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Les enjeux du dessalement de leau de mer Mary-Fleur Tordjmann Master 2 ILTS 2005 - 2006.

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1 Les enjeux du dessalement de leau de mer Mary-Fleur Tordjmann Master 2 ILTS

2 Sommaire Introduction Présentation du domaine Arborescences Fiches terminologiques Texte de traduction Conclusion

3 Introduction Why did I choose « seawater desalination: what is at stake? » Water is vital to life. Water covers about 75% of Earths surface, 94 % being salt water from the oceans and 6 % freshwater. (O.K. Buros, The ABCs of Desalting, 2000) The need of freshwater is increasing as the worlds population, industrialization and agriculture are growing. In 2005, the worlds population amounted to 6.5 billion people. (UN) There is not a best desalination process. They all have advantages and drawbacks. So one of the questions is: which of the desalination processes is more appropriate?

4 Seawater desalination: definitions What is desalination? A process that removes salts. Desalination can be found in nature through the water cycle. Desalination is a term that applies to all processes which remove salts.

5 Seawater desalination: a brief history Seawater distillation desalination was known in Antiquity. The first industrialized distillation devices were found on steamboats in the 19th century. But real development dates back to the 20th century. Research started in the 50s in the United States. In 1952, the US government created the « Office of saline Water » while the French government created a Comity in In the 70s, oil crises fostered investment by Middle-East countries. 400 AD (Desware Information Booklet, UNESCO)

6 Seawater desalination today Today industrialized desalination technologies are: Distillation: Multi-stage flash distillation; Multiple-effect distillation; Vapour compression distillation. Membrane: Reverse osmosis; Electrodialysis, only used to desalt brackish water. Membrane vs. Distillation in the world: in 1998, reverse osmosis 42%, electrodialysis 6%, multi-stage flash distillation 44%, Multiple- Effect distillation 4% and vapour compression distillation 4%.

7 Reverse osmosis (Introduction to Desalination Technologies in Australia, AFFA, 2002)(Desware Information Booklet, UNESCO)

8 Multi-stage flash distillation (Desware Information Booklet, UNESCO)

9 Multiple-effect distillation (The ABCs of Desalting O. Buros, 2000)

10 Vapour compression distillation (Desware Information Booklet, UNESCO)

11 Seawater desalination: what for? Seawater desalination aims at converting salt water to Freshwater for: Agriculture; Industry; Drinking water for human consumption. To be used by a growing number of countries.

12 Energy consumption A lot of energy is needed to run a seawater desalination plant and depends on the process. As a result, operating a plant is still expensive. Using a lot of power has a negative environmental impact.

13 The environmental impact A high energy consumption has an undeniable environmental impact. It seems that there is discrepancy between French and English speaking countries points of view about the impact of the plant itself. It seems there are more texts about the negative impact of desalination plants in English texts.

14 Seawater desalination alternatives Research is being conducted to try to find alternatives to reduce technical, environmental and energy drawbacks. Today there are many alternatives more or less developed: Freezing desalination for cold countries; Hybrid processes i.e. the association of two desalination processes; Membrane distillation; Nuclear desalination; Renewable energy powered desalination such as wave-powered desalination, solar desalination, wind-powered desalination, cogeneration i.e. plant that produces energy while desalting seawater, etc. At least 27 different desalination processes.

15 Which process to choose? Many studies held in the world compare all the processes to determine which of them is the most appropriate depending in the situation. One has to take into account: Seawater parameters such as salinity, turbidity, temperature, etc; Energy consumption and availability; Technical requirements like pretreatment, equipment standards or equipment deterioration; Environmental impacts, that are more considered in the English speaking countries.

16 Seawater desalination future Today desalination is still under intensive research and new technologies are being developed. Examples: French scientists have developed a new distillation evaporator in The world's low temperature thermal desalination plant designed by an Indian Institute opened in July 2005 on Kavaratti island, in India.

