Le système de concentration à membrane céramique rotative PORVOO sépare les eaux usées diluées issues de l'émaillage en deux flux utiles : de l'eau de process réutilisable et de l'émail concentré pouvant être réintroduit directement dans le processus d'émaillage.
Plusieurs disques à membrane céramique tournant à faible vitesse fonctionnent à l'intérieur d'une cuve sous pression. La pression positive du côté alimentation et l'extraction assistée par vide du côté perméat créent une pression transmembranaire totale de 3 à 4 bars.
Ce procédé est également communément appelé « récupération de l'émail », et cette même technologie de membrane céramique rotative s'applique tout autant à la récupération de la barbotine et de l'engobe dans la production de carrelages et d'appareils sanitaires.
Les eaux usées de glaçage types, contenant environ 0,5 % en poids de matières solides, peuvent être concentrées à 15-30 % en poids sans ajout de coagulants, de floculants ou d'adjuvants de filtration.
Principaux avantages
- Récupération du vernis en vue de sa réutilisation directe dans la production
- Produire de l'eau de process réutilisable
- Pas de gâteau de filtration évacué
- Pas de coagulants ni de floculants pendant la concentration
- Rétrolavage automatique en ligne
- Revêtements de membrane sélectionnables jusqu'à 5 nm
- Capacité adaptée à chaque ligne de production
Cessez de traiter les glaçures de grande valeur comme des boues résiduaires
Les eaux usées issues de l'émaillage sont généralement produites lors du lavage des broyeurs à boulets, du fonctionnement des cabines de pulvérisation, du nettoyage des équipements et du rinçage de la chaîne d'émaillage.
Dans un procédé classique de traitement des eaux usées, ce flux dilué est mélangé à des produits chimiques de traitement, soumis à une décantation, puis transformé en boues. Des matières premières précieuses pour la fabrication des glaçures sont ainsi perdues, tandis que l'usine doit supporter les coûts liés au dosage des produits chimiques, au traitement des boues, au pressage par filtre-presse et à l'élimination des déchets.
Le système PORVOO révolutionne ce processus.
Au lieu de considérer la glaçure comme un contaminant, ce procédé concentre les particules solides en suspension de la glaçure pour en faire un flux de matière pompable. Une fois la concentration souhaitée atteinte, la glaçure récupérée peut être évacuée et réintroduite dans le processus de glaçage d'origine.
Le perméat peut être réutilisé comme eau de process dès lors que sa qualité répond aux exigences de l'opération de production prévue.
Deux flux récupérés à partir d'un seul flux d'eaux usées
Concentré de glaçure récupéré
Les eaux usées de glaçure diluées entrent dans le système avec une teneur en matières solides d'environ 0,5 % en poids.
L'eau traverse les membranes céramiques, tandis que les particules de glaçure restent à l'intérieur du réservoir de concentration. La concentration en matières solides augmente progressivement jusqu'à atteindre le niveau visé, compris entre 15 et 30 % en poids.
Le coulis concentré reste pompable. Il ne se transforme pas en gâteau de filtration sec et peut être réintroduit directement dans le processus de production de coulis correspondant.
Eau de process réutilisable
Le liquide qui traverse la membrane est recueilli par les canaux internes des disques en céramique, puis évacué par l'arbre rotatif creux.
Une partie du perméat passe à travers un filtre de finition dédié et est réutilisée pour le lavage à contre-courant automatique des membranes. Le perméat restant peut être réutilisé comme eau de process, conformément aux exigences de production de l'usine et aux critères de qualité de l'eau validés.
Fonctionnement du système
1. Alimentation directe en eaux usées de glaçage
Les eaux de lavage des broyeurs à boulets ou les effluents des cabines de peinture, collectés séparément, peuvent être acheminés directement vers le système.
Le processus de concentration ne nécessite ni coagulation, ni floculation, ni décantation chimique avant la filtration sur membrane.
2. Filtration à double pression
Les eaux usées issues de l'émaillage sont retenues dans une cuve sous pression positive contenant plusieurs disques à membrane en céramique.
Une pompe à vide indépendante crée une dépression du côté du perméat. La pression du côté de l'alimentation combinée au vide du côté du perméat génère une pression transmembranaire totale typique de 3 à 4 bars.
Cette différence de pression entraîne l'eau depuis l'extérieur de chaque disque membranaire vers ses canaux de perméat internes.
3. Rotation de la membrane à faible vitesse
Pendant leur fonctionnement, les disques à membrane en céramique tournent à faible vitesse.
