FR2931146A1 - Procede de controle de l'integrite de membranes de filtration a plaques ou tubes ou de moules membranaires de filtration a plaques ou tubes dans une installation de traitement d'eaux usees - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un procédé de contrôle de l'intégrité de membranes de filtration à plaques ou tubes ou de modules membranaires de filtration à plaques ou tubes dans une installation de traitement d'eaux usées. L'invention a également pour objet un dispositif de contrôle de l'intégrité de membranes de filtration à plaques ou tubes ou de modules membranaires de filtration à plaques ou tubes dans une installation de traitement d'eaux usées pour la mise en oeuvre de ce procédé.

Description

La présente invention concerne le domaine technique général du contrôle de l'intégrité de membranes de filtration en eaux usées, telles que des membranes de microfiltration ou d'ultrafiltration. En particulier, la présente invention concerne un procédé de contrôle de l'intégrité de membranes de filtration à plaques ou de modules membranaires de filtration à plaques dans une installation de traitement d'eaux usées. Avantageusement, un tel procédé peut être entièrement automatisé. L'invention a également pour objet un dispositif de contrôle de l'intégrité de membranes de filtration à plaques ou de modules membranaires de filtration à plaques dans une installation de traitement d'eaux usées, convenant à la mise en oeuvre de ce procédé. Le procédé et le dispositif selon la présente invention peuvent également être utilisés pour contrôler l'intégrité de membranes de filtration tubulaires ou de modules membranaires de filtration tubulaires. Dans le domaine du traitement des eaux usées, les membranes de filtration sont en contact permanent avec des boues activées ou des liquides chargés en Matières En Suspension (MES). Le contact des membranes avec ces boues ou liquides chargés en MES se produit du côté de la face externe des membranes, car la filtration se réalise de l'extérieur vers l'intérieur des membranes. Le milieu extérieur des membranes est ainsi typiquement composé de particules minérales, de particules organiques et/ou de focs bactériens qui représentent les MES. La porosité des membranes, typiquement comprise entre 0,01 m et 0,45 m, permet de conférer à l'eau filtrée une grande qualité vis-à-vis des paramètres MES et colloïdes. Ainsi, l'eau filtrée est généralement exempte de ces MES et colloïdes, avec une Turbidité exprimée en NTU < 1. Cependant, de temps à autre, des objets de petites tailles (quelques mm à quelques cm) ou des phénomènes d'usure peuvent endommager les membranes. Ces dommages peuvent provoquer des entailles plus ou moins grandes. Elles vont ainsi provoquer une entrée de MES vers l'intérieur des membranes.

Ces intrusions vont ainsi dégrader la qualité de l'eau filtrée par le reste des membranes. Cette dégradation va se traduire par la présence de MES et de bactéries E. Coli, Entérocoques, etc. La concentration en MES dans les bassins est très élevée : 2 à 30 g/1, plus spécialement 5 à 15 g/1, généralement 6 à 12 Compte tenu de la très grande qualité de l'eau filtrée en MES (teneur < lmg/l), la moindre fuite de MES dans le réseau d'eau filtrée va immédiatement avoir un impact négatif sur ce paramètre et par voie de conséquence sur la qualité bactériologique.

A titre d'exemple, pour un débit de filtration de 30 m3/h, équivalent à 500 litres/min, et pour un débit de fuite de 1 litre/min avec 10 g/litre de MES, on a une concentration avant la fuite inférieure à lmg/l de MES, et une concentration pendant la fuite de l'ordre de 20 mg/1 de MES. Une concentration de 20 mg/1 de MES dans l'eau traitée ne permet plus de garantir une qualité bactériologique de l'eau inférieure à 100 ufc (unités formant colonie)/100ml (donnée garantie par le constructeur), typiquement comme cela est exigé en cas de protection des zones de baignade ou conchylicoles. Il faut alors compter quelques centaines ufc/100ml pour une sortie de station de traitement au lieu de concentrations inférieures à 100 ufc/100ml, et plus spécialement inférieures ou égales à 10 ufc/100ml que l'on obtient typiquement lors de la filtration sur membranes plaques. Par conséquent, même si une rupture ou une déchirure d'une ou plusieurs membranes reste rarissime, il convient de s'assurer en permanence de l'intégrité de l'équipement de filtration.

De nombreux procédés et dispositifs ont été développés jusqu'à présent, mais la majorité de ces procédés et dispositifs de l'art antérieur présentent les inconvénients suivants : généralement, il est nécessaire d'arrêter le fonctionnement de l'ensemble des membranes de filtration ou des modules membranaires pour détecter s'il y a une fuite au sein de l'installation de traitement. En outre, il est souvent difficile, à l'aide des procédés et dispositifs existants, de détecter précisément et rapidement d'où vient une fuite sur une installation de traitement qui contient de très nombreux modules et membranes de filtration.

