montage en série - rejet des membranes

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Le schéma figure 8 montre un tel agencement où trois groupes de modules situés en premier étage ali­mentent deux groupes de modules équivalents, on parle alors d’un étagement série-rejet 3-2. Dans un tel cas, on peut, par exemple, réaliser une conversion globale de 70 % en utilisant un premier étage à 50 % avec huit éléments en série dans un même corps de pression, et un second à 40 % avec par exemple sept élé­ments par corps de pression.

Remarque : comme vu à la section séparation par membranes à partir de 100 L d’eau pompée, le premier étage produira 50 L et le second 20 L, soit une conversion globale de 70 %.

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Figure 8. Montage série-rejet sans recirculation. Exemple d’un série-rejet 3-2. Conversion globale Y = 70 %

On peut ainsi, pour obtenir de forte conversion, utiliser des systèmes à trois étages par exemple en 4-2-1, ou 5-3-2… On vérifie à chaque fois que le débit de balayage de l’élément le moins bien balayé (le dernier du tube de pression) reçoit bien un débit supérieur au débit minimum recommandé par le constructeur et le premier un débit, tant de production que de balayage, inférieur au débit maximum autorisé.

Remarque : en cas de petit système (en particulier pour des systèmes pilotes), on peut obtenir le même résultat sur un seul étage (voire sur un seul élément) en recyclant une partie du concentrat… voir figure 9 où le module travaille à Y = 10 % (alimentation 40 m3·h–1, production 4 m3·h–1) alors que le système global travaille à 80 % de conversion (alimentation 5 m3·h–1, production 4 m3·h–1) soit une concentration d’un fac­teur d’environ 5 au rejet. Ce module simule donc bien les conditions de concentration du dernier élément de l’installation industrielle ; en revanche, son hydraulique est celle du premier élément. En outre, il ne peut respecter les temps de séjour de l’eau dans le système, temps parfois important lorsqu’on emploie des inhi­biteurs d’entartrage. Par ailleurs, un échauffement important de l’eau en recirculation impose souvent une régulation de sa température.

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Figure 9. Système continu monoétagé. Y = 80 % sur un seul élément

On notera que ce principe est également celui des systèmes MF ou UF fonctionnant en recirculation (voir à la section séparation par membranes) sauf que leur déconcentration est discontinue (pendant les rétrolavages) au lieu d’être perma­nente (rejet).

montage série-rejet avec « booster » entre étages

Dans certains cas, en particulier lorsqu’un taux de conversion élevé est utilisé, il peut être intéressant de remonter la pression sur les deuxièmes et/ou troisièmes étages afin de maintenir des productions spécifi­ques élevées dans des conditions hydrauliques acceptables. Ceci est effectué en utilisant des pompes boos­ter, situées entre chacun des étages (voir point A de la figure 8), qui compensent plus ou moins la perte de charge du premier étage et l’augmentation de pression osmotique.