La rotation permet de :
- Maintenir les particules solides de l'émail en suspension
- Répartissez uniformément le produit d'alimentation sur les surfaces des membranes
- Réduire les dépôts localisés de matières solides
- Maintenir des conditions de filtration plus stables
- Empêcher la formation prématurée d'une couche superficielle épaisse
4. Séparation par membrane « outside-in »
Le fluide d'alimentation reste à l'extérieur des disques à membrane en céramique.
L'eau et les composants dont la taille est inférieure à celle de la couche de séparation sélectionnée traversent la membrane. Les particules de glaçure retenues restent dans la cuve et s'y concentrent progressivement.
Le perméat s'écoule à travers la structure de support poreuse vers les canaux de drainage internes, puis s'échappe par l'arbre creux.
5. Rétrolavage automatique en ligne
Une partie du perméat est filtrée à l'aide d'un filtre dédié, puis réutilisée comme milieu de lavage à contre-courant.
Le lavage à contre-courant a lieu pendant le fonctionnement ; il consiste à inverser le sens du flux à travers la membrane afin d'éliminer les dépôts présents à la surface et dans les pores de celle-ci.
Les cycles de lavage à contre-courant peuvent être programmés sur place. Un déclenchement automatique basé sur la pression différentielle ou le débit est disponible en option de commande personnalisée.
6. Rejet de concentré
Le système fonctionne comme un concentrateur par lots.
Lorsque la coulis atteint la concentration en matières sèches requise, le matériau concentré est évacué et réintroduit dans le processus de coulisage correspondant.
Pourquoi des membranes en céramique ?
Les disques à membrane sont constitués d'un support en céramique recouvert d'une couche de séparation à revêtement nanométrique.
Le support en céramique présente une taille de pores nominale d'environ 2,0 µm. Différents revêtements de membrane peuvent être choisis en fonction du matériau d'alimentation, de l'objectif de séparation et de la qualité requise du perméat, avec des tailles de pores disponibles allant jusqu'à 5 nm.
Cette structure à membrane configurable permet au système d'équilibrer :
- Rétention des particules
- Qualité du perméat
- Filtration flux
- Performances en matière de concentration
- Exigences en matière de nettoyage
Les essais d'alimentation permettent de déterminer le revêtement de membrane et les conditions de fonctionnement adaptés à chaque application.
Pas de gâteau de filtration — Concentration au lieu de déshydratation
Ce système n'est pas un filtre-presse et n'est pas conçu pour produire un gâteau sec.
Son objectif est d'éliminer l'eau tout en conservant les matières solides dans un concentré fluide et pompable.
| Résultat du processus | Traitement conventionnel des boues | Concentration par membrane à PORVOO |
|---|---|---|
| Objectif principal | Traitement des eaux usées et élimination des boues | Récupération et concentration des matières |
| Dosage des produits chimiques | Généralement exigé | Pas de coagulants ni de floculants pendant la concentration |
| Un rendement solide | Boues déshydratées ou gâteau de filtration | Concentré pompable |
| Récupération de l'émail | Généralement éliminés sous forme de boues mixtes | Retour au processus de vitrage |
| Débit d'eau | Nécessite un traitement avant réutilisation | Perméat pouvant être réutilisé comme eau de process |
| Nettoyage des membranes | Non applicable | Rétrolavage automatique en ligne du perméat |
| Mode de fonctionnement | Plusieurs étapes de traitement | Concentration par lots intégrée |
Applications validées de récupération de glaçure
Eau de lavage du broyeur à boulets
Récupérer les matières solides résiduelles de la glaçure issues du lavage des broyeurs à billes, au lieu de les acheminer vers le réseau général de traitement des eaux usées et des boues.
Eaux usées provenant des cabines de peinture
Recueillir les projections de glaçure et les eaux de lavage provenant des zones d'application de la glaçure afin de les réintroduire dans le processus de glaçage approprié.
Eau de nettoyage Glaze-Line
Récupérer les matières solides issues des glaçures contenues dans les eaux de nettoyage des équipements et des chaînes de production, collectées séparément.
Les différentes formulations d’engobe, les différentes couleurs et les différents flux d’eaux usées doivent rester séparés lorsque le concentré récupéré est destiné à être réutilisé directement dans la production.
Applications autres que la récupération des glaçures
Ce même principe de concentration peut être appliqué à d'autres flux d'eaux usées industrielles à l'aide d'équipements distincts et spécifiques.
Ces flux ne doivent pas être mélangés aux eaux usées de glaçage destinées à la récupération des matières.