Par ailleurs, avec les technologies de l'art antérieur, il est généralement très difficile de détecter un défaut d'intégrité de membrane ou module membranaire, lorsque l'eau à traiter est peu chargée en MES. Par exemple, les systèmes de type turbidimètres ou compteurs de particules mesurent les MES présentes dans l'eau sortie des membranes et qui passent devant l'appareil de mesure. Compte tenu de la faible concentration en MES de l'eau, inférieure à quelques mg/1, l'appareil de détection va avoir de la difficulté à mesurer une telle concentration et ne permet pas de détecter une fuite sur la durée de filtration. Ainsi, il existait un besoin, notamment dans le domaine du traitement des eaux usées, de mettre au point un procédé et un dispositif de contrôle de l'intégrité des membranes ne présentant pas les inconvénients des dispositifs de l'art antérieur et permettant notamment de détecter efficacement la présence de MES dans l'eau filtrée. La présente invention vient combler ce besoin. La Demanderesse a ainsi découvert un nouveau procédé et une nouvelle installation de contrôle de l'intégrité des membranes ou modules membranaires de filtration permettant notamment de détecter efficacement et rapidement la présence de MES dans l'eau filtrée, et ce même s'il s'agit d'un événement passager qui a pu provoquer une fuite au sein des membranes de filtration. Typiquement, il est ainsi possible de détecter une fuite à l'aide d'un seul équipement dans les 1 à 10 heures pour une installation contenant environ 1000 membranes, suivant l'importance de la ou des déchirure(s) des membranes. Il est en outre possible de détecter une fuite de membranes même si l'installation contient de très nombreuses membranes de filtration, et que l'eau à traiter est peu turbide et peu chargée en MES.

En outre, le contrôle de l'intégrité des membranes ou modules membranaires de filtration selon l'invention ne nécessite pas de réactif extérieur ni de prélèvements ponctuels ou permanents, peut être réalisé en continu, et/ou peut être réalisé simultanément au fonctionnement des membranes de filtration de l'installation. Par ailleurs le procédé et le dispositif selon l'invention permettent de détecter très précisément l'origine d'une fuite au sein de l'installation de traitement, et de contrôler l'intégrité des membranes sur une zone très réduite. Typiquement, on entend par zone très réduite , quelques modules, voire un seul module de filtration quand l'installation est pourvue de vannes d'isolement à la sortie de chaque module. En outre, le procédé et le dispositif selon l'invention peuvent être entièrement automatisés, un signal d'alarme pouvant être déclenché dès la détection de la fuite, généralement lorsqu'une valeur de pression d'alarme est atteinte, afin de prévenir l'opérateur et de lui permettre une intervention rapide pour isoler et stopper les membranes ou groupes de membranes défectueux.

La présente invention a ainsi pour objet un procédé de contrôle de l'intégrité de 10 membranes de filtration ou de modules membranaires de filtration dans une installation de traitement d'eaux usées comprenant les étapes consistant à : - faire circuler au moins une partie de l'eau filtrée au travers d'un système amovible de détection de fuites en matières en suspension (MES), ledit système amovible de détection de fuites contenant un moyen de filtration, et 15 - à détecter la présence éventuelle d'une fuite des membranes ou des modules membranaires de filtration par colmatage du moyen de filtration du système amovible de détection de fuites. Avantageusement dans le cadre de la présente invention, les membranes de filtration sont des membranes de filtration à plaques et les modules membranaires de 20 filtration sont des modules membranaires de filtration à plaques. Ou avantageusement, les membranes de filtration sont des membranes de filtration tubulaires et les modules membranaires de filtration sont des modules membranaires de filtration tubulaires. Dans un mode de réalisation particulier de la présente invention, le moyen de filtration du système amovible de détection de fuites contient ou est constitué (d')un 25 papier filtre ou (d')une cartouche filtrante, avantageusement présentant une porosité comprise entre 1 et 100 m, avantageusement entre 5 et 25 m. Selon une caractéristique particulière de la présente invention, le colmatage du moyen de filtration du système amovible de détection de fuites est détecté par changement de coloration du moyen de filtration du système amovible de détection de 30 fuites, par augmentation de perte de charge en amont du moyen de filtration du système amovible de détection de fuites, ou par diminution du débit d'eau passant au travers du moyen de filtration du système amovible de détection de fuites.