17 Expert Author of my text: Philip Davies School of Engineering, the University of Warwick Aston University, Birmingham

18 Arborescences Légende hyperonyme/hyponymes tout/parties cause/effet opération/résultat chronologiques « rapport » « apport de » « risque de » « détermine » fiches longues ayant arborescence termes « par phénomène de » LiensTermes liste non exhaustive

19 1 : Le dessalement dessalement des eaux saumâtres dessalement de leau de mer (2) dessalement des eaux usées Légende liens hyperonyme/hyponymes termes termes à fiches longues termes ayant arborescence

20 2 : Le dessalement de leau de mer prise deau dessalement de leau de mer prétraitement dessalement (procédés de) (3) post traitement distribution eau de mer (12) eau dalimentation eau produite saumure eau douce eau potable énergie (4) rejet recyclage taux de performance (distillation) taux de conversion (osmose inverse) Légende liens hyperonyme/hyponymes liens opération/résultat liens chronologiques liens « apport de » liens tout/parties liens « rapport »

21 3 : Les procédés de dessalement Légende termes procédés utilisés pour leau de mer procédé de dessalement hybride avec changement de phase termes procédés non conventionnels pour eau de mer membranairechimique échange dions électrodialyse osmose inverse (5) congélation distillation (11) liens hyponyme/hyperonymes membrane (9) distillation à multiples effets (6) distillation par détentes successives (7) distillation par compression de vapeur (8) solaire à longs tubes verticaux à tubes horizontaux arrosés effet liens tout/parties liste non exhaustive thermocompression compression mécanique de vapeur

22 4 : Les types dénergie pour le dessalement de leau de mer type dénergie cogénération thermal électrique renouvelable nucléaire distillation par compression de vapeur (8) distillation à multiple effets (6) distillation par détentes successives (7) osmose inverse (5) solaire éolienne des vagues dessalement nucléaire récupération dénergie turbopompe intégrée système à piston turbine Pelton saumure à cycle direct à recirculation récupération de chaleur Légende liens « apport de » liens tout/parties liens opération/résultat liens hyponyme/hyperonymes termes énergie pour distillation et osmose inverse

23 5 : Le dessalement de leau de mer par osmose inverse pompe haute pression module membrane (9) eau dalimentation saumure système de récupération dénergie eau douce Légende liens « apport de » liens tout/parties liens chronologiques liens hyponyme/hyperonymes liens opération/résultat

24 6 : Le dessalement de leau de mer par distillation à multiples effets vapeur1er effet2ème effet vapeur n effet saumure évaporation condensation condenseur final eau dalimentation vapeur cellule échangeur de chaleur Légende liens « apport de » liens tout/parties liens chronologiques liens opération/résultat température pression liens« par phénomène de » liens cause/effet température pression eau douce fluide chauffant saumure

25 7 : Le dessalement de leau de mer par distillation par détentes successives réchauffeur 1er chambre2ème chambre vapeur n chambre saumure évaporation eau douce condensation eau dalimentation vapeur réceptable échangeur de chaleur température condenseur réceptable vapeur eau douce température pression température pression Légende liens « apport de » liens tout/parties liens cause/effet liens « par phénomène de » liens chronologiques liens opération/résultat liens hyponyme/hyperonymes

26 8 : Le dessalement de leau de mer par distillation par compression de vapeur échangeur récupérateur de chaleur eau dalimentation saumure eau douce évaporateur/ condenseur compression de vapeur vapeurévaporation eau douce saumure condensation Légende liens « apport de » liens opération/résultat liens « par phénomène de » liens chronologiques

27 9 : Les principales contraintes techniques liées à la membrane dosmose inverse membrane polarisation entartrage colmatage encrassement salissures tartre précipitation réversibleirréversible gâteau matières en suspension matières colloïdales hydroxyde de magnésium sulfate de calcium carbonate de calcium silicates de calcium compactage pression Légende liens « par phénomène de » liens cause/effet liens tout/parties liens hyponyme/hyperonymes liens « risque de » Fouling index liens « détermine » biofouling

