Dessination de l'eau de mer par osmose inverse et système d'eau ultrapure

Aperçu du processus de production d'eau ultrapure à partir d'eau de mer

I. Définitions clés

Dessalement de l'eau de mer : Élimination de grandes quantités de sel, de solides en suspension et de micro-organismes de l'eau de mer pour produire de l'eau douce à faible salinité.
Eau ultrapure : Eau dont la quasi-totalité des ions, des particules, de la matière organique et des bactéries ont été éliminés ; elle a une résistivité de ≥15–18 MΩ·cm et répond aux normes de qualité de l'eau pour les laboratoires, la fabrication électronique, les chaudières et les équipements marins haut de gamme.
L'eau de mer ne peut pas être convertie directement en eau ultrapure ; elle nécessite un traitement en plusieurs étapes. Le flux de processus principal est le suivant : prétraitement + osmose inverse d'eau de mer de premier étage (SWRO) + osmose inverse de second étage + EDI (électrodéionisation) pour un dessalement en profondeur (la solution intégrée la plus courante).

II. Flux de processus complet

1. Prétraitement de l'eau de mer (filtration en amont pour protéger les éléments membranaires)

L'eau de mer contient de nombreuses impuretés et a une teneur en sel de 30 000–40 000 mg/L ; la purification est essentielle :

1. Prise d'eau et décanteur : décante le limon, le sable, les algues et les débris flottants.
2. Système de dosage : ajoute des anti-tartres, des biocides et des floculants pour inhiber la croissance biologique marine et le tartre de carbonate de calcium.
3. Filtre multimédia + Filtre à charbon actif : élimine les colloïdes, la matière organique et le chlore résiduel.
4. Filtre de sécurité de précision (5μm) : piège les fines particules pour éviter de rayer les membranes d'osmose inverse.

2. Osmose inverse d'eau de mer de premier étage (SWRO – Le cœur du dessalement)

Une pompe d'appoint haute pression pressurise l'eau de mer à 55–70 bars, la forçant à travers des membranes d'osmose inverse spécialisées pour l'eau de mer :

- Perméat (eau produite) : eau dessalée avec une teneur en sel de 300–500 mg/L.
- Concentrat (saumure) : saumure à haute salinité ; peut être rejetée dans la mer ou traitée pour la récupération de sel.
Fonction : Élimine plus de 99 % du chlorure de sodium, réalisant l'étape de dessalement de base ; à ce stade, l'eau n'est que de l'eau dessalée et ne répond pas encore aux normes d'eau ultrapure. 3. Osmose inverse secondaire (RO – Purification préliminaire)

Le perméat de l'étage primaire entre dans l'unité RO basse pression secondaire pour éliminer davantage les ions calcium et magnésium résiduels ainsi que les sels traces :
La conductivité de l'eau produite est réduite à moins de 5 μS/cm, abaissant considérablement la teneur en ions et servant de source d'alimentation pour l'étape d'eau ultrapure.

4. Raffinage en profondeur par EDI (électrodéionisation) (Étape clé de l'eau ultrapure)

Dessalement en profondeur continu sans besoin de régénération acide/alcaline :
Le perméat RO secondaire s'écoule dans le module EDI, où les anions et cations traces sont séparés sous l'influence d'un champ électrique ;
La résistivité de l'eau de sortie se stabilise à 15–18,25 MΩ·cm, répondant aux spécifications standard de l'eau ultrapure.

5. Traitement de polissage terminal (facultatif pour l'eau ultrapure haut de gamme)

Résine de lit mélangé de polissage, ultrafiltration, stérilisation UV et filtration terminale microporeuse : élimine les traces de COT, les bactéries et les micro-particules ; convient à la fabrication de puces, aux laboratoires et aux applications médicales.

III. Paramètres clés de l'équipement (modèle standard de 20 tonnes/jour marin/terrestre)

1. Eau d'alimentation : TDS de l'eau de mer 35 000 mg/L ;
2. Taux de dessalement primaire de l'eau de mer : ≥99,2 % ;
3. Taux de dessalement RO secondaire : ≥98 % ;
4. Résistivité de l'eau de sortie EDI : 15–18,2 MΩ·cm ;
5. Taux de récupération du système : 40 %–55 % global ;
6. Consommation d'énergie en fonctionnement : demande d'énergie plus élevée dans l'étape de l'eau de mer ; la consommation d'énergie est de 4–6 kWh par tonne d'eau produite.

IV. Scénarios d'application

1. Eau de refroidissement pour les chaudières marines haut de gamme et les instruments de précision ;
2. Eau de procédé pour les installations photovoltaïques basées sur des îles et les usines de semi-conducteurs à petite échelle ;
3. Alimentation en eau pour les laboratoires de recherche scientifique offshore et les équipements médicaux ;
4. Eau d'appoint pour les grandes chaudières haute pression sur les îles. V. Avantages du processus

1. Emploie un processus de séparation entièrement physique ; ne génère pas de grands volumes de liquide de déchets acides ou alcalins ; respectueux de l'environnement et facile à entretenir.
2. Conception modulaire ; personnalisable pour des capacités de 5, 20 ou 50 tonnes par heure.
3. Fonctionnement entièrement automatisé avec rinçage automatique des modules de membrane pour minimiser le tartre et le fouling.
4. Consommation d'énergie plus faible et empreinte plus petite par rapport aux méthodes de distillation conventionnelles.