Dans un mode de réalisation particulier de la présente invention, le contrôle de l'intégrité des membranes ou des modules membranaires de filtration est opéré simultanément à la filtration des eaux usées, avantageusement en début de cycle d'aspiration des eaux usées au travers des membranes ou des modules membranaires de filtration. Avantageusement dans le cadre de la présente invention, l'ensemble des étapes du procédé sont gérées de manière automatique à l'aide d'un système de commande central de type automate ou ordinateur. De manière encore plus avantageuse selon la présente invention, la circulation de l'eau filtrée au travers du système amovible de détection de fuites est assurée par l'ouverture d'une électrovanne commandée par ledit système de commande central. De manière encore plus avantageuse selon la présente invention, ladite électrovanne est ouverte par ledit système de commande central pendant les 3 premières minutes, avantageusement pendant la première minute, suivant le début de la filtration des eaux usées au travers des membranes ou des modules membranaires de filtration. Dans un exemple de réalisation particulier de la présente invention, le système de commande central émet un signal d'alarme lors de la détection de la présence d'une fuite des membranes de filtration ou des modules membranaires de filtration, typiquement par augmentation de la pression ou par baisse du débit traversier.

La présente invention a également pour objet un dispositif de contrôle de l'intégrité de membranes de filtration ou de modules membranaires de filtration dans une installation de traitement d'eaux usées comprenant, à la sortie des membranes ou des modules membranaires de filtration, avantageusement en dérivation, un système amovible de détection de fuites en matières en suspension (MES) de l'eau filtrée, ledit système amovible de détection de fuites contenant un moyen de filtration. Ce dispositif convient à la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention.

Avantageusement selon la présente invention, les membranes de filtration sont des membranes de filtration à plaques et les modules membranaires de filtration sont des modules membranaires de filtration à plaques. Ou avantageusement, les membranes de filtration sont des membranes de filtration tubulaires et les modules membranaires de filtration sont des modules membranaires de filtration tubulaires. Avantageusement, le moyen de filtration du système amovible de détection de fuites en MES du dispositif selon la présente invention contient ou est constitué (d')un papier filtre ou (d')une cartouche filtrante, avantageusement présentant une porosité comprise entre 1 et 100 m, avantageusement entre 5 et 25 m. Dans un mode de réalisation particulier de la présente invention, le système amovible de détection de fuites contient une sonde optique. Dans un autre mode de réalisation particulier de la présente invention, le système amovible de détection de fuites contient, en amont du moyen de filtration, un capteur de pression ou un débitmètre. Selon une caractéristique particulière, le dispositif selon la présente invention comprend en outre un système de commande central, de type automate ou ordinateur, qui gère de manière automatique la détection de fuites en matières en suspension (MES) de l'eau filtrée.

Divers objets et avantages de la présente invention deviendront apparents pour l'homme du métier par le biais de références aux dessins illustratifs suivants : la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un module de filtration membranaire (2) et d'un dispositif de contrôle (3) de l'intégrité du module selon la présente invention au sein d'une installation de traitement d'eaux usées (1). la figure 2 est une vue schématique en coupe d'un groupe de modules de filtration membranaire (2), et de dispositifs de contrôle (3) de l'intégrité des modules selon la présente invention pouvant être placés à divers endroits au sein d'une installation de traitement d'eaux usées (1). la figure 3 est une vue schématique en coupe d'un dispositif de contrôle (3) de l'intégrité de membranes ou de modules membranaires de filtration, selon un mode de réalisation de l'invention, comprenant un système amovible de détection de fuites en MES qui est une cellule de détection sous forme de bol (6) avec une entrée d'eau (7) et une sortie d'eau (8), contenant une cartouche filtrante ou un filtre (9) placé dans la cellule de détection (6), et ledit système amovible de détection de fuites étant équipé d'un système de mesure (10), tel qu'un capteur de pression ou un débitmètre. la figure 4 est une vue schématique en coupe d'un mode de réalisation selon l'invention, dans lequel la filtration de l'eau usée est une filtration réalisée par gravité à l'aide d'une vanne de régulation (12), et dans lequel un dispositif de contrôle (3) de l'intégrité de membranes est placé à la sortie d'une membrane de filtration (2), en dérivation, en amont de la vanne de régulation (12). La circulation de l'eau filtrée au travers du système amovible de détection de fuites est assurée par l'ouverture d'une électrovanne (11). la figure 5 est une vue schématique en coupe d'un autre mode de réalisation selon l'invention, dans lequel la filtration de l'eau usée est une filtration réalisée par pompage à l'aide d'une pompe d'aspiration (13), et dans lequel un dispositif de contrôle (3) de l'intégrité de membranes est placé à la sortie d'une membrane de filtration (2), en dérivation, en aval de la pompe d'aspiration (13). La circulation de l'eau filtrée au travers du système amovible de détection de fuites est assurée par l'ouverture d'une électrovanne (11). la figure 6 est une représentation de l'évolution des débits traversiers et des pertes de charge en fonction des MES accumulées dans le dispositif de contrôle (3) de l'intégrité de membranes ou de modules membranaires de filtration pour deux essais de réalisation selon la présente invention.

