Équipement de traitement des lixiviats DTRO

Exigences fondamentales du processus

Compte tenu des caractéristiques du lixiviat, la conception et la sélection du procédé pour traitement des lixiviats dans les décharges doivent répondre aux conditions suivantes :

● Répondre aux exigences de variation de la quantité d'eau.

La capacité de traitement de l'eau, quelle que soit l'échelle choisie, est limitée. Par conséquent, le procédé doit être doté d'une capacité de charge élevée contre les chocs de pression d'eau afin de s'adapter aux fortes fluctuations de débit.

● Haute résistance aux chocs grâce à la qualité de l'eau.

En raison de la grande variabilité de la qualité des eaux de lixiviation, le procédé de traitement doit être résistant aux chocs. Il est particulièrement important de prendre en compte la diminution significative de la biodégradabilité des lixiviats et le déséquilibre des ratios carbone/azote à mesure que l'âge des décharges augmente.

● Grande capacité d’élimination de la DCO et de la DBO.

La concentration en DCO dans les lixiviats de décharge peut varier entre 4 000 et 20 000 mg/l, et les politiques nationales de protection de l'environnement exigent des normes de qualité de l'eau de plus en plus strictes pour les effluents de traitement des lixiviats. Par conséquent, le procédé de traitement doit avoir une très forte capacité d'élimination des polluants organiques.

● Excellente efficacité de dénitrification.

La concentration en azote ammoniacal des lixiviats de décharge varie généralement de quelques centaines à quelques milliers de mg/L, soit des dizaines à des centaines de fois supérieure à celle des eaux usées municipales. De plus, l'application de la norme GB16889-2008 au projet impose des exigences de rejet extrêmement strictes pour l'azote ammoniacal et l'azote total dans les effluents. Par conséquent, pour éliminer l'azote ammoniacal, le procédé de traitement nécessite un taux de dénitrification supérieur à 99%.

● L’installation de traitement est stable et son fonctionnement et sa gestion sont simples.

● La méthode de traitement est sûre et respectueuse de l’environnement.

Présentation de la technologie DTRO (Disc Tube Reverse Osmosis)

DTRO (Disc Tube Reverse Osmosis) est une technologie de pointe membrane d'osmose inverse Technologie. Ce composant est construit différemment des membranes spiralées traditionnelles. Le canal d'alimentation du module à membrane à tube disque présente une conception brevetée avec un canal ouvert. La solution d'alimentation pénètre dans le récipient sous pression par l'entrée et s'écoule vers l'autre extrémité du module par le canal situé entre la plaque de guidage et le boîtier. 

La solution d'alimentation pénètre dans la plaque de guidage par huit canaux situés à l'extrémité opposée de la bride (voir figure 1). Le liquide traité traverse la membrane de filtration le plus rapidement possible, puis effectue un mouvement de 180° vers l'autre surface de la membrane et s'écoule dans la plaque de guidage suivante par la fente centrale de cette dernière (voir figure 2). 

À la surface de la membrane, cela crée un double « S » : le trajet part du bord circulaire de la plaque de guidage vers le centre, puis revient au bord, puis au centre. Enfin, le liquide concentré sort par la bride d'alimentation. Les deux plaques de guidage du module DTRO sont espacées de 3 mm et leur surface présente des protubérances disposées selon un motif spécifique. 

Cette conception hydraulique unique crée des turbulences dans le liquide traité lors de son passage à la surface de la membrane et de sa collision avec les protubérances sous pression. Cela augmente le taux de perméation et l'autonettoyage, prévient efficacement l'encrassement de la membrane et la polarisation de la concentration, et prolonge la durée de vie du module membranaire. De plus, son nettoyage est simple, ce qui le rend adapté aux conditions d'alimentation en eau difficiles.

Voici une explication technique des avantages de l'utilisation d'une membrane d'osmose inverse à tubes et disques pour traiter les lixiviats. En voici les principaux points :

● Qualité d’effluent fiable qui répond aux normes de rejet, non affectée par la biodégradabilité du lixiviat.

