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Applications de l'ozone Eau des tours de refroidissement

L'eau des tours de refroidissement requiert un traitement intensif. Lors du traitement de l'eau des tours de refroidissement, trois principaux facteurs peuvent être contrôlés [44,45]:

- La corrosion des tuyaux et des unités d'échange de chaleur
- L'entartrage des tuyaux et (principalement) dans les échangeurs de chaleur
- Un développement microbiologique (bactérie, algue)

Ces trois aspects ne peuvent pas être considérés séparément. Par exemple, une valeur plus faible du pH peut empêcher l'entartrage mais augmenter la corrosion du métal. Au moyen d'un traitement à l'ozone, tous ces aspects peuvent être contrôlés collectivement, sans addition supplémentaire de produits chimiques.

Les techniques de traitement conventionnelles sont principalement des applications de biocides chimiques, d'inhibiteurs de corrosion et d'inhibiteurs de tartre. L'ozone est une alternative fiable qui contrôle les facteurs mentionnés ci-dessus [45].
Cette page montre les généralités sur l'ozonation pour le tartre, la corrosion et les polluants microbiologiques dans l'eau des tours de refroidissement.

Entartrage

Le tartre forme avec les ions calcium et magnésium, des dépôts sur les systèmes de refroidissement. Ceci entraîne la formation d'une substance, qui forme une couche d'isolation sur les échangeurs de chaleur. Ceci influence négativement le transport de chaleur. Par conséquence à la perte d'eau par évaporation, les concentrations en sel dans l'eau augmentent. Ce procédé est appelé l'épaississement. A un certain point, le taux de saturation de ces sels est atteint, entraînant leur précipitation. Ceci limite le nombre de fois que l'eau peut être recyclée.
Le facteur d'épaississement N est une mesure de l'augmentation des concentrations en sels et en ions dans l'eau de refroidissement. Ainsi, il indique le nombre de fois que l'eau requiert un rafraîchissement, afin d'empêcher la précipitation des sels.

Un bio film peut également être formé par le système de refroidissement de l'eau, entraînant l'accumulation des microorganismes, tels que les algues. Un bio film prend les ions qui forment normalement les micro cristaux, qui augmentent l'entartrage. A terme, les matières organiques et inorganiques s'épaissiront.
Le traitement à l'ozone limite l'entartrage. L'ozone est un désinfectant qui décompose le bio film, empêchant les ions de s'y attacher. Ceci cause une diminution de la formation de tartre. Même l'eau avec une forte teneur en solides dissous pourra alors être recyclée, entraînant une diminution des rejets des eaux de refroidissement.
La seule condition sous laquelle ce système fonctionne, est que des petites concentrations résiduelles d'ozone doivent rester dans l'eau de refroidissement, pour empêcher un développement microbiologique qui favorise l'entartrage.

Corrosion

Tous les matériaux ont une durée de vie limitée. La longueur de cette durée de vie dépend de la nature du matériel et des conditions environnementales. La première méthode de prévention de la corrosion est le choix du matériel le plus tenace et une construction solide du système de refroidissement. Une fois que le système de refroidissement de l'eau est en fonctionnement, la corrosion peut être empêchée par la modification de la qualité de l'eau. En pratique, ceci est atteint par un ajustement de pH et une modification de la concentration en solides dissous. Lorsque ces mesures ne fournissent pas le résultat souhaité, les inhibiteurs de corrosion peuvent être ajoutés à l'eau de refroidissement. Cependant, les inhibiteurs de corrosion sont assez chers, à cause de la surveillance qu'ils demandent pour garantir l'action de la mesure.

Une autre méthode pour empêcher la corrosion est l'application d'ozone. La corrosion est principalement causée par des microorganismes, qui favorisent les conditions de la corrosion [66]. L'ozone limite le développement microbiologique. L'ozone forme également un certain courant électrique qui se produit dans l'eau. Ce courant permet aux métaux de former un film passif empêchant la corrosion sur les matériaux. Un film oxydant de passivation est trouvé sur l'acier inoxydable et l'aluminium. Ce film peut seulement être formé à un certain débit d'eau et sur certains types de matériaux.
Diverses expériences ont montré que la corrosion diminue toujours lorsque l'ozone est appliqué, généralement pour plus de 50%.

Un peu d'ozone est requis pour former un film empêchant la corrosion sur le métaux. De fortes doses d'ozone peuvent corroder certains métaux. En pratique, environ 0,1 g/m3 d'ozone est dosé pour la recirculation d'eau. L'ozone qui ne réagit pas avec la matière organique, se décompose en oxygène. Il n'y aura pas de résidus toxiques.

Développement microbiologique

On ne peut empêcher le développement microbiologique dans les systèmes d'eau. Ceci est parce que nous utilisons toujours de l'eau et de l'air qui contiennent des bactéries. Lors des procédés, les bactéries peuvent entrer dans l'eau.
L'ozone est un désinfectant plus puissant que les autres produits chimiques. L'ozone est le désinfectant le plus efficace pour la désactivation de la bactérie de la légionellose. Généralement, on ne peut épaissir l'eau dans les préparations de traitement organiques plus de trois à cinq fois. Ceci signifie que pour 1000 litres d'approvisionnement d'eau, au moins 200 litres seront évacués (20%).

Lorsque l'ozone est utilisé pour le traitement de l'eau; l'eau peut être épaissie plus de 5 fois. Ceci signifie que pour 1000 litres d'eau, pas plus de 200 litres seront évacués. En pratique, l'eau peut être épaissie environ 20 fois. C'est-à-dire que pour chaque 1000 litres d'eau, pas plus de 50 litres sont évacués dans les eaux usées. Seules les pertes dues à l'évaporation et aux éclaboussures seront compensées par de l'eau fraîche dans ce cas.

Applications et mesures

L'application d'ozone dans le traitement de l'eau de refroidissement est une bonne option pour le contrôle de la qualité de l'eau. L'ozone mène à l'économie de:

- agents antitartre et anticorrosion
- dosages acides
- l'utilisation d'eau
- coûts de stockage et de transport de biocides chimiques
- la capacité de la pompe (transfert de chaleur plus efficace; plus faible utilisation d'énergie; rendement d'échange de chaleur plus élevé)

L'application de l'ozone peut seulement être fait de manière appropriés lorsque certains facteurs sont pris en compte:

- La qualité de l'eau; une eau d'alimentation des tours de refroidissement qui est dure ou a un taux élevé en COD est moins adaptée à un traitement à l'ozone
- Le temps durant lequel l'ozone reste dans le système. La demi-vie de l'ozone est généralement moins de 10 minutes dans les tours de refroidissement. Pour obtenir une concentration résiduelle significative en ozone, la concentration primaire en ozone doit être suffisante.
- La température de l'eau de refroidissement. La solubilité de l'ozone et la demi-vie de l'ozone diminuent à des températures de l'eau de refroidissement plus élevées. Ceci limite la température de l'eau de refroidissement pour une application adéquate de l'ozonation. La limite est généralement une température de l'eau de refroidissement de 45 oC.
- Le choix des matériaux. Le matériel qui compose la tour de refroidissement doit être résistant à l'ozone.

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