Le procédé selon la présente invention permet ainsi de contrôler en continu ou en discontinu l'intégrité de membranes de micro ou d'ultrafiltration, ou de modules membranaires, dans le domaine du traitement des eaux usées. Par le terme de module membranaire de filtration , on entend au sens de la présente invention un groupe de plusieurs membranes, en général de plusieurs dizaines à plusieurs centaines de membranes, et plus particulièrement 400 membranes. Les modules membranaires sont souvent à double étage, contenant ainsi typiquement 200 membranes à l'étage supérieur et 200 membranes à l'étage inférieur. Les modules membranaires sont souvent regroupés pour des raisons économiques et techniques en séries de modules. Ce regroupement s'effectue par des canalisations communes d'air et d'eau. Comme on peut le voir sur les figures 1 et 2, le système amovible de détection de fuites en MES du dispositif de contrôle (3) selon l'invention peut être placé sur un collecteur (4) à la sortie de chaque groupement de module de filtration membranaire (2), ou bien le système amovible de détection de fuites en MES du dispositif de contrôle (3) selon l'invention peut être placé sur le collecteur final (5) de l'usine, qui regroupe l'ensemble des collecteurs (4) de chaque groupement de module membranaire (2) (Cf. Figure 2 qui représente ces deux modes de réalisation). Typiquement, une station d'épuration ou une installation de traitement d'eaux usées contient 2 à 10 modules membranaires de filtration par bassin de filtration, et peut ainsi contenir, suivant le nombre de bassins, jusqu'à des milliers, voire des dizaines de milliers de membranes de filtration.

Etant donné que l'on peut avantageusement disposer le dispositif de contrôle (3) selon l'invention à divers endroits dans l'installation ou l'usine de traitement, en particulier à la sortie (4) de chaque groupement de module de filtration membranaire (2), il est possible de détecter rapidement et précisément une fuite en MES au sein de l'installation.

Une fois la fuite de MES détectée, on peut avantageusement isoler le groupe de modules membranaires et son étage, si les modules sont composés de 2 étages. Avec des jeux de vannes appropriés équipant chaque sortie de module, il sera alors possible de déterminer très précisément l'endroit où se trouve(nt) la ou les membrane(s) défectueuse(s), et d'isoler le module défectueux ou même la membrane défectueuse.

Et, il sera alors possible d'arrêter le fonctionnement du module défectueux ou des membranes présentant une fuite.

Dans le cadre de la présente invention, on prélève avantageusement une quantité suffisante ou un débit suffisant d'eau filtrée afin d'alimenter le moyen de filtration (9) du système amovible de détection de fuites en MES (3), et de détecter la présence éventuelle de fuites au sein de l'installation de traitement (1) d'eaux usées. De manière particulièrement avantageuse selon la présente invention, le prélèvement d'eau filtrée et le passage de l'eau filtrée au travers du moyen de filtration (9) du système amovible de détection de fuites (3), sont effectués en dérivation de la sortie des membranes (2) de filtration, i.e. sur une canalisation parallèle qui part de la canalisation principale de sortie des membranes de filtration (2) ou des modules membranaires de filtration (Cf. Figures 4 et 5).

Généralement, la filtration membranaire immergée nécessite une certaine énergie pour vaincre les pertes de charge liées au passage de l'eau à travers les membranes. La filtration membranaire immergée signifie que les membranes ou les modules membranaires plongent directement dans le milieu réactionnel, par exemple des boues activées. Pour vaincre cette énergie, deux types de filtration sont usuellement utilisées : - la filtration par pompage, et - la filtration par gravité, encore appelée filtration par pression hydrostatique. En général, l'aspiration ou filtration par gravité est utilisée avec des membranes qui génèrent peu de pertes de charge transmembranaires, en particulier avec des pertes de charge inférieures à 300 mbar, en particulier inférieures à 200 mbar, et plus spécialement inférieures à 150 mbar (mb). Dans un premier mode de réalisation, lorsque l'on utilise une filtration par pompage, une pompe d'aspiration (13) est placée sur une canalisation de l'eau filtrée, et le système amovible de détection de fuites (3) du dispositif de contrôle selon l'invention est placé en aval ou en amont de la pompe d'aspiration (13). De manière particulièrement avantageuse selon l'invention, le système amovible de détection de fuites (3) du dispositif de contrôle selon l'invention est placé en aval de la pompe d'aspiration (13), avantageusement en dérivation (Cf. Figure 5).

Dans un second mode de réalisation, lorsque l'on utilise une filtration par gravité, on utilise une vanne de régulation (12) pour réguler l'eau filtrée issue des membranes de filtration (2), et le système amovible de détection de fuites (3) du dispositif de contrôle selon l'invention est placé avantageusement en amont de la vanne de régulation (12), avantageusement en dérivation (Cf. Figure 4).