Grâce à la technologie d'osmose inverse à tubes et disques, qui rejette les polluants à un taux élevé, les effluents peuvent respecter les normes de rejet aux stades initial, intermédiaire et final du traitement des lixiviats, sans être affectés par leur biodégradabilité ou leur rapport carbone-azote. Cette technologie est particulièrement utile pour le traitement des lixiviats des anciennes décharges aux stades intermédiaire et final.

● Faibles coûts d’investissement et d’exploitation.

Comparée à d'autres procédés, la technologie d'osmose inverse à tubes à disques présente le débit le plus court et la consommation énergétique la plus faible, tout en respectant des normes de rejet élevées, ce qui se traduit par de faibles coûts d'investissement et d'exploitation. Les coûts d'exploitation de la DTRO en deux étapes sont bien inférieurs à ceux des autres procédés de traitement conformes aux nouvelles normes.

● Durée de vie prolongée de la membrane.

Les composants DTRO ont un canal large ouvert de 3 mm et un disque de guidage de flux unique avec des saillies, permettant au fluide dans l'élément de former un état d'écoulement turbulent, minimisant l'encrassement de la membrane, la pollution et la polarisation de la concentration dans la plus grande mesure possible.

La forme distinctive et la conception hydraulique du DTRO simplifient le nettoyage et la restauration du flux après nettoyage, prolongeant ainsi la durée de vie de la membrane. L'ingénierie pratique démontre que la durée de vie d'un pack membranaire DTRO de première étape pour le traitement du lixiviat initial peut atteindre 3 ans, voire plus, et celle d'un DTRO de deuxième étape peut dépasser 5 ans, un objectif difficile à atteindre pour les systèmes de traitement par osmose inverse disponibles sur le marché.

● Les composants de la membrane sont simples à entretenir.

Les composants de la membrane DTRO sont conçus pour être facilement démontés et entretenus. L'ouverture du composant DTRO simplifie l'inspection et l'entretien de tout bloc de membrane filtrante et des autres pièces. Lorsque le nombre de pièces est insuffisant, le composant permet l'installation d'un nombre réduit de blocs de membrane et de guides de flux sans affecter l'utilisation de la membrane DTRO, contrairement aux autres composants.

● Faible coût de remplacement des membranes filtrantes.

Chaque composant du DTRO peut être remplacé individuellement. Le filtre est composé de plusieurs membranes filtrantes et de guides d'écoulement. Le remplacement d'une membrane filtrante peut être effectué individuellement, et des membranes performantes permettent de minimiser les coûts de remplacement. D'autres composants de membrane, tels que les membranes en rouleau et les membranes à fibres creuses, ne permettent pas cette solution. Lorsqu'une membrane en rouleau présente des problèmes de qualité, tels que des taches ou des fuites locales, ou lorsque de nouvelles membranes sont nécessaires, il est nécessaire de remplacer l'ensemble de la membrane.

En tant que technologie de séparation membranaire, le système membranaire DTRO offre les avantages suivants par rapport aux processus biochimiques traditionnels :

• Adaptabilité opérationnelle

Le système membranaire DTRO est un dispositif de séparation physique hautement flexible, utilisable en continu ou par intermittence. Sa configuration série-parallèle permet également d'adapter le système aux exigences de qualité et de quantité d'eau.

• Temps de construction court, ainsi qu'un débogage et un démarrage rapides

Le procédé mécanique est utilisé pour construire le système membranaire DTRO, avec des installations auxiliaires telles que des bâtiments industriels et des bassins d'eau. Le système est construit à petite échelle et peut être réalisé rapidement. L'installation et la mise au point peuvent être réalisées en environ deux semaines après la livraison de l'équipement sur site.

• Haut niveau d'automatisation et facilité d'utilisation

Le système à membrane DTRO est entièrement automatique et dispose d'un système de surveillance et de contrôle avancé. Pour protéger le système, l'automate programmable s'ajuste automatiquement en fonction des paramètres des capteurs et émet des alarmes rapidement. Pour résoudre les codes d'erreur, les opérateurs n'ont qu'à consulter le manuel d'utilisation, ce qui ne nécessite pas d'expérience approfondie.

