Etude des rétrolavages assistés par l'air et contrôle du colmatage résiduel : application à la production d'eau potable en filtration frontale

Study of air-assisted backwashes and remaining fouling control : Application to drinking water production by dead-end filtration

• Auteur / Autrice : Pierre-Jean Remize
• Direction : Corinne Cabassud, Christelle Guigui
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés industriels
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Toulouse, INSA

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ultrafiltration

Eau potable -- Épuration

Mots clés libres

Rétrolavage

Ecoulements gaz-liquide

Colmatage particulaire

Colmatage par adsorption

Elimination des particules

Résumé

Ce travail s'inscrit dans le cadre de l'amélioration des performances du rétrolavage lors de la production d'eau potable par ultrafiltration frontale. Pour cela, un procédé de rétrolavage assisté par l'air a été développé et étudié à différentes échelles de temps et de modules membranaires lors de la filtration d'eaux de diverses qualités. L'étude des performances de ce rétrolavage assisté par l'air ainsi que des phénomènes de colmatage et de décolmatage au cours de la filtration d'une suspension synthétique de bentonite et de plusieurs eaux naturelles a permis de mettre en évidence une nouvelle notion de colmatage : le colmatage résiduel particulaire. Ce colmatage résiduel particulaire se révèle être un des principaux responsables de la chute de perméabilité à long terme lors de la filtration d'une eau de surface. Il peut être limité, voire éliminé, par l'introduction de rétrolavages assistés par l'air dans le procédé, sans sur-coût économique. Différentes stratégies de conduite du procédé peuvent ainsi être mises en place en fonction des paramètres opératoires du procédé. Une étude qualitative, à l'échelle d'une fibre creuse, de l'hydrodynamique des écoulements gaz-liquide lors de ces rétrolavages assistés par l'air a également permis de poser les bases de la compréhension des mécanismes de décolmatage et du rôle de l'air sur ces mécanismes

This study lies within the frame of backwash performance enhancement during drinking water production by ultrafiltration. To do so, an air-assisted backwash process has been developed and studied at different scales of time and membrane module during the filtration of waters presenting different qualities. The study of air-assisted backwash performances and fouling/fouling removal mechanisms during the filtration of a synthetic suspension of bentonite and several natural waters allowed to define a new notion of fouling : the residual particulate fouling. This residual particulate fouling reveals itself to be one of the main responsible of permeability fall during the long-term filtration of a surface water. It can be limited, or even avoided, by the introduction of air-assisted backwashes in the process, without any increase of energetic consumption. Different strategies of process management can thus be set up, depending on backwash operating conditions. A qualitative hydrodynamic study, at the scale of a single hollow-fibre, of the gas-liquid flows taking place during these air-assisted backwashes also allowed to give the basis for the understanding of fouling removal mechanisms and the role of air on these mechanisms