Bibliographie & annexes
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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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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 :
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la réglementation sur le traitement de la légionelle et son protocole de mise en œuvre ;
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la réglementation REACH et la directive biocide n° 528/2012 du 22 mai 2012 ;
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l’obligation faite aux industriels d’optimiser leur consommation d’eau ;
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le développement des techniques membranaires ;
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la découverte de nouveaux inhibiteurs d’entartrages et de corrosion ;
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le développement du monitoring de suivi du fonctionnement des circuits de refroidissement, des traitements et de leurs résultats.
Les années à venir verront se mettre en place de nouvelles réglementations sur les rejets de produits nocifs pour l’environnement auxquelles il conviendra de s’adapter. Les formulations d’inhibiteurs de corrosion, d’entartrage, de biocides sont élaborées avec des matières premières peu voire non toxiques pour l’homme et l’environnement. Le législateur a privilégié l’analyse de risque préalable, d’où découlent des actions de préventions qui évitent l’usage continu de produits chimiques dangereux. C’est l’analyse de la cause qui prévaut sur un traitement des conséquences basé sur la routine de son efficacité. L’inhibition de la formation du biofilm basée sur la répulsion des bactéries pour leurs supports constitue un sujet de recherches qui débouchera probablement sur des applications industrielles en particulier pour le traitement de l’eau de mer.
Les objectifs de cet article seront d’apporter au lecteur les bases scientifiques et le vocabulaire lui permettant :
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de comprendre les causes des déséquilibres préjudiciables au rendement des installations de refroidissement et à leur pérennité ;
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de connaître les solutions proposées qui mettent en œuvre des produits chimiques, des technologies d’ingénierie ;
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de maîtriser un programme de suivi ;
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d’être un partenaire critique et adulte des sociétés de traitement des eaux qui assurent la prestation du traitement des eaux de refroidissement.
Sera évoqué le traitement des eaux d’appoint de surface ou de forage. Le traitement de l’eau de mer sera également étudié, il constitue un sujet fondamental au Moyen-Orient, au Maghreb, en Espagne pour les industries chimiques, sidérurgiques, pétrolières.
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.
Si la présence de l’ingénieur en charge du suivi des installations reste encore pour quelques années indispensable, les systèmes de monitoring des installations, du suivi des résultats dont la fiabilité s’améliorent vont prendre le pas sur une présence quasi permanente coûteuse pour le client. L’intelligence artificielle va modifier le rôle des ingénieurs qui assurent le suivi des installations. Ils devront être capables d’interpréter des séries de données pour assurer l’optimisation des traitements et la protection des installations.
Le choix de la solution « traitement des eaux » reste un compromis entre l’économie, la performance technique, la performance environnementale, la compétence de l’expert local et la qualité du monitoring proposé.
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.
L'expertise technique et scientifique de référence
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- Version archivée 1 de août 2014 par Daniel BILLON-LANFRAY
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Les corrosions et leurs traitements
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7. Les dépôts minéraux et leurs traitements
L’entartrage est un dépôt qui se forme sur les surfaces d’échanges. En fonction des ions présents dans l’eau d’appoint (calcium, magnésium, sulfate, bicarbonate), de ceux pouvant être ajoutés par les traitements (phosphate), apportés par le procédé (oxalate, fluorure, baryum) ou bien issus de la corrosion (fer), nous observons des dépôts de carbonate de calcium, sulfate de calcium, sulfate de magnésium, phosphate tricalcique, phosphate de fer, hydroxyde ferrique, oxalate de calcium, fluorure de calcium ou sulfate de baryum (tableau 11). Les solubilités de ces sels sont très faibles et varient souvent en fonction du pH et de la température en fonction de la loi d’action de masse et des équilibres des différentes espèces.
Le produit de solubilité (qui est un nombre sans dimension propre à chaque sel) permet de calculer la solubilité exprimée en poids/volume compte tenu de la masse moléculaire de chaque sel. Il est facile ensuite de déterminer à partir de quelle concentration en anion ou en cation, il y a précipitation et donc de fixer les limites à ne pas dépasser ou bien celles à partir desquelles un inhibiteur de précipitation sera nécessaire. L’inhibiteur de précipitation ne fait que retarder la précipitation, il décale la précipitation de 1 à 3 log du produit de solubilité.
Ces dépôts se caractérisent tous par une faible conductibilité thermique contribuant à une diminution des performances d’échanges thermiques du circuit de refroidissement.
Ces dépôts ne peuvent se former qu’à deux conditions :
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que la limite de solubilité soit dépassée. Il y a sursaturation, c’est une information disponible dans la littérature ;
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que la vitesse de déposition soit suffisamment rapide pour que le dépôt adhère sur une surface d’échange. C’est l’aspect cinétique, plus difficile à quantifier.
La plupart des sels voient leurs solubilités dans l’eau augmenter avec la température sauf pour ce qui concerne le carbonate de calcium et le sulfate de calcium, ce qui explique que ces dépôts se formeront sur les parois les plus chaudes et non au sein de l’eau plus froide.
Pour ces deux sels, la sursaturation peut être obtenue de deux manières :
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augmentation de la concentration dans l’eau à température...
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Les dépôts minéraux et leurs traitements
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HELLIO (C.) - Advances in marine antifouling coatings and technologies. - Woodhead Publishing, ISBN 1 84569 386 8, p. 750.
-
(2) - LIU (D.) - Synthèse et caractérisation des inhibiteurs d’entartrage et de leurs mécanismes anti-entartrage. - Thèse doctorat, 26 sept. 2011.
-
(3) - MAUREL (A.) - Dessalement de l’eau de mer et des eaux saumâtres. - Éditions Tec et Doc Lavoisier.
-
(4) - AQUAPROX - Traitement des eaux de refroidissement. - Éditions Tec et Doc Lavoisier.
-
(5) - Mémento technique de l’eau. - Lavoisier, 2 volumes inséparables, 10e éd., vol. 2.
-
(6) - AUDISIO (S.) - Guide multimedia de la corrosion. - Laboratoire...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Tours de refroidissement http://www.picardie.developpement-durable.gouv.fr/…/GUIDECETIAT_cle6fa…
Produits de solubilités http://www.periodni.com/fr/constantes_du_produit_de_solubilite.html
Fiches de données de sécurité http://www.infodyne.fr/fr/reach/liste-des-phrases-de-risques-r.htm
Directive biocide http://www.developpement-durable.gouv.fr/IMG/pdf/20110405_MardiDGPR_Biocides.pdf http://www.ineris.fr/aida/consultation_document/102
Réglementation légionelles http://www.sante.gouv.fr/legionellose.html
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ISO 11731 (2017), Qualité de l’eau – Dénombrement des Legionella
ISO/TS 12869 (2019), Qualité...
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