Une nouvelle application pour l'ultrafiltration : le prétraitement efficace à l'osmose inverse pour diverses applications

Les ressources en eau sont de plus en plus rares dans de nombreuses régions du monde du fait du développement de la population et de la demande accrue. En conséquence, le marché de l'osmose inverse (OI) est en pleine expansion pour répondre à la demande croissante pour l'utilisation de l'eau de mer et des eaux usées. La filtration sur membrane s'est peu à peu imposée comme prétraitement préféré pour l'osmose inverse. Cependant, bien que perçue comme souhaitable, l'ultrafiltration (UF) ou la microfiltration (MF) sont parfois considérées comme coûteuses, et leur choix est parfois limité à des applications qui sont considérées comme particulièrement problématiques. Dans les applications de traitement des eaux usées, l'UF / MF est la technologie de prétraitement de choix avant osmose inverse en raison de la nature hautement colmatante de l'eau à traiter (l'effluent présente un indice de colmatage ? Silt Density Index (SDI)- supérieur aux limites requises pour les membranes d'osmose inverse). Dans les applications de dessalement d'eau de mer, l'UF est de plus en plus populaire. Cela est dû aux progrès de la technologie membranaire UF et l'ampleur des économies résultant d'une demande croissante. De récentes comparaisons de coûts ont montré que, lorsque tous les éléments financiers et les impacts sur les étapes de traitement en aval sont pris en compte, l'UF rivalise avec les technologies traditionnelles de prétraitement. Le choix de la technique de prétraitement la plus adaptée pour ces applications dépend de la qualité de l'eau de mer à traiter, directement liée à la localisation de la prise d'eau (distance de la côte et profondeur), notamment de la quantité et de la nature des matières organiques, algues et particules. L?UF présente une meilleure efficacité de rétention des matières organiques en suspension contenues dans l'eau de mer, des particules de petite taille, des limons et des pathogènes. De surcroît, l'UF offre cette excellente qualité de filtrat en permanence, indépendamment des fluctuations de la qualité de l'eau d'alimentation, par exemple dues aux variations saisonnières. La filtration sur membrane se trouve ainsi en position de challenger avec un développement rapide, face à la technologie conventionnelle et parfois aussi en combinaison de celle-ci. Il faut noter également que, parmi les technologies membranaires disponibles, l'ultrafiltration offre des avantages conséquents par rapport à la microfiltration (MF) : les membranes d'UF, travaillant à flux identique à celui de la MF, montrent en effet une meilleure rétention des virus et des matières organiques, ces dernières étant d'ailleurs souvent responsables du colmatage des membranes de nanofiltration ou d'osmose inverse fonctionnant en aval. Le prétraitement à la désulfatation d'eau de mer Une nouvelle application, proche de celles citées précédemment, a aussi vu le jour récemment pour l'ultrafiltration; le prétraitement à la désulfatation d'eau de mer en exploitation pétrolière off shore. L'extraction pétrolière off-shore nécessite l'injection d'eau dans le réservoir contenant les hydrocarbures pour la mise en pression de ce réservoir pétrolifère. Quand l'eau du gisement contient du baryum, l'injection d'eau de mer (seule ressource disponible pour la production d'eau d'injection) contenant des sulfates risque de générer la précipitation de sulfate de baryum dans le gisement et par conséquent l'obstruction de puits et conduites de production. La désulfatation de l'eau de mer est assurée par le procédé membranaire de nanofiltration, et si le prétraitement conventionnel par filtre multimédia a initialement été choisi en amont de la nanofiltration, c'est l'ultrafiltration qui présente maintenant les atouts clés pour cette application. L?ultrafiltration Polymem, avec des modules spécifiquement développés pour cette application, répond ainsi le mieux aux contraintes spécifiques de forts débits de production requis, de poids et d'encombrement minimum à atteindre ainsi que de qualité d'eau traitée à produire en continu. Polymem a ainsi conçu et développé un modèle unique et original de module d'ultrafiltration qui permet de répondre à ces contraintes ; des membranes d'ultrafiltration (0,01 