Selon une caractéristique particulière de la présente invention, le moyen de filtration du système amovible de détection de fuites en MES du dispositif de contrôle (3) contient un filtre (9) tel qu'un papier filtre ou une cartouche filtrante, avantageusement présentant une porosité comprise entre 1 et 100 m, en particulier entre 5 et 100 m, typiquement entre 5 et 50 m, plus spécialement entre 5 et 25 m, par exemple entre 5 et 10 m. A titre d'exemple, on utilise des filtres présentant une porosité de 5 m, 10 m, 25 m, 50 m, ou 100 m. Les filtres ayant de petites mailles, typiquement ayant une porosité entre 5 et 10 m, sont avantageusement sélectionnés pour permettre une détection de fuites plus rapide, la détection de fuites étant proportionnelle au colmatage. Ainsi, dans la présente invention, la porosité du filtre va influencer le débit traversier et la quantité de MES qui pourront être stockées à la surface de ce filtre.

Comme cela est représenté sur la Figure 3, la cellule de détection (6), ici sous forme de bol, du dispositif de contrôle (3) fait entrer l'eau éventuellement chargée en MES s'il y a une fuite en amont sur une des membranes de filtration. L'eau entre par une canalisation d'entrée (7), puis passe alors sur le filtre (9) qui retient les MES le cas échéant, puis l'eau ressort par une canalisation de sortie (8).

Le filtre (9) présent dans le système de détection a l'avantage de favoriser une accumulation des MES à sa surface. La mesure de pression de ce système va augmenter en fonction des MES qui s'accumulent sur le filtre. Ainsi, même pour une eau très peu chargée en MES, les MES vont s'accumuler rapidement sur le filtre (9), et un détection de fuites va alors être possible.

L'alimentation du filtre (9) ou de la cartouche filtrante (9) peut aussi bien se faire de l'intérieur vers l'extérieur qu'inversement, mais le mode extérieur vers intérieur est le mieux adapté pour des raisons pratiques d'installation pour mesurer le colmatage. Dans un mode de réalisation particulier selon la présente invention, le colmatage du moyen de filtration du système amovible de détection de fuites est détecté par changement de coloration du moyen de filtration du système amovible de détection de fuites.

Ainsi, avantageusement, le moyen de filtration du système amovible de détection de fuites, en particulier la paroi externe de la cellule de détection dans laquelle le filtre est placé, peut être en matériau transparent, typiquement en polycarbonate. Le personnel exploitant l'installation peut ainsi vérifier la présence ou l'absence de MES sur le filtre par simple surveillance visuelle de la coloration du filtre.

Le système amovible de détection de fuites selon l'invention peut également contenir avantageusement une sonde optique permettant de détecter le changement de coloration du moyen de filtration. Dans ce cas, la sonde optique éclaire avantageusement en permanence le filtre ou la cartouche placé(e) à l'intérieur du moyen de filtration. Si le filtre change de couleur par présence de MES, la sonde optique détecte le changement de coloration et peut avertir immédiatement l'exploitant par alarme via la supervision.

Lorsque la cellule de détection sous forme de bol (6) du système amovible de détection (3) est en matériau transparent, la sonde optique peut être placée à l'intérieur ou à l'extérieur du bol (6). Lorsque la sonde optique est à l'extérieur du bol (6), le rayon lumineux vient traverser le bol. Lorsque la cellule de détection sous forme de bol (6) du système amovible de détection (3) est en matériau opaque, ce qui peut être avantageux pour éviter le développement d'algues à l'intérieur du bol de filtration, la sonde optique est insérée à l'intérieur du bol. Dans un autre mode de réalisation particulier selon la présente invention, le colmatage du moyen de filtration (9) du système amovible de détection de fuites est détecté par diminution du débit d'eau passant au travers du moyen de filtration du système amovible de détection de fuites. Avantageusement, le système amovible de détection de fuites contient alors, en amont du moyen de filtration (9), un débitmètre (10) permettant de détecter une diminution du débit traversier de l'eau filtrée.

