Technologie de traitement de l'eau en plusieurs étapes pour les eaux usées industrielles très colmatantes. Elle combine l'adoucissement chimique à pH élevé, la filtration, l’échange d’ions, et l'osmose inverse pour atteindre une récupération élevée de l'eau dans les secteurs de l'énergie, de l'exploitation minière et de l'automobile.
Vue d'ensemble
Fonctionnement d'Opus™
Opus est une technologie exclusive conçue pour traiter les eaux usées à fort indice de colmatage/entartrage dans les secteurs de l'énergie et de la chimie, de l’exploitation minière, de l’automobile et d’autres applications industrielles, tout en atteignant une récupération élevée de l'eau. Il s'agit d'une technologie multiprocédés intégrant l'adoucissement chimique, la clarification lamellaire, la filtration média, l'adoucissement par échange d'ions, la filtration sur cartouche et l’osmose inverse (OI) à pH élevé comme technologie de base. Au besoin, des procédés unitaires, tels que le dégazage en amont, sont utilisés en option pour une application spécifique.
Les procédés de prétraitement de l'eau sont conçus pour réduire la dureté, ainsi que la teneur en métaux et matières en suspension dans l'eau brute, afin de protéger les membranes d'OI. Le pH élevé augmente la solubilité de la silice et des matières organiques pour atténuer le colmatage des membranes d'OI et améliorer l'élimination du bore.
Principales étapes de traitement d’un système Opus :
- Pour les applications eaux usées à forte alcalinité, un dégazage CoStrip™ résistant au colmatage peut être fourni en option pour acidifier et éliminer l'alcalinité, afin de réduire les coûts d'exploitation liés à l'élimination des boues et à la consommation de produits chimiques alcalins dans le procédé d'adoucissement chimique en aval. CoStrip élimine également les gaz problématiques tels que le sulfure d'hydrogène et les composés BTEX pour sécuriser le fonctionnement, atténuer la corrosion et améliorer la longévité des membranes en aval.
- L’eau dégazée est ensuite adoucie grâce à un procédé multi-étapes utilisant Multiflo™ de Veolia, une technologie exclusive d'adoucissement chimique et d'épaississement à grande vitesse qui fonctionne à pH élevé pour précipiter la dureté et les métaux sous forme de solides cristallisés. Ces solides denses sont éliminés dans une zone de décantation sur plaques lamellaires et ils sont épaissis, générant un flux de boues dont la teneur en solides est comprise entre 6 et 10 % en poids. Les boues épaissies peuvent être déshydratées par un système de filtre-presse en option avant leur mise en décharge comme déchets non dangereux.
- L’eau adoucie par le procédé Multiflo est ensuite traitée par filtration média afin d'éliminer les matières en suspension résiduelles.
- L'adoucissement par échange d'ions sur une résine cationique faiblement acide (weak acid cation, WAC) est ensuite utilisé pour réduire encore la dureté et atteindre des concentrations plus faibles de métaux. L'adoucissement par échange d'ions se fait sur résine WAC sous forme sodium, sans correction de pH. Ce procédé supprime le risque d'entartrage des membranes d'osmose inverse à l'étape suivante.
- Cette eau prétraitée, toujours à pH élevé, traverse un préfiltre à cartouche. Puis une pression est appliquée au filtrat pour qu'il traverse les membranes du procédé d'osmose inverse. Celles-ci fonctionnent à pH élevé, en mode OI simple ou double passe, et permettent de réduire les teneurs en solides dissous totaux, silice, bore et matières organiques. Le fonctionnement de l'OI à pH élevé, associé à un prétraitement robuste, contrôle efficacement le colmatage d'origine biologique, organique et particulaire, évite l'entartrage et accroît le taux de rejet des solides dissous totaux, de la silice, du bore et des matières organiques présents dans l'eau d'entrée.
Ce procédé en plusieurs étapes assure une récupération élevée de l'eau et produit une eau de haute qualité qui peut être réutilisée ou rejetée dans un cours d'eau.
Opus™ II
Opus II apporte une amélioration au procédé de filtration, en remplaçant l'étape de filtration multi-média par l’ultrafiltration sur membrane céramique (CUF). Fonctionnant en flux croisé pour l'élimination des huiles résiduelles libres et des matières en suspension, le système CUF est un procédé de filtration supérieur, qui produit un filtrat de meilleure qualité que la filtration multi-média. Les avantages du procédé CUF incluent un plus faible encombrement, une meilleure qualité de filtration, une diminution du risque de colmatage particulaire pour le procédé d'OI en aval, et une maintenance réduite des équipements en aval.
