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NEWS de Janv. Fév. mars 2008 7 Fev. 2008 de 14h30 à 16h30 Réunion n°18 Programme - Points news GAP - Synthèse Travaux Tan –Tan H. DACH - Synthèses travaux.

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1 NEWS de Janv. Fév. mars Fev de 14h30 à 16h30 Réunion n°18 Programme - Points news GAP - Synthèse Travaux Tan –Tan H. DACH - Synthèses travaux stage Eby MOHAMEDOU - Projet Equipe Emergente GA&P 1

2 Comparaison des opérations de Nanofiltration (NF) et dOsmose Inverse (OI) basse pression pour le dessalement dune eau saumâtre Etude pilote à Tan Tan Réunion GAP du 7 fév Hanane DACH 2 Projet MEDRC n°04As005

3 Plan Présentation de la station de déminéralisation deaux saumâtres de Tan Tan (Maroc) Objectifs de létude Matériel et méthodes Résultats et discussions Conclusion et perspectives 3

4 4 Usine de dessalement de Tan Tan Station de déminéralisation deau saumâtre de Tan Tan; mise en service en 2003 Capacité de production 1700 m 3 /j. Procédé de déminéralisation : OI Station équipée de membranes dOI basse pression, de type BW30 440, fournies par Filmtec, modules spiralés. Nombre de SKID : 2 Configuration en deux étages Taux de conversion global : 70% leau saumâtre est caractérisée par : Salinité totale (ST) : 4000 ppm SDI = 0,3 -0,4

5 Évaluation et comparaison des performances (productivité et sélectivité) de différentes membranes de NF et dOI basse pression du marché pour les comparer entre elles pour le dessalement deau saumâtre (Tan Tan, maroc) Evaluer la précision des logiciels de simulation de 3 fournisseurs de membranes : Déterminer les conditions opératoires limites (salinité totale, taux de conversion, pression trans-membranaire) dutilisation des membranes de NF et dOI basse pression vis- à-vis du dessalement dune saumâtre Evaluer les performances de ces membranes pour la défluoruration dune eau saumâtre dopée en F - Objectifs de létude 5 ROSA: Dow Chemical IMSDesign : Hydranautics CSMPRO : Saehan

6 6 Matériels et méthodes Pilote de NF et dOI (1) Réservoir dalimentation de 2.6 m 3 (débit dalimentation max. de 3 m 3 /h); (2) Unité Pilote NF/OI équipée d1 tube de pression avec un module 4 de type BW Sm = 7,6 m 2 ; (3) Système de refroidissement (T fixée à 21°C)

7 7 Matériels et méthodes Membranes testées Dow: BW (OI basse pression) BW30-LE-4040 (OI basse pression) NF (NF) Hydranautics ESPA-3 (OI basse pression) ESNA-LF (NF) Saehan RE4040-BLF (OI basse pression) NE (NF) RE (NF) Conditions opératoires de mise en oeuvre Essais réalisés à 4 taux de conversion (10, 45,70 et 90%) et 3 flux de perméat (13,19, 26 L.m -².hr -1 ) Pression dalimentation fixée par le taux de conversion et le flux cible Température maintenue à 21°C 8 modules spiralés : 4 de NF et 4 dOIBP ; Surface géométrique de chaque module = 7,6 m 2

8 8 Matériels et méthodes (2) TDS mètre : Salinité totale Electrodes spécifiques : Cl -, F -, NO 3 - Spectrophotomètre : Ca 2+, Mg 2+ Turbidimètre : SO 4 2- Absorption atomique : K +, Na +, Outils analytiques et éléments analysés Logiciels de simulation Pour faire les simulations, il est nécessaire de connaître : la composition détaillée de leau dalimentation, le débit de perméat, le débit dalimentation, le taux de conversion; il faut aussi définir le nombre détages, le nombre de tube de pression et le nombre de module par tube de pression ainsi que le type de membrane.

