Mesures d’intervention en cas de contamination microbienne lors d’une opération d’osmose inverse
Mesures d’intervention en cas de contamination microbienne lors d’une opération d’osmose inverse
01 Stérilisation au chlore
L’efficacité du chlore dépend de la concentration de chlore, du temps de contact et du pH de l’eau.
Il est souvent utilisé pour stériliser l’eau potable, et la concentration générale de chlore résiduel est de 0,5 ppm.
Dans le traitement de l’eau industrielle, la contamination microbienne sur les échangeurs de chaleur et les filtres à sable peut être évitée en maintenant la concentration de chlore résiduel dans l’eau au-dessus de 0,5 à 1,0 ppm. La quantité de chlore dosée dépend de la teneur en matière organique dans l’influent, car la matière organique consommera du chlore.
Le traitement des eaux de surface nécessite généralement une désinfection au chlore dans la partie de prétraitement par osmose inverse pour éviter la contamination microbienne. La méthode consiste à ajouter du chlore à la prise d’eau et à maintenir un temps de réaction de 20 à 30 minutes pour maintenir 0,5 à 1,0 ppm de chlore résiduel dans l’ensemble de la concentration de la canalisation de prétraitement. Cependant, il doit être soigneusement déchloré avant d’entrer dans l’élément membranaire pour éviter que la membrane ne soit oxydée et endommagée par le chlore. (1) Réaction de chloration
Les désinfectants contenant du chlore couramment utilisés sont le chlore gazeux, l’hypochlorite de sodium ou l’hypochlorite de calcium. Dans l’eau, ils s’hydrolysent rapidement en acide hypochloreux.Cl2 + H2O → HClO + HCl (1)NaClO + H2O → HClO + NaOH (2)Ca(ClO)2 + 2H2O → 2HClO + Ca(OH)2 (3)
L’acide hypochloreux dans l’eau décompose les ions hydrogène et les ions hypochlorite :
HClO←→ H+ + ClO- (4)
La somme de Cl2, NaClO, Ca(ClO)2, HClO et ClO– est appelée chlore libre (FAC) ou chlore résiduel résiduel (FRC), et est exprimée en mg/LCl2.
Le chlore réagit avec l’ammoniac dans l’eau pour former des chloramines, appelées chlore combiné (CAC) ou chlore résiduel combiné (CRC), et la somme du chlore résiduel et du chlore combiné est appelée chlore résiduel total (TRC)
TRC = FAC+CAC = FRC+CRC (5)L’efficacité bactéricide du chlore résiduel est directement proportionnelle à la concentration en HClO non décomposé. L’effet bactéricide de l’acide hypochloreux est 100 fois plus élevé que celui de l’hypochlorite, et la proportion d’acide hypochloreux non dissocié augmente avec la diminution de la valeur du pH.
À pH = 7,5 (25 °C, TDS = 40 mg/L), seulement 50 % du chlore résiduel existe sous forme de HClO, mais à pH = 6,5, 90 % est HClO. À 5 °C, la fraction moléculaire de HClO est de 62 % (pH = 7,5, TDS = 40 mg/L). Dans les eaux à forte salinité, la proportion de HClO est très faible (lorsque pH=7,5, 25°C, 40000mg/L TDS, le rapport est d’environ 30%).
(2) Quantité de dosage de chlore
Une partie du chlore ajouté réagit avec l’azote ammoniacal de l’eau pour former du chlore combiné selon les étapes de réaction suivantes :
HClO + NH3 ←→NH2Cl (monochloramine) + H2O (6)
HClO + NH2Cl ←→ NHCl2 (dichloramine) + H2O (7)
HClO + NHCl2 ←→ NCl3 (trichloramine) + H2O (8)
Les réactions ci-dessus dépendent principalement du pH et du rapport massique chlore/azote. La chloramine a également un effet bactéricide, mais il est inférieur à celui du chlore.
L’autre partie du chlore gazeux est transformée en chlore inactif. La quantité de chlore nécessaire pour cette pièce dépend des agents réducteurs tels que le nitrite, le chlorure, le sulfure, le fer ferreux et le manganèse. La réaction d’oxydation de la matière organique dans l’eau consomme également du chlore. (3) Chloration de l’eau de mer
Contrairement à l’eau saumâtre, l’eau de mer contient généralement environ 65 mg/L de brome. Lorsque l’eau de mer est traitée chimiquement avec du chlore, le brome réagit rapidement avec l’acide hypochloreux pour produire de l’acide hypobromeux
Br- + HClO → HBrO + Cl- (9)
De cette façon, lorsque l’eau de mer est traitée au chlore, l’effet bactéricide est principalement HBrO au lieu de HClO, et l’acide hypobromeux sera décomposé en ions hypobromite.