•  Taille compacte

Le système de membrane DTRO est installé comme une unité intégrée, avec de petites structures et installations qui nécessitent un faible encombrement.

Flux de processus

Le liquide de filtration du réservoir d'ajustement est pompé vers le réservoir de stockage d'eau brute de filtration pour l'ajustement du pH, des prétraitements simples tels que la filtration sur sable et la filtration de sécurité, puis vers la première étape de DTRO. Lors de cette première étape, le concentré de DTRO est déversé dans le réservoir de stockage de concentré pour être recyclé. Le perméat de DTRO entre dans la tour de dégazage pour un traitement supplémentaire avant d'être rejeté conformément à la norme. 

La figure suivante illustre le flux de processus complet du traitement DTRO pour le liquide de filtration :

Description du processus

1. Prétraitement

• Le pH du perméat varie avec l'âge de la plante, les variations des conditions environnementales et la composition complexe de l'eau d'alimentation, qui contient divers sels insolubles tels que le calcium, le magnésium, le baryum et la silice. Un entartrage se produit à la surface de la membrane lorsque la concentration de ces sels inorganiques insolubles dépasse la solubilité dans ces conditions.

• La valeur du pH de l'eau d'alimentation doit être ajustée avant d'entrer dans le système d'osmose inverse Pour prévenir efficacement l'entartrage des sels inorganiques carbonatés. Parallèlement, les matières en suspension dans l'eau d'alimentation doivent être prétraitées afin de réduire la pollution de la membrane par les matières en suspension dans le perméat.

• Avant que l'eau brute ne soit transportée du bassin de régulation vers le réservoir d'eau brute de perméat par le pompe de surpressionL'eau brute est d'abord filtrée à travers un filtre à panier pour éliminer les particules éventuellement introduites dans l'eau d'alimentation. Le filtre à panier possède une ouverture de filtration de 1,0 mm. Après filtration, l'eau brute pénètre dans le réservoir d'eau brute perméatée. Parallèlement à son entrée dans le réservoir d'eau brute, de l'acide provenant du réservoir de stockage d'acide est ajouté pour ajuster le pH. 

• Simultanément, la pompe de mélange d'acide se met en marche pour le reflux et atteindre le pH souhaité. La conduite de reflux du réservoir de stockage du liquide brut est équipée d'un capteur de pH. L'automate programmable évalue le pH de l'eau brute et ajuste automatiquement la fréquence de la pompe doseuse pour ajuster la quantité d'acide ajoutée afin que le pH du liquide brut avant son entrée dans l'osmose inverse se situe entre 6,1 et 6,5. Il n'est pas nécessaire d'ajuster l'acide si le pH de l'eau brute se situe dans cette plage.

• Le filtre à sable de la pompe de surpression pompe l'eau brute dans le filtre à sableLe filtre à sable est doté d'une seule unité et d'une précision de filtration de 50 um. Manomètres sont situés à l'entrée et à la sortie du filtre à sable. Un rétrolavage doit être effectué lorsque la différence de pression dépasse 1,5 bar. La fréquence de rétrolavage du filtre à sable est déterminée par la quantité de matières en suspension dans l'influent. 

2. DTRO de première étape

Le système membranaire comprend deux étapes d'osmose inverse. Après le filtre à sable, l'osmose inverse de première étape doit être alimentée, et l'osmose inverse de deuxième étape traite le perméat issu de la première étape.

L'effluent du filtre à sable est acheminé vers l'équipement DTRO de première étape, qui fournit l'eau. Il traverse d'abord le filtre central, où les matières en suspension sont éliminées du perméat. L'équipement est équipé d'un seul jeu de filtres centraux, et des capteurs de pression situés à l'entrée et à la sortie détectent automatiquement les différences de pression. Lorsque la différence de pression dépasse 2,0 bars, le système indique que l'élément filtrant doit être remplacé, ce qui garantit la précision de la filtration du noyau.