9 9 Résultats et discussions

10 10 Composition succinte de leau de Tan Tan Eau dalimentation (Tan Tan ) Normes Maroc Valeurs guides OMS (2006) T(°C) °C pH TDS(ppm) Cl - (ppm) NO 3 - (ppm)20 50 F - (ppm) SO 4 2- (ppm) Hardness(p pm) Na + (ppm)595200

11 11 Résultats de simulation feed flowrate = 2 m 3 /hr ; permeate flow = 0.2 m 3 /hr, conversion rate = 70% Membrane Type Feed Pressure (bar) Energy (kW/m 3 ) Perm. TDS (mg/L) Perm. Cl- (mg/ L ) Perm F- (mg/L) Perm. Na + (mg/L) Perm. SO 4 2- (mg/L) Perm. Ca 2+ (mg/L) Perm. Mg 2+ (mg/L) BW-30 18,16, , ,1 BW-30- LE 14, ,071574,82,1 NF90 10,33, , ,9135,7 RE BLF 22,2nd124550,022810,75,62,4 NE90 20,4nd , NF70 19,3nd ,033735,52,51,1 ESPA3 10,3nd , ESNA1- LF 9,7nd , DOWDOW SA- HE- AN HY DRA NAU TICS Lorsque la simulation est réalisée, le programme fournit un bilan des performances : (le taux de rétention des membranes, la composition ionique du perméat et du rejet, la pression dalimentation, les coûts énergétiques ROSA). But : ?

12 12 Perméabilité à leau de Tan Tan MembraneLp (L/h.m 2.bar)Pc (bar) NF NE NF ESNA1 LF NE90 Saehan RO REBLF ESPA BW30LE BW Figure 1 : perm é abilit é des membranes à l eau de Tan Tan ( T = 21°C) Nanofiltration : NE70 > NF90 ESNA 1 LF > NE90 Osmose inverse : RE BLF > ESPA 3 > BW30 LE > BW30

13 13 Rétention des membranes Evolution de la salinité totale dans le perméat à différents taux de conversion pour les membranes étudiées ( Débit perméat = 0,2 m 3 /h, T° = 21)C) nd Taux de conversion qualité du perméat. Les membranes NF90 et NE90 sont les membranes de NF les plus adéquates pour ETT Dessalement partiel et Eau produite à TDS < 1000ppm

14 14 Pressions appliquées Pressions appliquées à différents taux de conversion pour les membranes étudiées ( Débit pérmeat = 0,2 m 3 /h, T° = 21°C) Les pressions appliquées en OI sont plus élevées quen NF ( Pression BW30 = 2 x Pression NF90)

15 15 Comparaison des essais pilotes avec les simulations (1) Comparaison des résultats expérimentaux avec les simulations ( Débit pérmeat = 0,2 m3/h, taux de conversion 70%, T° = 21°C) Les projections réalisées par le logiciel ROSA sont les plus proches des résultats expérimentaux.

16 16 Comparaison des essais pilotes avec les simulations (2) Fig : Comparaison des résultats expérimentaux avec les simulations ( Débit pérmeat = 0,2 m3/h, taux de conversion 70%, T° = 21°C) Les projections des pressions de filtration réalisées par les logiciels ROSA et ISMD sont les plus proches des résultats expérimentaux que les résultats obtenus avec SAHEAN.

17 membraneLp LMHbar -1 TDS permeate (mg/L) Domaine de pression (bar) BW302, ,5 – 19,1 ESPA35, ,4 – 12,2 NF906, ,8 – 11,3 NE905, ,3 - 11,7 17 Membranes choisies pour les essais de dopage

18 18 Evaluation de limpact de la salinité sur les performances des membranes Essais de dopage Fig : Effet de la salinité de leau dalimentation sur la qualité du permeat et sur les pressions dalimentation ( Débit pérmeat = 0,2 m3/h, Taux de conversion 70%, T° = 21°C) 3 niveaux de salinité à tester (4, 6, 10 g/L) Salinité qualité du perméat. Les pressions de filtration augmentent avec la pression

19 19 Essais de dopage Essais sur lélimination du Fluor Dopage de leau de Tan Tan avec NaF à 5, 10 et 15 ppm en F- Fig : Evolution de la concentration en fluorures dans le perméat en fonction de la concentration dalimentation ( Débit pérmeat = 0,2 m3/h, Taux de conversion 70%, T° = 21°C) La concentration initiale en F- naffecte pas les performances de la BW30 En NF, la concentration en F- dans le perméat augmente avec la concentration initiale Le F- est réduit par les membranes de NF à des valeurs satisfaisantes qui ne dépassent pas les normes OMS ( sauf pour la NE90 à 15 ppm)

