Traitement des eaux de refroidissement : Installations de refroidissement

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RÉSUMÉ

La gestion de l'activité traitement des eaux industrielles est souvent confiée à des techniciens ou ingénieurs qui sont plongés sans préparation dans un domaine où les risques sont multiples. Par ailleurs, il est communément accepté que le traitement des eaux de refroidissement fasse partie des activités sensibles pour chaque industriel car son impact économique positif ou négatif est largement supérieur à la dépense associée. La prudence doit donc gouverner les choix, la confiance faite au traiteur d'eau doit être justifiée. Cet article fournit les clefs d'une bonne étude et d'une saine gestion d'un circuit en abordant : la qualité de l'eau d'appoint et de son prétraitement, les caractéristiques des circuits de refroidissement, la description des problèmes rencontrés et les différentes solutions pour les résoudre, le choix d'une offre de traitement en insistant sur la qualité de l'expert local du traiteur d'eaux qui doit être un moteur de progrès.

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Auteur(s)

Daniel BILLON-LANFRAY : Consultant

INTRODUCTION

Le traitement des eaux de refroidissement au carrefour de la chimie, de la biologie, de la physique a été profondément modifié au cours des dix dernières années par :

la réglementation sur le traitement de la légionelle ;
la réglementation Reach et la directive biocide n^o 528/2012 du 22 mai 2012 ;
l'obligation faite aux industriels d'optimiser leur consommation d'eau ;
le développement des techniques membranaires ;
la découverte de nouveaux inhibiteurs d'entartrages et de corrosion ;
la mise au point de technologies de gestion des traitements fiables, peu coûteuses et réactives.

Les années à venir verront se mettre en place dès 2015 de nouvelles réglementations sur les rejets de produits nocifs pour l'environnement auxquelles il conviendra de s'adapter.

Des solutions techniques basées sur la biologie sont en cours d'évaluation, elles pourraient remplacer des solutions de référence.

Les objectifs de ce document seront d'apporter au lecteur les bases scientifiques et le vocabulaire lui permettant :

de comprendre les causes des déséquilibres préjudiciables au rendement des installations de refroidissement et à leur pérennité ;
de connaître les solutions proposées qui mettent en œuvre des produits chimiques, des technologies d'ingénierie ;
de maîtriser un programme de suivi ;
d'être un partenaire critique et adulte des sociétés de traitement des eaux qui assurent la prestation du traitement des eaux de refroidissement.

Il sera évoqué le traitement des eaux d'appoint de surface ou de forage, mais aussi celui de l'eau de mer qui va connaître, dans le futur, un développement important.

Le traitement des eaux de refroidissement s'inscrit dans les cadres plus larges de la gestion des énergies, des économies d'eaux, du traitement des eaux résiduaires.

Hormis les aspects quantifiables propres aux traitements proposés, la proximité et la qualité du suivi réalisé influence le choix de la société qui assurera le traitement. Dans bien des cas, le choix dépend de la compétence de l'ingénieur local plus que de la taille de la société de traitement des eaux.

Le choix de la solution « traitement des eaux » ne peut être considéré que comme un compromis entre l'économie, la performance technique, la performance environnementale et la compétence de l'expert local. Il n'y a pas de solution unique, le bon choix est la solution sur-mesure qui saura hiérarchiser les objectifs adaptés à la stratégie de l'entreprise, à son environnement réglementaire, géographique et humain.

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MOTS-CLÉS

Traitement des eaux circuits de refroidissement chimie Agroalimentaire sidérurgie Corrosion biologie

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

Version courante de sept. 2019 par Daniel BILLON-LANFRAY

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-w9003

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Fonction d'un circuit de refroidissement et optimisation énergétique

3. Installations de refroidissement

Un circuit de refroidissement est destiné à extraire l'énergie excédentaire d'un procédé et à la dissiper dans le milieu naturel.

Il existe trois types de circuits de refroidissement :

– Les circuits ouverts, dits à « passage direct » dans lesquels la totalité de l'eau pompée est rejetée dans le milieu naturel après utilisation comme fluide récupérateur de calories.

Ce type est celui le plus utilisé en bord de mer.

– Les circuits complètement fermés où l'évaporation est nulle. Les pertes sont accidentelles, l'appoint faible. C'est le principe du radiateur de voiture. Le refroidissement de l'eau du circuit s'effectue grâce à un échangeur refroidi par de l'eau ou par de l'air.

– Les circuits semi-ouverts : c'est le type de circuit qui concerne la majorité des installations industrielles. L'eau stockée dans un bassin est recirculée par l'intermédiaire de pompes de circulation à travers les échangeurs eau-liquide à refroidir où elle s'y réchauffe. En arrivant au sommet d'une tour de refroidissement, elle est dispersée sous forme de fines gouttelettes dans des packings en polymère où elle rencontre un courant ascendant d'air qui en favorise l'évaporation d'une partie et assure son refroidissement à son arrivée dans le bassin. Et le cycle est renouvelé (figure 4).
L'évaporation doit être compensée par un appoint afin de maintenir le volume constant. L'évaporation d'eau pure laisse les sels dissous dans l'eau de circulation, ce qui se traduit par une augmentation de la salinité de celle-ci par rapport à l'eau d'appoint.

Cette augmentation de salinité se concrétise par une nouvelle notion : le rapport de concentration qui est égal à la salinité de l'eau du circuit divisée par la salinité de l'eau d'appoint.

Le calcul du rapport de concentration optimal constitue le préalable à la définition du traitement de l'eau d'un circuit de refroidissement donné.

Quel que soit le rapport de concentration, il est nécessaire de prévoir une purge dite « continue », afin de limiter la salinité de l'eau de circulation à un niveau compatible avec l'absence d'entartrage, de corrosion et de développement bactérien.

Les moyens d'évaluer le bon rapport de concentration seront donnés dans le dernier chapitre...