Les autres procédés unitaires utilisés dans la technologie Opus II sont les mêmes que dans la technologie Opus de première génération, à savoir :
- Dégazage optionnel CoStrip™, résistant au colmatage
- Adoucissement chimique Multiflo™
- Ultrafiltration sur membrane céramique (CUF)
- Adoucissement par échange d’ions sur résine sous forme sodium
- Osmose inverse à pH élevé
Caractéristiques et avantages
Intérêt environnemental
- Taux élevé de récupération de l'eau
- Faible volume de déchets
- Faible consommation d'énergie
- Compacité (en particulier avec la technologie OPUS II)
Robustesse et fiabilité
- Fonctionnement fiable avec un minimum de temps d'arrêt
- Tolérance aux variations de qualité de l'eau à traiter
- Contrôle efficace du colmatage dû aux matières organiques et aux particules
- Contrôle efficace de l'entartrage dû aux sels de calcium, à la silice et aux précipités métalliques
- Rejet de sels élevé : bore, silice et matières organiques
- Procédé avec nettoyage en place en continu
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Services
Contact
Veolia entend fournir des solutions technologiques qui, avant tout, protègent l'environnement. C'est exactement ce que fait la technologie Opus ; elle assure un prétraitement robuste pour un contrôle efficace du colmatage et de l'entartrage. D'où sa fiabilité à atteindre des taux élevés de récupération de l'eau tout en traitant des eaux usées difficiles provenant de diverses industries. Elle garantit que l'eau est épurée jusqu'à un niveau de qualité élevé, conforme à la réutilisation ou au rejet dans un cours d'eau.
John Korpiel, P.E.
Ingénieur principal chez Veolia Water Technologies
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FAQ sur Opus
Qu’est-ce que l’osmose inverse ?
L'osmose inverse est un procédé de purification de l'eau qui utilise une membrane semi-perméable pour éliminer les ions, les molécules et les plus grosses particules de l'eau. Elle est principalement employée pour le dessalement, le traitement des eaux usées et d'autres applications nécessitant une purification, une récupération et une réutilisation de l'eau. Classiquement, elle consiste à appliquer une pression à l'eau pour qu'elle passe au travers de la membrane, ce qui permet de séparer les polluants et l'eau propre.
Références
En 2011, cette grande compagnie pétrolière américaine a dû faire face à des contraintes de production liées aux limites imposées en matière de réinjection de l'eau produite. Elle avait besoin d'une solution pour traiter jusqu'à 50 000 barils par jour d'eau de production difficile, en visant une récupération élevée de l'eau et une injection minimale de déchets. Nous avons aidé notre client à concevoir, construire et exploiter une installation avancée de récupération d'eau utilisant la technologie Opus II. Le système a été conçu pour récupérer 90 % de l'eau et produire de l'eau adoucie pour la production de vapeur et de l'eau propre pour le rejet en surface.
Durant 11 années d'exploitation, l'installation a constamment respecté les strictes exigences du permis NPDES sur 100 contaminants. Elle a rejeté environ 50 millions de barils d'eau propre, ce qui a été bénéfique pour l'environnement dans une région où l'eau est rare, tout en permettant d'augmenter la capacité de production de pétrole.
Un fabricant de terres rares et de métaux devait étendre ses activités tout en poursuivant son engagement écoresponsable. Pour atteindre son objectif, il avait besoin d'une solution permettant de traiter les eaux usées de son procédé et l'eau des puits, en visant une récupération élevée de l'eau et zéro rejet d'eaux usées. Pour aider notre client, nous avons donc conçu et construit une nouvelle installation de traitement de l'eau utilisant la technologie Opus, et combinant l'adoucissement chimique à grande vitesse, la filtration, l'échange d'ions et l'osmose inverse. Le système a été dimensionné pour traiter 3 785 litres par minute, permettant ainsi d'accroître la capacité de production.
Le système Opus a permis de récupérer plus de 93 % de l'eau, produisant ainsi de l'eau propre réutilisable dans le procédé et la production d'énergie. Le flux concentré, après traitement supplémentaire, a été utilisé dans l'usine de chlore-alcali, contribuant ainsi à l'absence de rejet d'eaux usées. La réutilisation des constituants de l'eau en vue de réduire les coûts de produits chimiques a encore amélioré la durabilité du projet.
