Tours aéro-réfrigérantes: évolution de la
réglementation et meilleure prise en compte de l’impact
environnemental
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Les intervenants
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Dalila CHERRAD
Ingénieur Traitement des Eaux ESIP
Directrice Marketing Europe ICL Water Solutions
Représentante du Syprodeau
Bernard BECHOFF
Responsable Commercial OZONIA France
Représentant du Siet
Introduction
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Les tours de refroidissement par dispersion d’eau dans un flux d’air sont utilisées dans le tertiaire, l’industrie, pour certains process et pour la climatisation.
Ces installations doivent évacuer d’importantes quantités de chaleur.
Différents phénomènes peuvent affecter ces équipements, réduire leur rendement et leur longévité.
Ils peuvent également entraîner un risque pour la santé humaine et avoir un impact environnemental
Le contexte
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Rubrique 2921 concerne toute installation assurant une fonction de
refroidissement par refroidissement évaporatif et en mettant en oeuvre de manière
continue ou intermittente le procédé de dispersion d’eau dans un flux d’air : IRDEFA
(Installations de Refroidissement par Dispersion d’Eau dans un Flux d’Air)
Arrêtés du 14 Décembre 2013:
Le Ministère de l’Environnement a décidé de revoir les Arrêtés ministériels du
13/12/2004 pour tenir compte des retours d’expériences sur l’application de ces
textes et de l’évolution des connaissances, techniques/technologies sur la gestion du
risque légionelle avec une prise en compte des impacts environnementaux
Problèmes rencontrés
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Less water quality Decrease in system performance Lower cooling capacity by reduction of heat transfer Plant malfunction due to blockage of pipes Reduction of system lifetime and damage of system High operational costs and energy consumption
Corrosion
Entartrage
Developpement
Micro-organismes
Encrassement
Impact des Dépôts
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Impact Coût Energie vs epaisseur du dépôt
Augmentation du coût energétique en %
Epaisseur du dépôt en mm
0
20
40
60
80
100
0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50
Biofilm CaPO4 CaCO3
Objectifs du Traitement de l’eau
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Assurer une qualité d’eau d’appoint constante
Limiter les dépôts, corrosion, biofilms dans les systèmes
Protection contre la légionnelle
Prolonger la durée de vie des installations
Limiter l’impact environnemental ex: dans les purges limiter la DCO, Métaux…
Diminuer les coûts de maintenance
Les solutions
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Dispersant
AntiTartre
Biocide
Anti Corrosion
Un programme de traitement optimal
= Combinaison &
Compatibilité de différentes technologies
Les solutions
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Optimiser/limiter l’impact environnemental des rejets
Les solutions
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Les solutions
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Dispersant
AntiTartre
Biocide
Anti Corrosion
Un programme de traitement optimal
= Combinaison &
Compatibilité de différentes technologies
1. L’entartrage
- Par déminéralisation de l’eau sur résines ou par osmose
inverse,
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1. L’entartrage
- Par décarbonatation à la chaux ou à la soude qui combine à
la fois l’abaissement du TH, du TAC et la clarification de l’eau.
Ce dernier traitement en particulier peut être appliqué sur une partie du débit du
circuit, souvent avec utilisation de soude ou de carbonate de soude pour abaisser la dureté permanente de l’eau et, par l’effet de co-précipation, retenir
la silice et les matières en suspension de l’eau en circulation.
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3. Développement de matières en suspension
provenant du contact avec le flux d’air
Une tour de refroidissement se comporte comme un laveur d’air : les matières
en suspension entraînées dans le flux d’air vont passer dans l‘eau et risquent, si
elles se déposent, de dégrader l’échange thermique et de conduire à des
corrosions sous dépôts.
L’utilisation de produits dispersants empêche les dépôts dans les zones de faible
circulation, qui sont ensuite évacués par les purges du circuit.
L’installation d’une unité de filtration
sur sable sur une partie dérivée du
circuit, usuellement de 2 à 10 % du
débit circulatoire, est pertinente pour maintenir une bonne qualité de l’eau
en circulation tout en limitant le débit
des purges.
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4.2. Les réacteurs à lampes UV
Les lampes UV inactivent les bactéries sous
forme sporulée ou non, les rotavirus et
poliovirus, les légionnelles et les protozoaires
tels que les kystes de Crytosporidium.
Le dimensionnement de l’équipement est
fonction de la transmittance de l’eau et du
débit d’eau à traiter. Un dispositif de
nettoyage automatique des lampes est
recommandé pour éliminer à intervalles
réguliers les salissures qui se forment sur le
quartz des lampes.