HBrO ←→ BrO- + H+ (10)
Le degré de décomposition de l’HBrO est inférieur à celui de l’HClO. À pH = 8, seulement 28 % de HClO ne se décomposera pas, mais 83 % de HBrO ne se décomposera pas.
Pour l’eau de mer dans des conditions de pH élevé, l’effet bactéricide est toujours meilleur que celui de l’eau saumâtre. Les ions acide hypobromeux et hypobromite interfèrent avec la détermination du chlore résiduel, qui est inclus dans la valeur mesurée du chlore résiduel.
02 Traitement de stérilisation par impact
Le traitement de choc implique l’ajout d’un biocide à l’eau d’alimentation par osmose inverse ou par nanofiltration pendant une période de temps limitée et pendant le fonctionnement normal du système de traitement de l’eau. Le bisulfite de sodium est souvent utilisé à cette fin. Généralement, 500 à 1000 ppm de NaHSO3 sont ajoutés pendant environ 30 minutes.
Un traitement de choc peut être effectué périodiquement à intervalles réguliers, par exemple une fois toutes les 24 heures, ou en cas de suspicion de croissance biologique. L’eau produite au cours de ce traitement de choc contiendra 1 à 4 % de la concentration de bisulfite de sodium ajoutée.
En fonction de l’utilisation de l’eau produite, il est possible de décider si l’eau produite lors de la stérilisation choc doit être recyclée ou rejetée. Le bisulfite de sodium est plus efficace contre les bactéries aérobies que les micro-organismes anaérobies. Par conséquent, l’utilisation de la stérilisation choc doit être soigneusement évaluée à l’avance. 03 Désinfection périodique
En plus d’ajouter continuellement des fongicides à l’eau brute, le système peut également être régulièrement désinfecté pour contrôler la contamination biologique. Cette méthode de traitement est utilisée sur les systèmes présentant un risque modéré d’encrassement biologique, mais dans les systèmes présentant un risque élevé d’encrassement biologique, la désinfection n’est qu’un complément au traitement biocide continu.
La désinfection préventive est plus efficace que la désinfection corrective, car les bactéries isolées sont plus faciles à tuer et à éliminer que les biofilms épais et vieillis.
L’intervalle général de désinfection est d’une fois par mois, mais les systèmes soumis à des exigences strictes en matière d’hygiène (comme l’eau de traitement pharmaceutique) et l’eau brute très polluée (comme les eaux usées) peuvent être une fois par jour. Bien entendu, la durée de vie de la membrane dépend du type et de la concentration des produits chimiques utilisés. Après une désinfection intense, la durée de vie de la membrane peut raccourcir.04 Stérilisation à l’ozone
Il est plus oxydant que le chlore, mais il se décompose rapidement, il doit donc être maintenu à un certain niveau pour tuer les micro-organismes. Dans le même temps, la résistance à l’ozone de l’équipement utilisé doit également être prise en compte et l’acier inoxydable doit généralement être utilisé.
Afin de protéger les éléments de la membrane, l’ozone doit être soigneusement éliminé et l’irradiation UV peut atteindre cet objectif avec succès.05 Irradiation UVLa lumière UV 254 nm s’est avérée bactéricide. Il a été utilisé dans de petites usines aquatiques. Il ne nécessite pas l’ajout de produits chimiques à l’eau. Les besoins d’entretien de l’équipement sont faibles. Seul le nettoyage périodique ou le remplacement des lampes à vapeur de mercure est nécessaire.
Cependant, l’application du traitement par irradiation UV est très limitée et ne convient qu’aux sources d’eau plus propres, car les colloïdes et la matière organique affecteront la pénétration du rayonnement optique.06 Bisulfite de sodiumLorsque sa concentration atteint 50 mg/L dans l’influent du système de dessalement de l’eau de mer, il est efficace pour contrôler la pollution biologique. De cette façon, la contamination par les colloïdes peut également être réduite.
Un avantage supplémentaire de l’acide sulfureux est qu’il ne nécessite pas l’ajout d’acide pour contrôler le carbonate de calcium en raison de la réaction acide de l’acide sulfureux pour générer des ions hydrogène.
HSO3- → H+ + SO42-