µm) qui permettent d'atteindre un SDI inférieur à 2 à partir d'eau de mer, assemblées en éléments membranaires amovibles. Ces éléments sont eux-mêmes positionnés dans un module de très grande capacité dont le matériau et la conception permettent de travailler à des températures et pressions élevées. Les modules d'ultrafiltration GIGAMEMTM UF240 de Polymem présentent une surface de filtration et une compacité encore inégalées sur le marché mondial. Chaque module GIGAMEMTM UF240 peut ainsi produire 25 m3 à 30 m3 par heure d'eau de mer ultrafiltrée ; il est composé d'un carter autosupporté réalisé en matériau composite pour résister aux contraintes de corrosion, et d'éléments membranaires amovibles. Les coûts d'investissement et d'exploitation sont ainsi réduits comparativement aux modules membranaires traditionnellement proposés : le châssis de supportage des modules est rendu inutile et le remplacement des membranes en fin de vie ne nécessite pas le remplacement du carter. Une des plus fortes contraintes en construction de plateformes off shore est le poids des installations ; la conception du GIGAMEMTM UF240 permet de diminuer par 2 le poids de l'installation de pré traitement (comparativement à une installation de traitement par filtre multimédia de même capacité de traitement). Une technologie éprouvée Ce principe de module a pu être testé en conditions réelles d'exploitation par la compagnie Total sur la plateforme pétrolière Girassol. Ces essais réussis ont permis de travailler au développement commercial de ces modules pour des projets d'envergure. La société Natco (Groupe Cameron - USA) a ainsi choisi en exclusivité les modules Polymem pour le prétraitement d'eau de mer par ultrafiltration en plateforme off shore. Deux projets pour les sociétés pétrolières Total et BHP, de capacités respectives 40 000 m3/jour et 25 000 m3/jour ont d'ores et déjà pu être gagnés grâce à cette technologie et ce partenariat. Polymem, jusqu'à présent très bien positionnée sur les marchés municipaux et industriels en traitement d'eaux douces naturelles (plus de 150 installations dans le monde dont plusieurs unités de grandes capacités en production d'eau potable aux USA), pénètre ainsi avec succès le marché pétrolier pour l'ultrafiltration de l'eau de mer et s'ouvre de belles opportunités pour le marché « on shore » de l'ultrafiltration avant dessalement pour production d'eau potable ou de procédé. La synergie entre les différentes applications mène aussi Polymem à développer les modules GIGAMEMTM UF240 pour le marché des installations de traitement des eaux douces de grandes capacités et ce pour l'ultrafiltration d'eaux naturelles comme pour l'ultrafiltration en traitement tertiaire d'eaux usées. Pour cette dernière application, le module GIGAMEMTM UF240 allie d'ailleurs les avantages des bio réacteurs à membranes (éléments membranaires « immergés » et amovibles positionnés dans des contenants peu onéreux et qu'il n?est pas nécessaire de remplacer en fin de vie des membranes) à ceux de l'ultrafiltration tertiaire communément offerte à ce jour (modules externes aux bassins biologiques pour une exploitation et une maintenance optimisée et simplifiée). Les membranes d'ultrafiltration à 0,01 µm du GIGAMEMTM UF240 permettent une meilleure rétention des virus et des matières organiques que les membranes de MF (0,1 ou 0,2 µm) ou d'UF haute (0,04 à 0,09 µm) généralement offertes en bio réacteur à membranes. Les membranes UF travaillant en traitement tertiaire conservent de plus leur seuil de coupure au cours du temps (les membranes en bioréacteurs sont soumises à des phénomènes d'abrasion forts qui endommagent la surface de filtration). Ces capacités permanentes et performantes de désinfection et d'abattement des matières organiques sont essentielles pour assurer une meilleure qualité de perméat et ce quelque soit son devenir (atteinte de la conformité aux normes de rejet au milieu naturel ou aux cahiers des charges spécifiques pour réutilisations). Elles sont aussi primordiales quand le perméat de l'ultrafiltration est ensuite traité par osmose inverse ou nanofiltration. Avec le développement de ses ventes comme de ses domaines d'application, Polymem complète son offre de modules performants et son savoir-faire en filtration membranaire pour ses clients traiteurs d'eau et équipementiers.