Eaux usées issues du polissage de la céramique
Éliminer les eaux réutilisables et réduire le volume acheminé vers les processus classiques de traitement chimique, de sédimentation et de pressage par filtre.
Eaux usées industrielles à forte teneur en matières solides
Procéder à une préconcentration des matières en suspension avant tout processus existant de traitement des eaux usées ou des boues.
Eaux usées visqueuses issues de l'industrie agroalimentaire
Parmi les applications potentielles, on peut citer les eaux usées contenant des matières en suspension collantes ou difficiles à filtrer.
Les applications dans le secteur agroalimentaire nécessitent des essais sur les matières premières ainsi qu'une validation spécifique à chaque projet concernant les matériaux en contact avec les produits, la conception hygiénique, les procédures de nettoyage et les exigences de process.
Autres suspensions de procédures
Le système peut être configuré pour d'autres applications de concentration dont l'objectif est de récupérer de l'eau, de réduire le volume des eaux usées ou de retenir des matières en suspension de valeur.
La compatibilité doit être vérifiée par une caractérisation de l'aliment et des essais de filtration.
Réduire la charge pesant sur les stations d'épuration conventionnelles
Pour les flux d'eaux usées dont le concentré ne peut pas être réintroduit dans le circuit de production, le système peut être installé en amont du processus de traitement classique.
Le système à membranes extrait d'abord l'eau réutilisable et réduit le volume des eaux usées pour obtenir un concentré de plus petit volume.
Seul le flux concentré pénètre alors :
- Dosage des produits chimiques et floculation
- Sédimentation
- Pressage sur filtre
- Traitement ou élimination des boues
Cela réduit le volume hydraulique traité par les équipements en aval et permet au système de traitement des eaux usées existant de se concentrer sur un débit plus faible et plus concentré.
Rétrolavage automatique et nettoyage en place (CIP) périodique
Le lavage à contre-courant automatique du perméat réduit la fréquence des nettoyages de routine des membranes et contribue à maintenir les performances de filtration pendant le fonctionnement.
Le système standard permet de programmer le cycle de lavage à contre-courant sur place. Une automatisation personnalisée peut déclencher le lavage à contre-courant en fonction de la pression différentielle, du débit de perméat ou d'autres conditions de fonctionnement.
Un nettoyage périodique à l'acide périodique reste nécessaire pour rétablir les performances de la membrane lorsque cela s'avère nécessaire.
Dans la configuration standard, les opérateurs préparent la solution de nettoyage acide et lancent le cycle de nettoyage. La préparation et le contrôle automatisés du CIP peuvent être proposés en option sur mesure.
Il convient donc de qualifier ce système de « à rinçage automatique », et non de « sans entretien ».
Caractéristiques techniques
| Paramètres | Description standard |
|---|---|
| Type de produit | Système de concentration à membrane céramique rotative |
| Utilisation principale | Concentration et récupération des eaux usées issues de la glaçure |
| Mode de fonctionnement | Concentration par lots |
| Membrane configuration | Disques à membrane en céramique multiples tournant à faible vitesse |
| Configuration du navire | Cuve de filtration à pression positive |
| Extraction du perméat | Pompe à vide autonome |
| Filtration direction | De l'extérieur vers l'intérieur |
| TMP totale typique | 3 à 4 mesures |
| Taille des pores du support en céramique | Environ 2,0 µm |
| Couche de séparation | Membrane à revêtement nanométrique sélectionnable |
| Taille de pore la plus fine disponible | Jusqu'à 5 nm |
| Teneur typique en matières solides de la pâte de glaçure | Environ 0,5 % en poids de % |
| Teneur en matières solides du concentré visée | 15–30 % en poids. % |
| Forme concentrée | Concentré de glaçure fluide et pompable |
| Médium de lavage à contre-courant | Perméat purifié |
| Contrôle du lavage à contre-courant | Cycles programmables sur site |
| Commande personnalisée du lavage à contre-courant | Déclenchement basé sur la pression différentielle ou le débit |
| Nettoyage périodique de la membrane | Acide CIP |
| Fonctionnement CIP standard | Préparé et lancé par l'opérateur |
| Capacité de traitement | Adapté aux caractéristiques des aliments pour animaux et au volume de production |
| Additifs de fabrication | Pas de coagulants, de floculants ni d'adjuvants de filtration pendant la concentration |
Les performances réelles dépendent de la composition du fluide d'alimentation, de sa viscosité, de sa température, de la distribution granulométrique, du revêtement de membrane choisi et de la concentration cible.
Ingénierie système et personnalisation
Chaque système est configuré en fonction du processus du client, et non pas uniquement en fonction du débit nominal.
