Filtration frontale sur membrane : mise en évidence du volume filtré critique pour l'anticipation et le contrôle du colmatage

Abstract

Membrane processes running in dead-end mode are limited by fouling. Control and anticipation of fouling are thus essential in improving process management: they are the focus of this study where the application in view is drinking-water production. It has been found experimentally that the transition between a reversible accumulation of matter (dispersed phase) and an irreversible deposit (condensed phase) can be characterized by a critical filtered volume; its dependence on filtration flux has been investigated with different kinds of dispersion. By analysing and simulating filtration, using models for the properties of the suspended colloids, the critical filtered volume was found to be related to osmotic pressure. These results have been used to improve the operating mode for filtering natural waters: when rinsing steps are performed before the filtered volume reaches its critical value, there is a significant decrease in fouling and an improvement in energy efficiency.Les procédés à membranes fonctionnant en mode frontal sont limités par le colmatage. La maîtrise et l'anticipation du colmatage, alors indispensables à la bonne gestion de l'opération, font l'objet de cette étude appliquée à la potabilisation d'eau. Un volume filtré critique, caractérisant la transition entre une accumulation réversible de matière (phase dispersée) et un dépôt irréversible (phase condensée), a été mis en évidence expérimentalement et ses variations avec le flux de filtration et le type de dispersion étudiées. L'analyse et la simulation théorique de la filtration, couplées à la modélisation des propriétés colloïdales, ont permis de relier la pression osmotique au volume filtré critique. Ces résultats ont été utilisés pour améliorer la conduite des opérations de filtration d'une eau de surface : des rinçages réalisés après un volume filtré inférieur à la valeur critique ont conduit à une réduction significative du colmatage et de la consommation énergétique associée