type d’eau

Année

Véolia Water

Egypte Arabie Saoudite Israël Arabie Saoudite Malte Malte

El Malha Jeddah Ashkelon Kindasa Ghar lapsi Pembroke

4 000 7 570 320 000 25 500 20 000 17 800

Eau de mer Eau de mer Eau de mer Eau de mer Eau de mer Eau de mer

1999 1996 2005 2006 1996 1996

Bekox Metito OTV–VWST Weir OTV–VWST OTV–VWST

ltration, d’ultrafiltration et d’osmose inverse, les membranes ont permis d’assurer une eau de qualité physico-chimique et micro-biologique, conforme aux normes américaines et européennes, et plus largement de l’OMS, se substituant alors avantageusement à certains traitements physicochimiques. La filière “Tout membrane” est basée sur une combinaison d’une étape de microfiltration ou d’ultrafiltration suivie d’une seconde étape d’osmose inverse qui permet, à chacune de ces étapes, une élimination des éléments chimiques et microbiologiques. A titre d’exemple, le Tableau 6 présente la qualité de l’eau produite sur une usine traitant une eau usée urbaine clarifiée. Quelques exemples choisis sur plus de 90 installations construites et exploitées par Véolia Water.

Honouliuli, Hawaii (Fig. 14) • 38 000 m3/j pour l’irrigation (microfiltration) • 7 600 m3/j pour l’industrie (osmose inverse) • Mise en route en (contrat sur 20 ans d’exploitation) • Haute qualité de l’eau produite • Réduction du rejet des eaux usées Kranji, Singapore (Fig. 15) • 40 000 m3/j • Mise en route en décembre 2002 • Traitement par microfiltration suivie d‘osmose inverse • Micro électronique pour l’industrie et eau potable • Haute qualité de l’eau produite correspondant largement aux normes de l’eau potable et eau industrielle

12

K. Gaid, Y. Treal / Desalination 203 (2007) 1–14 Décantation-décarbonatation Floculant

Filtration bi couches


sequestrant

coagulant chaux

Désinfection éventuelle

membranes

Cuve eau traitée

Eau brute Deminéralisation sur résines

Pré filtres acide

Fig. 12. Filière de dessalement pour une application industrielle.

Microfiltration

Osmose inverse UV

Eau usée Clarifiée

Fig. 13. Filière membranaire utilisée dans les schémas de réutilisation des eaux usées.

Tableau 5

Pays

Ville

Débit (m3/j)

Type d’eau

Année

Véolia Water

Iran

Farj II

120 000

Eau saumâtre

En cours

OTV–VWS

Fig. 14. Honouliuli, Hawaii.

Fig. 15. Kranji, Singapore.


13

Tableau 6 Qualité d’eau en sortie de l’usine de Kranji Paramètre

Valeur

Valeur cahier de charges

Température, °C Fer, mg/l Ammoniac (N), mg/l Nitrate (N), mg/l Manganèse, mg/l Carbone organique total, mg/l Solides dissous, mg/l Aluminium, mg/l Turbidité, NTU PH final Silice, mg/l Chlorures, mg/l Sulfates, mg/l Conductivity, µS/cm Calcium, mg/l Magnésium, mg/l Bore, mg/l Alcalinité, mg/l Fluor, mg/l Colonies bactériennes 35°C (48 h), u/100 mL

26,4–30,9 < 0,05 < 0,5 0,02–5 < 0,05 < 0,1

— < 0,05 < 0,5 < 10 < 0,05 < 0,1

11–118 < 0,12 < 0,1 8– 8,5 < 0,5 2,5–47 0,15–0,5 28–256 < 0,5 < 0,45 < 0,1 5–16 < 0,5 <5

— — < 0,2 8–8,5 < 0,5 — — — — — < 0,1 — — <5

Fig. 16. Kwinana, Water Corporation, Western Australia.

Fig. 17. Parc Olympique de Sydney, Australie.

Kwinana, Water Corporation, Western Australia (Fig. 16) 16 700 m3/j Mise en route en juin 2004 Diverses utilisations industrielles Traitement par microfiltration suivie d‘osmose inverse • 50 mg/l en résidu sec • Réduction du rejet des eaux usées • • • •

Parc Olympique de Sydney, Australie (Fig. 17) • 7 500 m3/j pour l’irrigation et réutilisation urbaine • 2 000 m3/j pour l’industrie • Mise en route en 2002 • Traitement par microfiltration suivie d‘osmose inverse

• 80% de la demande en eau est satisfaite avec l’eau recyclée 5. Conclusions Les divers exemples décrits dans cet article montrent que le dessalement des eaux incluant la réutilisation des eaux usées est perçu comme une source d’approvisionnement en eau dans de nombreuses régions du monde. Véolia Water contribue largement à faire bénéficier de son savoir faire et de sa technologie. Les filières de traitement sont très souvent confortées par des essais pilotes préalables qui aident au choix du pré-traitement le plus adéquat ainsi que des réactifs les mieux adaptés.

14


Tableau 7 Quelques références de Véolia Water en réutilisation des eaux usées impliquant une double filtration membranaire Pays

Ville

Débit (m3/j)

Type d’eau

Année

Véolia Water

USA USA USA Espagne Canaries Canaries USA Australie

Arizona Los Angeles West Basin Almeria Barranco Secco Telde West Basin Illawara

53 300 24 000 20 000 13 500 8 800 5 800 12 500 126 000

Eau usée traitée Eau usée traitée Eau usée traitée Eau usée traitée Eau usée traitée Eau usée traitée Eau usée traitée Eau usée traitée

1999 2000 1999 2001 2000 2000 1998 2005

VWST VWST VWST Bekox Bekox VWST VWST VWST

Que ce soit au niveau du dessalement des eaux saumâtres (souterraines ou de surface) ou des eaux de mer, il importe de bien connaître la qualité de l’eau à traiter par le biais d’analyses spécifiques qui aideront à la connaissance des substances à éliminer. En matière de réutilisation des eaux usées, les technologies membranaires associées selon des schémas microfiltration/ultrafiltration–osmose inverse prennent actuellement un net ascendant car elles permettent de délivrer une eau de qualité physico-chimique et microbiologique en con-

formité avec les normes O.M.S, ou normes locales qui s’inspirent très fortement des normes U.S ou des normes Européennes. Véolia Water continue d’investir au niveau de ses programmes de recherche dans la compréhension des mécanismes physico chimiques ou biologiques qui se déroulent au sein des différentes étapes de traitement, ainsi qu’au niveau du développement de procédés performants en adéquation avec les qualités d’eau requise et les impératifs liés à la durée de vie des membranes.

cours dessalement

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