Le débitmètre va ainsi déceler une diminution du débit traversier en amont du filtre, si celui-ci se colmate par arrivée de MES, et le débitmètre peut alors avertir immédiatement l'exploitant par alarme via la supervision. Dans un autre mode de réalisation particulier selon la présente invention, le colmatage du moyen de filtration (9) du système amovible de détection de fuites est détecté par augmentation de perte de charge en amont du moyen de filtration du système amovible de détection de fuites. Avantageusement, le système amovible de détection de fuites contient alors, en amont du moyen de filtration (9), un capteur de pression (10) permettant de détecter l'augmentation de perte de charge induite par le colmatage du système amovible de détection de fuites, si le débit traversier ne diminue pas. Le capteur de pression va ainsi déceler une augmentation de pression en amont du filtre, si celui-ci se colmate par arrivée de MES, et le capteur peut alors avertir immédiatement l'exploitant par alarme via la supervision. Ainsi, de manière particulièrement avantageuse selon l'invention, un signal d'alarme peut être déclenché pour prévenir le personnel exploitant d'un dysfonctionnement de filtration dès que le dispositif de contrôle de l'intégrité de membranes ou de modules membranaires de filtration détecte une fuite en MES au sein de l'installation de traitement. Avantageusement selon la présente invention, l'alimentation en eau filtrée du système amovible de détection de fuites (3) peut se faire soit en permanence, soit par intermittence par l'action d'une vanne (11) telle qu'une électrovanne placée en amont du système de détection. En particulier, le contrôle de l'intégrité des membranes ou des modules membranaires de filtration peut se faire soit en cours de filtration, lorsque les eaux usées passent au travers des membranes de filtration, soit une fois que la filtration est arrêtée. Typiquement, le contrôle de l'intégrité des membranes ou des modules membranaires de filtration est réalisé pendant la filtration des eaux usées, avantageusement en début de cycle de filtration des eaux usées au travers des membranes ou des modules membranaires de filtration. Avantageusement selon la présente invention, les membranes de filtration sont des membranes de filtration à plaques ou à tubes, et les modules membranaires de filtration sont des modules membranaires de filtration à plaques ou à tubes. A titre d'exemple, on peut utiliser des membranes plaques de Kubota dans le cadre de la présente invention. Les membranes plaques, et plus particulièrement les plaques Kubota, sont composées de deux éléments principaux : - La structure de l'élément membranaire est composée d'une plaque rigide garnie de différents rainurages servant de drains. Ces drains ont pour fonction d'amener l'eau filtrée vers une ou deux sorties, intégrées à la structure de la plaque. Les dimensions pour les plaques Kubota peuvent être différentes suivants les modèles. Typiquement, elles ont une hauteur de 1 à 1,5 m, une largeur de 0,50m, et une épaisseur de 7 à 8 mm. - De part et d'autre de cette plaque, la feuille filtrante ou membrane est fixée à l'armature rigide, en général par ultra-sons. La porosité de cette membrane est typiquement inférieure ou égale à 0,45 m.

La filtration de l'eau se produit de chaque côté de la plaque dans le sens : extérieur vers intérieur. Chaque élément membranaire ou plaque est maintenu séparé des ses voisins par une distance d'environ 7 à 8 mm. De l'air est injecté sous les membranes par un système à ramifications étudié pour avoir une répartition aéraulique optimale. La remontée de ces bulles d'air entre les plaques provoque un fort courant d'eau et des turbulences élevées. Ces turbulences liées à la vitesse du liquide et de l'air évitent l'accumulation des particules à la surface des membranes et évitent ainsi leur colmatage. Ce colmatage est ainsi très bien maîtrisé par ce phénomène lié à la structure lisse des plaques.

La technologie des membranes fibres est différente en ce sens que, s'il y a rupture des fibres, l'entrée de particules est plus difficile à déceler, compte tenu du nombre de fibres constituant un module. Pour les membranes plaques, pendant toute la durée de la filtration ou d'aspiration, les membranes se trouvent collées aux plaques et filtrent efficacement l'eau chargée en MES. Lorsque l'aspiration ou filtration est arrêtée (phase de relaxation), la feuille membranaire se décolle de la structure de la plaque, et laisse entrer un volume de boues activées ou MES à l'intérieur de la plaque, dans le cas d'une déchirure importante, par exemple de l'ordre de quelques cm.

Lorsque l'aspiration reprend ensuite (autre cycle d'aspiration), ces MES se retrouvent dans l'eau filtrée par le reste des membranes. La technologie du procédé à plaques permet de déceler facilement cette présence, surtout lors du démarrage des cycles d'aspiration/filtration, typiquement dans les 5 premières minutes, avantageusement dans les 3 premières minutes, encore plus avantageusement dans les 2 premières minutes suivant le début de chaque cycle de filtration.

Avantageusement selon la présente invention, le procédé objet de la présente invention est entièrement automatisé, et les étapes séquentielles du procédé sont gérées à l'aide d'un système de commande central, de type automate ou ordinateur, qui gère automatiquement la détection de fuites en MES de l'eau filtrée. Le Déposant a ainsi découvert que la technologie plaque était de ce fait la mieux adaptée à ce type de fonctionnement (à-coup de MES dans l'eau filtrée lors de la remise en filtration), et que l'automatisme du procédé présentait l'avantage d'utiliser un minimum d'eau pour alimenter le dispositif de contrôle de l'intégrité des membranes.