PORVOO évalue :
- Source des eaux usées
- Volume d'alimentation quotidien et horaire
- Concentration initiale en matières solides
- Teneur en matières solides du concentré visée
- Répartition granulométrique
- Viscosité et température de l'alimentation
- Qualité requise du perméat
- Parcours prévu pour la réutilisation des concentrés
- Surface de membrane requise
- Stratégie de contrôle du lavage à contre-courant
- Services disponibles
- Espace d'installation
- Exigences en matière d'automatisation
Des essais pilotes ou des essais sur échantillons peuvent s'avérer nécessaires pour les nouveaux matériaux et les applications à haute viscosité.
Questions fréquemment posées
Le système produit-il un gâteau de filtration ?
Non. Le système produit un concentré fluide plutôt qu’un gâteau de filtration évacué et déshydraté.
La glaçure récupérée peut-elle être réutilisée directement ?
Oui. Lorsque les eaux usées issues du glaçage sont collectées séparément et conservées au sein du flux de formulation ou de production correspondant, le concentré peut être réintroduit directement dans le processus de glaçage.
Faut-il utiliser des floculants ou des coagulants ?
Aucun coagulant, floculant ou adjuvant de filtration n'est ajouté au cours du processus de concentration par membrane.
Un nettoyage périodique à l'acide périodique est nécessaire pour l'entretien des membranes et ne doit pas être confondu avec le dosage de produits chimiques dans les eaux usées.
Comment la membrane est-elle nettoyée pendant son fonctionnement ?
Lors du lavage à contre-courant en ligne, le perméat purifié est automatiquement renvoyé à travers la membrane. La durée standard du lavage à contre-courant peut être programmée sur place.
Le nettoyage manuel est-il totalement supprimé ?
Le lavage manuel régulier de la surface des membranes est réduit grâce au lavage à contre-courant en ligne. Toutefois, le nettoyage en place (CIP) à l'acide périodique nécessite, dans la configuration standard, une préparation et un lancement par l'opérateur.
Le perméat peut-il être réutilisé ?
Oui, le perméat peut être réutilisé comme eau de process dès lors que sa qualité, telle qu'elle a été mesurée, répond aux exigences de l'opération prévue.
Peut-on mélanger différents flux d'eaux usées ?
Les différents flux doivent faire l'objet d'une collecte distincte et être traités par des systèmes dédiés.
Les eaux usées issues du glaçage destinées à la récupération directe du glaçage ne doivent pas être mélangées aux eaux usées issues du polissage, aux eaux usées domestiques ou à des flux industriels sans rapport avec ce processus.
Le système est-il capable de traiter les eaux usées issues de l'industrie agroalimentaire ?
Sous réserve d'analyses des aliments pour animaux et de la validation de la conception hygiénique, des matériaux en contact avec le produit, des exigences en matière de nettoyage et de l'utilisation prévue des flux récupérés.
Ce système est-il uniquement destiné à la récupération des glaçures, ou permet-il également de traiter les barbotines et les engobes ?
R : La technologie des membranes céramiques rotatives ne se limite pas aux glaçures. Elle offre des performances tout aussi satisfaisantes pour la récupération des barbotines (barbotines de coulage) et des engobes, puisque le mécanisme de séparation repose sur la taille des particules et la gestion de la viscosité plutôt que sur la composition chimique spécifique des matériaux. De nombreux clients désignent cette application de manière générale sous le terme de « récupération de glaçure » pour l’ensemble de leurs lignes de glaçage, de coulage en barbotine et d’engobe.
Comment détermine-t-on la capacité du système ?
La capacité et la surface de membrane sont dimensionnées en fonction des caractéristiques du flux d'alimentation, du volume quotidien d'eaux usées, de la concentration visée et de la durée de traitement requise.
Récupérez les matières pour lesquelles vous avez déjà payé
Les eaux usées issues de l'émaillage ne doivent pas nécessairement devenir des boues à éliminer.
PORVOO peut mettre en place un système rotatif de concentration à membranes céramiques qui permet de récupérer l'émail en vue de sa réutilisation dans la production, de réutiliser l'eau pour les opérations appropriées de l'usine et de réduire la dépendance vis-à-vis du traitement chimique classique des boues.
Pour évaluer votre application, veuillez fournir les informations suivantes :
- Source des eaux usées
- Volume quotidien d'eaux usées
- Concentration actuelle en matières solides
- Teneur en matières solides du concentré visée
- Type de glaçure ou autres matières en suspension
- Qualité requise de l'eau de process
- Espace d'installation disponible et raccordements aux réseaux