4 . Développement de micro-organismes
(bactéries dont légionnelles, algues)
Pour les installations de petite taille, on traitera le débit total. Pour les circuits avec
filtration dérivée, le traitement de désinfection UV interviendra sur l’eau filtrée,
dont la transmittance plus élevée que celle de l’eau du circuit favorise l’action
du rayonnement UV.
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Traitement d’eau à l’ozone
Tuyauterie d’évents d’ozone
Production et injection d’ozone
Tour de dégazage
Vanne de dégazage
Purge
Echangeurs
Appoint
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4.3. l’Ozone L’ozone dispose d’un pouvoir virulicide et bactéricide élevé; c’est un oxydant puissant de la matière organique. Il détruit le biofilm des surfaces en contact avec l’eau, ce qui conduit
à un meilleur échange thermique. Se décomposant en oxygène, L’ozone n’introduit aucune minéralisation dans l’eau du circuit. Lorsque le traitement à l’ozone est appliqué et que des
produits inhibiteurs de corrosion et d’entartrage sont conservés, les produits devront être compatibles avec l’ozone. L’ozone s’utilise à faible dose dans cette application (de l’ordre du dixième de gramme par m3).
L’ozone est produit sur site, à partir d’oxygène ou d’air sec. Il est injecté dans l’eau par l’intermédiaire d’une pompe d’eau motrice de faible débit. L’eau ozonée concentrée est introduite dans l’eau du circuit
au refoulement des pompes de circulation et/ou dans le bassin d’eau froide.
Développement de micro-organismes
(bactéries dont légionnelles, algues)
17 17
0.004 0.008 0.012 0.016 0.020
Croissance souhaitée
Croissance possible
Pas de croissance
Ozone concentration (mg/l)
Valeur basée sur des tests effectués avec de l’eau pure
l’ozone est efficace à très faible dosage
18 18
Décomposition de l’ Ozone dans l’eau pure
1
10
100
1000
10000
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
Water Temperature [°C]
Half
-lif
e t
ime
[m
in]
19 19
Utilisation de l’ozone : Comparaison économique
20 20
Exemple d’application
Caractéristiques de la tour:
Volume du circuit 4 000 m3
Débit de circulation 21 000 m3/h
Différence de Température 10
C
Td2bit d’eau évaporée 210 m3/h
Programme Type Produits Ozone seul
Concentration factor 3 10
Débit de purge (m3/h) 105 23
Débit d’appoint (m3/h) 315 238
Economies :
Consommation d’eau - Appoint ($0.06 m3) $40 471.00 / an
- Purge ($0.1 m3) $67 452.00 / an
Economie sur la consommation de produit - Inhibiteur à 25 ppm $115 000.00 / an
- Biocides $100 000.00 / an
- Dispersant $50 000.00 / an
Economies de maintenance $20 000.00 / an
Economies totales $342 923.00 / an
Les avantages complémentaires de l’ozone
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Economie d’énergie due à l’amélioration du coefficient de transfert
thermique du fait de l’élimination du biofilm des surfaces d’échange
Il s’agit là de l’intérêt le plus grand pour utiliser l’ozone dans le traitement des
tours aéroréfrigérantes.
Il en résulte une diminution de la température de pincement sur les
échangeurs.
A titre d’exemple, une réduction de 3
C de la température d’eau qui résulte
donc d’un meilleur échange thermique conduit à une économie d’énergie
de 1%.
Il faut également prendre en compte la simplification qui résulte de la
moindre consommation de produits chimiques.
Un plan de surveillance doit être établi afin de s’assurer que le traitement est appliqué conformément à ce qui a été défini.
Le traitement d’eau d’un circuit de refroidissement a pour but essentiel de maintenir les surfaces d’échange aussi propres que possible et donc de préserver l’installation des risques de corrosion, d’entartrage, d’encrassement et des risques microbiologiques.
Les traitements chimiques et physiques mis en place doivent également tenir compte des contraintes techniques du site et des obligations règlementaires.
Conclusion
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Merci pour votre attention
Guide Syprodeau Disponible sur demande auprès du Syprodeau
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Textes de référence
• Décret no 2013-1205 du 14 décembre 2013 modifiant la nomenclature
des installations classées
• Arrêté du 14 décembre 2013 relatif aux prescriptions générales
applicables aux installations relevant du régime de l’enregistrement au
titre de la rubrique no 2921 de la nomenclature des installations classées
pour la protection de l’environnement.
• Arrêté du 14 décembre 2013 relatif aux prescriptions générales
applicables aux installations relevant du régime de la déclaration au titre
de la rubrique no 2921 de la nomenclature des installations classées pour
la protection de l’environnement.
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