De manière particulièrement avantageuse selon la présente invention, la circulation de l'eau filtrée au travers du système amovible de détection de fuites (3) est assurée par l'ouverture d'une électrovanne (11) commandée par le système de commande central. Avantageusement, ledit système de commande ordonne l'ouverture de l'électrovanne (11) au moment de la mise en service de l'aspiration de l'eau au travers des membranes de filtration. Afin d'éviter que l'eau à tester ne passe en continu à travers le dispositif de contrôle (3) et de limiter ainsi des volumes d'eau traversiers trop importants, il est préférable de l'alimenter pendant les 120 premières secondes, et plus avantageusement entre les 30 et 60 secondes suivant le début de l'aspiration. C'est effectivement au début de chaque cycle d'aspiration que l'on peut avoir les concentrations les plus élevées en MES. Cette commande par électrovanne a aussi l'avantage de dériver une partie de l'eau filtrée qui a le plus de chance de posséder le maximum de MES. Car, comme cela a été exposé ci-dessus, les MES peuvent entrer plus facilement à l'intérieur des membranes pendant les relaxations ou arrêts de filtration, car les membranes de filtration ne sont alors pas plaquées contre l'ossature de l'élément membranaire formant la plaque. Pendant la filtration, les membranes sont plaquées à l'ossature de l'élément membranaire et ne laissent passer qu'une très faible quantité de MES par la ou les déchirure(s) des membranes.

Avantageusement selon la présente invention, le système amovible de détection de fuites du dispositif de contrôle (3) est équipé d'un système de mesure (10), tel qu'un capteur de pression ou un débitmètre, qui permet de comparer une valeur seuil et la valeur lue en permanence pendant la filtration au sein du système de détection de fuites. La valeur seuil (consigne) est une valeur entrée dans le dispositif de contrôle lorsque le filtre est colmaté par des MES qui obstruent le système de détection de fuites. Lorsque la valeur atteint la consigne, le système de commande central alertera l'opérateur.

Selon une caractéristique particulière de la présente invention, le système de commande central émet un signal d'alarme lors de la détection de la présence d'une fuite des membranes de filtration ou des modules membranaires de filtration. Le système de commande central peut même avantageusement isoler et arrêter le groupe de membranes connectées à la canalisation sur laquelle une fuite a été détectée, soit en arrêtant la pompe d'aspiration soit en fermant la vanne de régulation. Le procédé objet de la présente invention permet ainsi, en mode filtration, de réaliser le contrôle de l'intégrité des modules membranaires d'une installation de traitement, étant donné que très rapidement (typiquement 30 à 60 secondes), automatiquement et avantageusement au début de chaque cycle de filtration, soit environ toutes les heures, on peut vérifier module par module l'intégrité des membranes plaques de ces modules.

L'exemple suivant est donné à titre non limitatif et illustre la présente invention.

Exemple de réalisation de l'invention :

Un système amovible de détection de fuites en MES d'un dispositif de contrôle selon l'invention est placé à la sortie d'un module double étage constitué de 100 membranes par étage dans une installation de traitement d'eaux usées. La filtration membranaire est une filtration par pompage, et le système amovible de détection de fuites en MES est une cellule de détection telle que représenté sur la Figure 3, et est placée en aval de la pompe d'aspiration d'un des deux étages. La cellule de détection est garnie d'un filtre d'une porosité de 5 m, et contient un capteur de pression en amont du filtre. Le filtre de 5 m a été sélectionné pour permettre une détection plus rapide, celle-ci étant proportionnelle au colmatage. Des tests ont été effectués sur cette installation en injectant des MES (Boues Activées) en amont de la cellule de détection.

Les essais réalisés avec une telle cellule équipée d'un filtre de 5 m ont permis de l'alimenter avec un débit avant colmatage d'environ 1600 litres/h. Ce choix de débit peut varier si on le souhaite et peut être vu à la baisse afin d'arriver à quelques centaines de litres par heure. En simulant une fuite en MES, le capteur de pression placé en amont du filtre mesure une augmentation de perte de charge induite par l'accumulation des MES à la surface du filtre. Le graphique de la Figure 6 présente ainsi la mesure de cette perte de charge en fonction des MES injectées au travers de la cellule de détection. Le capteur de pression est relié à un automate, et celui-ci a été programmé pour comparer la valeur reçue par le capteur à une valeur d'alarme de référence donnée par l'opérateur. Cette valeur va dépendre du débit d'alimentation et de la perte de charge liée au colmatage. En dessous de cette consigne, aucune alarme ne sera activée. Par contre, au dessus, une alarme préviendra l'opérateur et/ou isolera le groupe de membranes connecté à la canalisation, soit en arrêtant la pompe d'aspiration soit en fermant la vanne de filtration.