20 20 Des 4 membranes de NF testées, la NF90 et la NE90 sont sans doute les plus adéquates et les plus concurrentes à la BW30 pour le dessalement dune eau saumâtre de 4 g/L. elle permettent un dessalement partiel et permettent aussi de préparer une eau destinée à la consommation humaine ( TDS 1000 ppm) à des pressions 2 fois plus faibles et à des taux de conversions plus élevés (90%). Conclusion le logiciel ROSA de DOW est le plus précis; Ce logiciel permet de donner des informations sur la tendance en terme de rétention et de pression nécessaire pour le système Les membranes NF90 et N90 ne sont plus utilisables pour la préparation dune eau destinée à la consommation humaine à partir dune eau saumâtres dune salinité inférieure à 8 g/L Les essais délimination du Fluor confirment les meilleures performances de la NF pour la défluoruration sélective des eaux saumâtres au Maroc.

21 Caractérisations physico-chimiques dune membrane dosmose inverse usagée - Cas dIwik « Parc National du Banc dArguin » (Mauritanie) Présenté par Eby O. MOHAMEDOU, sous la direction du professeur Maxime PONTIE, GA&P. en collaboration avec : ABDEL KADER O. M, M.L. FAGEL, CRAER et Sonsoles GONZALES, ITC Réunion GAP n°18, 7/02/08, à Angers

22 PLAN Introduction Matériel et Méthodes Résultats et Discussion Conclusion et Perspectives

23 Introduction

24

25 Prélèvement de la membrane dosmose inverse dans le PNBA (en Mauritanie…) Du terrain…

26 Cell body bottom Cell body top Au laboratoire, à Angers (France)…

27 Membrane dosmose inverse de type thin film composite (TFC) Membrane Polyamide Couche Polysulfone Support Polyester 0,2 µm 40 µm 120µm SWHR-30

28 espaceur membrane Matériel et Méthodes (VI)

29 Conditions opératoires des autopsies 138 cm² de surface de travail. Flux dalimentation de 0,17 m/s soit Re = 422. le conductimètre, le thermomètre, le chronomètre, léprouvette. Leau distillée : pH = 5.5, conductivité = 2.5µS/cm et la température de 20°C. AFM MEB + EDX Mesures de potentiel découlement (cf. thesis A. Thekkedath)

30 Résultats et discussion confidentiel

31

32 Bilan PUBLICATIONS 9

33 Chapitres de livres : 3 (CFM, cahier n°4) Articles publiés : 1 (JIE08, AFSSA) Articles soumis ou en préparation : 5 Participation congrès 2008 : - ISE08, March 08, Brésil - WFC08 Leipzig, 2 comm. orales + 1 poster / oral - Euromed, Nov 2008 Jordanie Stagiaires prévus au GAP en Eby Mohamedou (doctorant) - Adeline Gardien (Diagnostic et bioaccumulation du P) L3 -5 L3 CBE (en cours), 2M1-SIE

34 ACTIVITES EN COURS

35 - Tony : synthèse résultats caractérisations bentonites (projet MEDRC 2) + conf orale Bresil (mars 2008) - Frédéric : Biofilm à poitiers + réunion CAC (date à fixer-fin avril) - Maxime : corrections livre CFM + 1 RAPPORT MEDRC2 (en cours) + 1 comm. oral WFC08 + thèses Vince (juillet 08) et H. Dach (6 mai 08) + 5 article (en cours) - Nadjib: rapport 1A (en cours) - Naceur : Synthèse biblio pré-traitements eau de mer (reste références à joindre) - Hanane : rédaction thèse (en cours) + 1 article à soumettre + 1 comm. orale WFC08 + oral thèse - François : rédaction thèse (en cours) - Issa : article Electroanalysis (en cours) + collaboration Angers-Ouaga (signature en cours) - Eby Mohamedou : rédaction rapport GAP-ITC- CRAER (en cours)


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