Diagnostic de modules d’ultrafiltration usagés

Les campagnes visent à apprécier le vieillissement et la durée de vie résiduelle des modules et fibres, caractériser les dépôts, rechercher les causes de colmatage et évaluer l’efficacité des lavages. Les commandes préciseront les modules et prestations à examiner; au plus dix modules peuvent être testés simultanément pour les deux sites. Les quantités effectivement commandées ne sont pas fixées à l’avance.

Deux familles de modules sont décrites : IntegraTec MB 60, de 250 mm de diamètre et 1 680 mm de longueur, avec 2 260 fibres et 60 m² de surface filtrante par module; ALTEON I-XL 80, de 250 mm de diamètre et 1 900 mm de longueur, avec 2 575 fibres et 80 m² par module. Les membranes sont des fibres creuses en PES, seuil de coupure de 0,02 µm ou 150 000 Daltons.

Prise en charge et diagnostic des modules

Le démontage des modules est assuré par l’acheteur après test d’intégrité et lavage chloré des skids. Le titulaire fournit les bouchons, cartons, caisses, palettes, sangles et protections, assure le conditionnement, le chargement, le transport et le déchargement chez lui. Il adapte la préservation à la durée avant essais; si la mise en eau ne suffit pas, il décrit et met en œuvre une méthode de préservation complémentaire, avec son personnel et les coûts inclus aux prix correspondants. L’acheteur fournit et installe les modules neufs de remplacement.

Les examens des modules comprennent notamment :

• l’inspection visuelle externe du carter, de la résine et de l’empotage, puis l’examen interne après découpe, en parties haute et basse, avec repérage des défauts et des zones susceptibles d’être endommagées;
• le test d’intégrité, par exemple par injection d’air dans le module humide côté perméat et mesure de la chute de pression; protocole, conditions, pressions et courbe sont fournis pour chaque module;
• les essais hydrauliques sur banc pour mesurer débits de perméat, pressions et température, puis déterminer perméabilité, pression transmembranaire et pertes de charge. La pression transmembranaire peut couvrir 0 à 1,5 bar en filtration interne-externe et 0 à 2 bar en externe-interne, selon l’état des modules et les objectifs. La mesure frontale de perméabilité suit l’ordre interne-externe puis externe-interne;
• la récupération des eaux sales de contre-lavage en deux fractions — au moment où l’eau est visuellement la plus sale et sur le volume total — avec mesure des volumes et analyses minimales du fer, manganèse, silice, aluminium, turbidité, carbone organique total et matières en suspension;
• la détermination, selon une méthode proposée, de la répartition des zones de colmatage.

Examens des fibres et des dépôts

Les fibres sont récupérées sur les modules ouverts. Pour les essais, le candidat précise la constitution des échantillons représentatifs, les nombres de fibres et leurs emplacements de prélèvement, ainsi que leur préparation. Les analyses comprennent l’observation des surfaces interne et externe, l’examen de l’intérieur des sept canaux après découpe longitudinale et la recherche de zones de dégradation.

Le titulaire précise le nombre et l’emplacement des mini-modules confectionnés pour chaque module autopsié, les fibres retenues et les essais envisagés; l’empotage est mesuré, la surface active calculée et l’étanchéité vérifiée avant les mesures de perméabilité. Les essais de lavages sont proposés au minimum en triplicat, sur des fibres prélevées en haut, au milieu et en bas (3 × 3 mini-modules) : mesures de perméabilité à l’eau avant et après lavage à la soude puis à l’acide, aux concentrations appliquées en station; essais aux acides oxalique et ascorbique, avec concentrations discutées selon les résultats; et contact de 24 heures avec une solution de chlore à 100 ppm. Les conditions de contact respectent les préconisations du fabricant, les fibres sont rincées avant chaque mesure et les eaux de lavage acide et basique sont analysées pour le fer, l’aluminium et le carbone organique total.

S’ajoutent les mesures des propriétés mécaniques (force de rupture, allongement irréversible et pression d’éclatement, avec effectifs à préciser) et leur comparaison à des références de fibres neuves du même fournisseur; l’examen microscopique, dont microscopie électronique à balayage, et la caractérisation de l’abrasion; l’analyse des dépôts par pyrolyse GC/MS après isolement aux ultrasons et leur caractérisation métallographique, notamment par diffraction X ou microscopie. L’évolution de la structure chimique de la membrane est étudiée selon une méthode explicitée par le candidat, pouvant s’appuyer sur l’IRTF et la chromatographie d’exclusion stérique; l’interprétation recherche les causes possibles en tenant compte des conditions d’exploitation et des autres résultats.

Des diagnostics complémentaires peuvent être proposés au titre d’une PSE; ils peuvent être retenus ou non à la signature selon le bénéfice argumenté.

Livrables et fin de prestation

Le titulaire fournit un planning type de toutes les étapes, détaille dans son offre les protocoles, matériels et délais de réalisation des essais, et établit un compte rendu à la fin de chaque étape. L’acheteur peut assister aux essais, sur la base d’un plan des manipulations en fonction du temps, et demander des échanges intermédiaires.

Chaque campagne donne lieu à un dossier comprenant les références des skids et modules, leur historique et contexte, les événements hydrauliques ou chimiques pertinents, les dates et conditions analytiques, les comptes rendus, observations, schémas et photographies. Le rapport interprète les résultats, conclut sur les causes probables d’anomalies ou de colmatage et formule des préconisations d’emploi, d’exploitation et d’optimisation des lavages. Une restitution des conclusions est organisée; les observations reçues sont prises en compte dans le rapport final. En fin de prestation, le titulaire assure à ses frais la gestion et l’élimination des modules diagnostiqués, en privilégiant autant que possible des procédés respectueux de l’environnement, dont le recyclage des matériaux.