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Études
Assainissement
TSM1/2 2023 - Page(s) 27-39

Traitement des effluents de désulfuration des gaz d’échappement des navires de transport maritime par filtration membranaire

Treatment of exhaust gaz washwater from maritime transportation vessels by membrane filtration

Résumé

En 2020, la concentration en oxyde de soufre autorisée dans les fumées de gaz d’échappement des bateaux de la marine marchande a été réduite d’un facteur 7 par l’Organisation maritime internationale. Pour satisfaire ces nouvelles normes de rejet atmosphérique, les armateurs ont adapté leurs navires et des systèmes de désulfuration des gaz d’échappement ont été installés. Ces unités couplent, d’une part, un procédé d’absorption gaz-liquide pour l’épuration du gaz et, d’autre part, un procédé membranaire pour le traitement des eaux de lavage. L’objectif de la présente étude est d’optimiser ce procédé membranaire. Des membranes d’ultrafiltration multitubulaires en carbure de silicium sont utilisées. La filtration est réalisée à flux constant avec l’application de rétrolavage à intervalle régulier. Les effluents à traiter proviennent directement des navires maritimes étudiés et, après caractérisation de chacun d’eux, ils ont été classifiés comme des fluides à fort ou à faible pouvoir colmatant pour la membrane. Les paramètres opératoires de filtration appliqués varient en fonction des propriétés du fluide. L’influence des paramètres de rétrolavage : fréquence, durée et/ou mode d’injection sur les performances de filtration et de rétention de la membrane est également étudiée. Ainsi il est montré que l’application d’action de décolmatage rapide (inférieur à 5 secondes), et sous pression (3 bars) permet de maintenir la filtration sur plusieurs heures. La réversibilité de la perméabilité est de l’ordre de 80 % et d’importants taux de récupération en eau, supérieurs à 75 %, sont obtenus en fonction du flux de perméat appliqué. En matière de rétention, 100 % des particules en suspension et 80 % en métaux lourds sont éliminés, ce qui permet un rejet dans l’environnement.

Abstract

In 2020, the sulphur oxide concentration in marine plume rejection is reduced by a factor 7 by the International Maritime Organization. To stay within compliance with new regulation, shipowner adapted their vessels and installed exhaust gas cleaning systems (EGCS). This technology is composed of an absorption column for gas purification and a membrane process unit to treat the wastewater produced. Objectives of this paper are the membrane process optimization and the definition of sustainable filtration parameter. Silicon carbide multitubular membranes were used. Filtration was done at constant permeate flux with backflush action triggered in regular time. Effluent treated were directly sampled under real condition in container ships retrofitted with the scrubber technology. Feed waters were characterized and a classified regarding their impact on membranes. Three classes are defined as low, medium and high-fouling water which defined the filtration parameter applied. The impact backflush duration, frequency and injection mode were evaluated by studying the membrane performances and pollutant removal rate. Results obtained showed that usage of rapid backflush (lower than 5s) under pressure (3bars) can limit the membrane fouling and maintain the filtration over several hours. According to permeate flux, the permeability recovery after each backflush action was estimated around 80% with a permeate recovery rate higher to 75%. In addition, the removal rate was close to 100% in terms of suspended solid and around 80% for heavy metal from the beginning of the filtration. Thus, permeate water can be discharged in natural environment. 

Mots clés : transport maritime, colonne désulfuration, traitement des gaz d'échappement, ultrafiltration, membrane en carbure de silicium, rétrolavages
Keywords : marine scrubber washwater, exhaust gas cleaning systems, ultrafiltration, silicon carbide membrane, backwash, backpulse
https://doi.org/10.36904/202301027

1,2,4 Aix-Marseille Université – CNRS – École centrale de Marseille
3 CMA Ships

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