ÉTUDE DU RECYCLAGE DU RETENTAT DANS LA STATION DE DESSALEMENT MEMBRANAIRE EATIT DE SOUK AHRAS

Abstract

This Master's thesis presents a quantitative study of the effect of retentate stream recycling in the E.A.T.I.T reverse osmosis desalination station of Souk-Ahras (Algeria), with a capacity of 3,900 m³/day per block. The studied system is a two-stage process comprising two reverse osmosis units (RO1 and RO2) connected in series, treating brackish groundwater with an initial TDS of 1,624.46 mg/L. The study is based on the ion-by-ion mass balance method, applied to eight ionic species (Na⁺, Cl⁻, Mg²⁺, NO₃⁻, Ca²⁺, SO₄²⁻, HCO₃⁻, Mn²⁺) for four distinct operating scenarios: operation without recycling (reference), recycling of the first-stage retentate (R3), recycling of the second-stage retentate (R5), and combined recycling (R3 + R5). Results demonstrate that R3 recycling increases feed TDS by +40.3% and osmotic pressure by +12.9%, with a high scaling risk from calcium and magnesium ions. R5 recycling offers the best technico-economic compromise, achieving 18% savings in raw water with moderate ionic concentration impact. ------------------------------------------------------------------- تقدِّم هذه المذكرة لنيل شهادة الماستر دراسةً كمِّيةً لأثر إعادة تدوير تيارات الرَّشح المركَّز في محطة تحلية المياه بتقنية التناضح العكسي E.A.T.I.T بسوق أهراس (الجزائر)، ذات الطاقة الإنتاجية البالغة 3900 م³/يوم للوحدة الواحدة. يتكوَّن النظام المدروس من منظومة ثنائية المرحلة، تضمُّ وحدتَي تناضح عكسي OI1 وOI2 مُوصَّلتَين على التسلسل، تعالجان مياهاً جوفيةً مالحةً ذات تركيز كلي للأملاح المذابة (TDS) يبلغ 1624,46 ملغ/ل في الحالة الابتدائية. تستند الدراسة إلى منهجية توازن الكتلة أيوناً بأيون، مُطبَّقةً على ثماني أنواع أيونية Na⁺، Cl⁻، Mg²⁺، NO₃⁻، Ca²⁺، SO₄²⁻، HCO₃⁻، Mn²⁺، وذلك لأربعة سيناريوهات تشغيلية مختلفة: التشغيل دون إعادة تدوير (الحالة المرجعية)، وإعادة تدوير الرَّشح المركَّز من المرحلة الأولى (R3)، وإعادة تدوير الرَّشح المركَّز من المرحلة الثانية (R5)، وإعادة التدوير المشتركة(R3 + R5). وتُبيِّن النتائج أن إعادة تدوير R3 تُفضي إلى ارتفاع TDS في مياه التغذية بنسبة 40,3%، وزيادة في الضغط الأسموزي بمقدار 12,9%، مع مخاطر ترسُّب عالية بفعل أيوني الكالسيوم والمغنيسيوم. أمَّا إعادة تدوير R5، فتُمثِّل الحلَّ الأمثل من الناحيتين التقنية والاقتصادية، إذ تُحقِّق توفيراً في المياه الخام يصل إلى 18%، مع تأثير معتدل على تركيزات الأيونات. ---------------------------------------------------------------- Ce mémoire de Master porte sur l'étude quantitative de l'effet du recyclage des courants de rétention dans la station de dessalement par osmose inverse E.A.T.I.T de Souk-Ahras (Algérie), d'une capacité de 3 900 m³/j par bloc. Le système étudié est un procédé bi-étage comprenant deux unités d'osmose inverse (OI1 et OI2) montées en série, traitant une eau souterraine saumâtre de TDS initial égal à 1 624,46 mg/L. L'étude repose sur la méthode du bilan de matière ion par ion, appliquée à huit espèces ioniques (Na⁺, Cl⁻, Mg²⁺, NO₃⁻, Ca²⁺, SO₄²⁻, HCO₃⁻, Mn²⁺) pour quatre scénarios opératoires distincts : le fonctionnement sans recyclage (référence), le recyclage du rétentat du premier étage (R3), le recyclage du rétentat du second étage (R5), et le recyclage combiné (R3 + R5). Les résultats montrent que le recyclage de R3 entraîne une augmentation du TDS d'alimentation de +40,3 % et une élévation de la pression osmotique de +12,9 %, avec un risque élevé d'entartrage par les ions calcium et magnésium. Le recyclage de R5, en revanche, représente le meilleur compromis technico-économique, permettant une économie de 18 % en eau brute avec un impact modéré sur les concentrations ioniques. Le recyclage combiné R3 + R5 maximise l'économie en eau brute (−58 %) mais induit une complexité opératoire et des risques d'entartrage accrus. Dans tous les scénarios, le rendement de rétention membranaire demeure constant (91 % pour les ions divalents, 75–85 % pour les ions à rétention partielle), confirmant que le recyclage affecte uniquement les concentrations absolues sans altérer l'efficacité intrinsèque des membranes.