28 eau de mer (12) érosion corrosion 10 : Autres contraintes techniques liées au procédé dosmose inverse installation Légende liens « risque de » liens cause/effet normes liens « détermine »

29 11: Les contraintes techniques liées au procédé de distillation installation encrassement entartrage corrosion érosion Légende liens « risque de » liens hyponyme/hyperonymes

30 12 : Propriétés de leau de mer propriétés de leau de mer turbidité matières en suspension sels dissous salinité température liens hyponyme/hyperonymes liens « détermine » Légende liste non exhaustive

31 Tree diagrams Legend hyperonym/hyponyms whole/parts cause/effect operation/result chronological « ratio » « adding of » « risk of » « determine » long records with tree diagram terms « by a phenomon of » RelationsTerms non exhaustive list

32 1: Desalination desalination brackish water desalination seawater desalination (2) waste water desalination Legend hyperonym/hyponyms relations terms terms with long records terms with tree diagam

33 2: Seawater desalination water intake seawater desalination pretreatment desalination (processs of) (3) post-treatment distribution seawater (12) feedwater product water brine freshwater drinking water power (4) discharge recycling performance ratio (distillation) efficiency Legend hyperonym/hyponyms relations operation/result relations Chronological relations « adding of » relations whole/parts relations « rapport » relations entrainmentimpingement cause/effect relations plume

34 3: Desalination processes Légende terms processes use for seawater desalination process hybrid based on physical change terms non conventional processes for seawater using membranechemical ion exchange electrodialysis reverse osmosis (5) freezing desalination distillation (11) hyponym/hyperonyms relations membrane (9) multiple- effect distillation (6) multi-stage flash distillation (7) vapour compression distillation (8) solar with vertical tubes with falling brine film with horizontal Tubes with falling film effect whole/parts relations non exhaustive list thermal vapour compression mechanical vapour compression

35 4: The types of power used for seawater desalination type of power cogeneration thermal electrical renewable energy nuclear vapour compression distillation (8) multiple-effect distillation (6) multi-stage flash distillation (7) reverse osmosis (5) solar energy wind energy wave energy nuclear desalination energy recovery integrated turbopump pistons pump Pelton turbine brine heat recovery Legend « adding of » relations whole/parts relations operation/result relations hyponym/hyperonyms relations terms power for distillation and reverse osmosis solar desalination wind-powered desalination wave-powered desalination

36 5: Reverse osmosis high pressure pump membrane assembly membrane (9) feedwater brine energy recovery device freshwater Legend « adding of » relations whole/parts relations Chronological relations hyponym/hyperonyms relations operation/result relations

37 6: Multiple-effect distillation vapour1st effect2nd effect vapour nth effect brine evaporation condensation final condenser feedwater vapour vessel heat exchanger Legend « adding of » relations whole/parts relations chronological relations operation/result relations temperature pression « by a phenomenon of » relations cause/effect relations temperature pression freshwater fluid brine

38 7: Multi-stage flash distillation brine heater 1st stage2nd stage vapour nth stage brine evaporation freshwater condensation feedwater vapour recipient heat exchanger temperature condenser recipient vapour freshwater temperature pression temperature pression Légende « adding of » relations whole/parts relations cause/effect relations « by a phenomenon of » relations chronological relations operation/result relations hyponym/hyperonyms relations

39 8: Vapour compression distillation heat exchanger heat recovery feedwater brine freshwater evaporator/ condenser Vapour compression vapourevaporation freshwater brine condensation Legend « adding of » relations operation/result relations « by a phenomenon of » relations Chronological relations

40 9: The main technical disadvantages of reverse osmosis membranes membrane scaling fouling scale precipitation biofilm suspended solids colloidal particles magnesium hydroxide calcium sulfate calcium carbonate calcium silicates Legend « by phenomon of » relations cause/effect relations whole/parts relations hyponym/hyperonyms relations « risk of » relations biofouling film biological matters non exhaustive list « determine » relations Fouling Index