Les chiffres présentés dans ce test correspondent à une concentration en MES moyennement élevée pouvant être rencontrée dans l'eau traitée. Le système a l'avantage de colmater de la même manière avec la même quantité de MES accumulées sur le filtre, à débit d'alimentation identique. Si l'eau traitée contient moins de MES, il faut plus de temps pour déclencher l'alarme. A chaque quantité ou masse de MES présentes sur le filtre de la cellule de détection, correspond une perte de charge exprimée en bar ou mbar. Le graphique de la Figure 6 représente les évolutions des débits traversiers et des pertes de charge en fonction des MES accumulées dans le dispositif d'alerte pour deux essais.

La reproductibilité est satisfaisante pour paramétrer et déceler un colmatage du filtre située dans le bol du système de détection.

Avec le dispositif installé sur la canalisation de l'installation testée, le paramètre de la consigne d'alerte sous la forme d'une perte de charge relative (perte de charge filtre encrassé û perte de charge filtre neuf) est compris entre 100 et 500 mb, ou plus avantageusement compris entre 300 et 400 mb.

Pour une moyenne de 350 mb de perte de charge, la quantité de MES bloquées sur le filtre ou la cartouche filtrante est d'environ 75 10 mg de MES. Pour 350 mb et 75 mg MES /1 retenues dans la cellule de détection, le débit entrée est passé de 1700 100 litres /heure à environ 900 100 litres /heure.

Avec une moyenne de débit d'alimentation de 1300 litres/heure et une accumulation de MES de 75 mg, il faut une fuite moyenne de 5 mg/1 et il faut 15 litres de volume traversier, soit une détection au bout d'environ 41 secondes.

Ces données démontrent ainsi la rapidité du test et sa fiabilité, car le principe de la détection est basé sur l'accumulation des MES sur le filtre ou la cartouche filtrante.

Claims (13)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de contrôle de l'intégrité de membranes de filtration à plaques ou tubes ou de modules membranaires de filtration à plaques ou tubes (2) dans une installation de traitement d'eaux usées (1) comprenant les étapes consistant à : - faire circuler de l'eau filtrée au travers d'un système amovible (3) de détection de fuites en matières en suspension (MES), ledit système amovible de détection de fuites contenant un moyen de filtration (9), et - à détecter la présence éventuelle d'une fuite des membranes ou des modules membranaires de filtration (2) par colmatage du moyen de filtration (9) du système amovible de détection de fuites (3).
2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de filtration (9) du système amovible de détection de fuites (3) contient un papier filtre ou une cartouche filtrante, avantageusement présentant une porosité comprise entre 1 et 100 m, avantageusement entre 5 et 25 m.
3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit colmatage est détecté par changement de coloration du moyen de filtration (9) du système amovible de détection de fuites, par augmentation de perte de charge en amont du moyen de filtration (9) du système amovible de détection de fuites, ou par diminution du débit d'eau passant au travers du moyen de filtration (9) du système amovible de détection de fuites.
4. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le contrôle de l'intégrité des membranes ou des modules membranaires de filtration est opéré pendant la filtration des eaux usées, avantageusement en début de cycle d'aspiration des eaux usées au travers des membranes ou des modules membranaires de filtration.
5. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble des étapes du procédé sont gérées de manière entièrement automatique à l'aide d'un système de commande central de type automate ou ordinateur.
6. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la circulation de l'eau filtrée au travers du système amovible de détection de fuites est assurée par l'ouverture d'une électrovanne (11) commandée par ledit système de commande central.
7. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite électrovanne (11) est ouverte par ledit système de commande central pendant les 3 premières minutes, avantageusement pendant la première minute, suivant le début de la filtration des eaux usées au travers des membranes ou des modules membranaires de filtration.
8. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le système de commande central émet un signal d' alarme lors de la détection de la présence d'une fuite des membranes de filtration ou des modules membranaires de filtration.
9. 9. Dispositif de contrôle (3) de l'intégrité de membranes de filtration à plaques ou tubes ou de modules membranaires de filtration à plaques ou tubes (2) dans une installation de traitement d'eaux usées (1) comprenant, à la sortie des membranes ou des modules membranaires de filtration (2), avantageusement en dérivation, un système amovible de détection de fuites en matières en suspension (MES) de l'eau filtrée, ledit système amovible de détection de fuites contenant un moyen de filtration (9).
10. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le moyen de filtration (9) du système amovible de détection de fuites contient un papier filtre ou une cartouche filtrante, avantageusement présentant une porosité comprise entre 1 et 100 m, avantageusement entre 5 et 25 m.
11. 11. Dispositif selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que le système amovible de détection de fuites contient une sonde optique.
12. 12. Dispositif selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que le système amovible de détection de fuites contient, en amont du moyen de filtration (9), un capteur de pression ou un débitmètre.
13. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un système de commande central, de type automate ou ordinateur, qui gère de manière entièrement automatique la détection de fuites en matières en suspension (MES) de l'eau filtrée.