Dans le domaine de la technologie membranaire, les termes « encrassement » et « tartre » sont souvent utilisés de manière interchangeable, bien qu’ils décrivent des types d’encrassement membranaire différents. Il est essentiel d’identifier correctement le type d’encrassement pour en déterminer la cause et prévenir toute détérioration de la membrane.
Qu'est-ce que l'encrassement et l'entartrage ?
L’encrassement résulte de l’accumulation de particules biologiques, organiques ou colloïdales sur la membrane, telles que des bactéries, un biofilm, des substances humiques ou de fines particules en suspension. Cet encrassement forme une couche molle et collante susceptible d’obstruer la membrane et de réduire le débit d’eau. Nous abordons ce sujet plus en détail dans l’article « Qu’est-ce que l’encrassement et comment se produit-il ? »
L’entartrage est un dépôt minéral dur qui se forme lorsque des substances dissoutes, telles que le calcium, les sulfates ou la silice, précipitent à des concentrations excessivement élevées dans le concentré. Ce processus se produit plus rapidement lorsque les taux de récupération sont élevés, car cela augmente la concentration en sel dans le concentré. Vous trouverez plus d’informations à ce sujet dans l’article « Qu’est-ce que l’entartrage et comment se produit-il ? »
Comment distinguer ces deux phénomènes en termes de performances ?
Dans la pratique, l’encrassement et l’entartrage entraînent tous deux une perte de performance des membranes dans les systèmes d’ultrafiltration (UF) et d’osmose inverse (RO). L’encrassement joue un rôle tant dans l’ultrafiltration que dans l’osmose inverse, tandis que l’entartrage pose généralement moins de problèmes dans l’ultrafiltration. La manière dont les performances diminuent dépend du type d’encrassement ou d’entartrage.
Ultrafiltration
En ultrafiltration (UF), l’encrassement biologique, l’encrassement organique et l’encrassement colloïdal entraînent tous une diminution du débit de perméat, une augmentation de la pression d’alimentation et une hausse de la différence de pression (ΔP) à travers la membrane. Cela entraîne également une augmentation de la consommation d’énergie du système. L’UF laissant passer les sels dissous, l’entartrage est rare, sauf en présence de conditions exceptionnelles, telles qu’une très forte dureté de l’eau ou des niveaux de pH anormaux.
Osmose inverse
Dans un système d’osmose inverse (RO), l’encrassement colloïdal et l’entartrage entraînent une diminution du débit de perméat. La différence de pression augmente également, et la qualité du perméat peut se dégrader, comme en témoignent une concentration en sel et une conductivité électrique (CE) plus élevées. Dans le cas d’un encrassement biologique, la différence de pression augmente notamment, mais une diminution du débit de perméat peut également se produire. Avec l’encrassement biologique, la différence de pression augmente principalement, mais le débit de perméat peut également diminuer. Avec l’encrassement organique, le débit de perméat diminue principalement, tandis que la perte de charge et la qualité du perméat restent souvent inchangées. Dans certains cas, la différence de pression peut également augmenter en cas d’encrassement organique.
Comment pouvez-vous distinguer physiquement ces deux phénomènes en observant la membrane ?
Bien que les variations de performances du système puissent parfois être similaires selon les différents types d’encrassement, une inspection visuelle des membranes permet souvent de les distinguer physiquement :
Encrassement biologique et encrassement organique
En osmosis inverse (RO) : dépôts mous, visqueux (et parfois malodorants) sur la face avant de la membrane RO. En ultrafiltration (UF) : dépôts mous et collants sur l'ensemble de la membrane UF, parfois accompagnés d'une odeur.
Entartrage
En osmosis inverse (RO) : couche dure, granuleuse ou cristalline se formant sur la dernière membrane d'osmose inverse, là où la concentration en sel dans le concentré est la plus élevée. En ultrafiltration (UF) : ce phénomène est rare.
Encrassement colloïdal
En osmosis inverse (RO) : une couche mince et compacte de particules fines ; elle peut être légèrement granuleuse ou présenter un aspect mat, souvent moins prononcé que le tartre. En ultrafiltration (UF) : les dépôts peuvent obstruer la membrane ; ils sont parfois de couleur marron clair ou grise ; ils sont fermes au toucher mais non collants.
Autopsie de membrane
Pour déterminer avec précision la cause de l’encrassement d’une membrane, il est possible de procéder à une autopsie de la membrane. Cela consiste à ouvrir un module de membrane et à inspecter visuellement la membrane. De plus, des images microscopiques sont souvent prises, par exemple à l’aide d’un microscope optique ou électronique, afin de déterminer la composition et la nature de la contamination, telle que l’encrassement biologique, les couches organiques, les dépôts colloïdaux ou l’entartrage.
Élimination de l'encrassement et du tartre
En cas d’encrassement ou de formation de tartre, il est possible de les éliminer par un nettoyage chimique, un processus appelé « nettoyage en place » (CIP). À cette fin, une unité CIP peut être installée, permettant de préparer une solution de nettoyage optimale et de créer les conditions de nettoyage appropriées.
Les encrassements biologiques et organiques peuvent souvent être éliminés efficacement par un nettoyage à pH élevé. Dans un système d’ultrafiltration (UF), ce procédé peut être associé à l’utilisation de chlore libre. L’entartrage, en revanche, est éliminé efficacement à pH faible. Pour les encrassements colloïdaux, l’agent de nettoyage requis peut varier. Il existe également des agents spécialement développés pouvant être utilisés pour le CIP afin de cibler des contaminants spécifiques.