41 seawater (12) erosion corrosion 10: Other technical disadvantages related to reverse osmosis process device Legend « risk of » relations cause/effect relations standards « determine » relations

42 11: Technical disadvantages related to distillation processes device scaling corrosion erosion Legend « risque de » relations hyponym/hyperonyms relations

43 12: Seawater properties seawater properties turbidity suspended solids dissolved salts salinity temperature hyponym/hyperonyms relations « determine » relations Legend non exhaustive list

44 Terminology problems Difficult to select the terms. Still not sure about the terms and their equivalents because the same word can be written in many ways. For example: Multi-Stage Flash distillation without upper case, freshwater in two words, desalination synonymous like desalinization, desalting (which is an old word), dessalement or désalinisation in French, acronyms for desalination processes such as reverse osmosis: RO, a shorter version of the terms like vapour compression distillation and vapour compression, etc. Brine and concentrate vs. samure and concentrat. Terms in British or American English? The difference between French and English texts will oblige me to deal with terms without equivalent.

45 Literature searching problems A lot of documents on the subject in English, from articles to reports, organizations, associations… and as a result it is difficult to select them. The most interesting documents in French are books which take a long time to deal with.

46 Wave-powered Desalination: Resource Assessment and Review of Technology Wave-powered Desalination: Resource Assessment and Review of Technology

47 Text presentation I found this text on the Internet. The text was actually published in Desalination in the December 2005 issue. A text which is renewable-energy-oriented because energy consumption is one of the major problems in seawater desalination. As a result, a lot of terms in the text do not directly belong to the subject area of my dictionary. Desalination in the dictionary because it is crucial to understand what it is about to comprehend the text.

48 Text sample Wave-powered desalination: resource assessment and review of technology Le dessalement couplé à/associé à/généré par lénergie houlomotrice/lénergie des vagues/lénergie due aux vagues : évaluation de la ressource et bilan de la technologie

49 Text sample The second technology reviewed is based on the Salter duck. The duck was originally conceived at the time of the UK Wave Energy Program of the 1970s and demonstrated that it was possible to achieve an efficiency of wave-energy extraction exceeding 80% using a single degree of- freedom mechanism [25,33]. La deuxième technologie traitée utilise le canard de Salter. Linvention de ce canard remonte à lépoque du Wave Energy Program britannique (un programme gouvernemental qui, en plein choc pétrolier, visait à utiliser lénergie houlomotrice comme alternative) lancé dans les années 70. Ce nouveau système avait alors démontré quil était possible de récupérer 80% de lénergie générée par les vagues en utilisant un mécanisme à un degré de liberté [25,33].

50 Text sample The UK government did not pursue this or other wave technologies at that time. However, Salter later proposed a version of the duck for desalination, in which vapour compression equipment is actually housed inside the floating duck [34,35]. Mais, le gouvernement britannique cessa toutes recherches sur lénergie houlomotrice. Cependant, plus tard, Stephen Salter proposa une version du canard conçue pour le dessalement dans lequel une installation de compression de vapeur est logé à lintérieur même du canard flottant à la surface [34,35].

51 Text sample Rocking motion will give rise to changes in water level inside the hull of the duck, generating pressures sufficient to drive evaporation and condensation across a falling-film heat exchanger. The process is designed to run at 100ºC, but the large size of ocean-going ducks (typically 6–12 m in diameter) will minimize heat losses. Le hochement provoquera un changement du niveau de l'eau à l'intérieur de la coque du canard, générant assez de pressions pour que lévaporation et la condensation se produisent en traversant léchangeur de chaleur à film tombant. Ce procédé est conçu pour fonctionner à 100°C, mais la grande taille de ces canards de haute mer (en général 6-12 m de diamètre) permet de réduire les pertes de chaleur.

52 Conclusion Many uncertainties remain. Many details will probably be changed.


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