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Vérités cachées sur la filtration de l'eau des systèmes de refroidissement

De nombreux propriétaires et exploitants de tours de refroidissement et de systèmes de refroidissement sont tout à fait à l'aise de croire qu'ils exploitent un système d'alimentation en eau efficace et sûr - mais quel est leur degré de sécurité?

John Wilson de Amiad Water Systems UK discute de certaines des vérités cachées.

John Wilson responsable des ventes pour le Royaume-Uni et l'Irlande

Par John Wilson de Amiad Water Systems UK

De par leur nature, les systèmes de refroidissement peuvent subir une contamination considérable. Cela peut être dû à la présence de matières en suspension dans l'eau d'appoint, à l'action de récurage des tours de refroidissement ou à des fuites de processus qui favorisent l'activité microbienne.

Alors que les opérateurs souhaitent utiliser ce qu'ils pensent être une solution miracle, nous constatons régulièrement que les opérateurs se concentrent sur un seul aspect du régime de traitement de l'eau.

Ils ne se rendent pas compte que cela pourrait en fait aggraver la situation, comme le souligne soigneusement le propre conseil du Health & Safety Executive (HSE):

«Un programme de traitement de l'eau de refroidissement approprié doit être capable de contrôler non seulement les légionelles et toute autre activité microbienne, mais également la corrosion, la formation de tartre et l'encrassement, et comprend des mesures appropriées, telles qu'un nettoyage et une désinfection physiques réguliers, afin de maintenir la propreté du système. Ceci est très important car ces aspects sont souvent interdépendants et le fait de ne pas en maîtriser un entraînera souvent d'autres problèmes et augmentera le risque de légionellose. ”

En réalité, ce que nous voyons couramment, ce sont des installations de système de refroidissement qui se concentrent sur la conformité. Les opérateurs s’attaquent au problème avec des traitements chimiques poussés, convaincus que cela leur permettra de ne pas échouer les tests microbiologiques.

Plutôt que de considérer l'efficacité ou les implications de l'utilisation d'un système fortement contaminé, les techniques chimiques classiques utilisées peuvent impliquer l'ajout d'inhibiteurs pour contrôler la corrosion et la formation de tartre, de biocides pour contrôler la croissance microbienne et de dispersants pour contrôler l'encrassement.

Ici se trouvent les problèmes cachés et souvent ignorés de transfert d'énergie médiocre, de blocages et d'arrêts de système résultant d'une eau de refroidissement de mauvaise qualité en cours de circulation.

Pour lutter contre ces phénomènes, de nombreux exploitants se sentent en sécurité après avoir installé les technologies traditionnelles telles que la filtration en flux latéraux, dans laquelle un volume d'eau de refroidissement en recirculation passe dans une boucle en «flux latéral» afin d'éliminer ces contaminants de l'eau et de réduire ainsi globalement chargement de solides.

Il s’agit généralement de séparateurs cinétiques ou centrifuges, ou d’une autre technologie, tels que des filtres à tamis autonettoyants, des filtres à disque ou même des filtres à média classiques. En règle générale, ces systèmes sont ensuite combinés à un traitement chimique.

Filtration de l'eau du système de refroidissement

Illustration de solutions de filtration typiques utilisées dans les tours de refroidissement

En installant une solution de filtration en flux latéral, il est évident que la performance globale sera considérablement améliorée et que les produits chimiques fonctionneront plus efficacement. Cependant, nous devons bien comprendre les implications de ce qu’il ya dans l’eau de refroidissement avant de pouvoir mettre en place une solution de filtration de flux secondaire correcte.

En règle générale, lorsque vous examinez un système de refroidissement, vous constaterez que 80-90% des particules ont une taille inférieure à 10 micron et que ce sont ces particules qui sont à l'origine de la plupart des problèmes.

Dans la plupart des systèmes, l’eau de refroidissement du procédé passe par un système de tuyauterie puis, si une tour de refroidissement est présente, elle passe par la zone de refroidissement de la tour, ou par un refroidisseur ou un réchauffeur.

Maintenant, même dans les meilleurs systèmes, et la plupart ne rentrent pas dans cette catégorie, la tuyauterie sera en plastique, en acier, en acier inoxydable ou, comme dans de nombreux systèmes, en une combinaison des trois. Tous ces matériaux ont une chose en commun, leurs surfaces ne sont pas complètement lisses. Les plus grosses particules, ayant une plus grande surface, se rassemblent en une masse qui est balayée à travers le système par le flux d'eau.

Toutefois, si vous regardez au microscope, vous verrez des inclusions de surface et de la rugosité et c’est dans ces endroits mêmes que les plus petites particules, généralement inférieures au micron 5-6, s’apposeront. Ce que vous avez maintenant, ce sont des particules plus petites logées dans les tuyauteries et les surfaces de refroidissement du système.

Certains peuvent être tués par des produits chimiques, mais ils conservent leur position, se construisant souvent pour donner une surface de conduite interne lisse. C’est ce que nous appelons le biofilm, chose que tout opérateur connaîtra.

Et ça devient pire. En dessous de ce biofilm maintenant lisse, il reste une surface rugueuse qui est maintenant colonisée par des bactéries vivantes et c’est là que réside le problème. Non seulement ils sont protégés des produits chimiques, mais les bactéries se colonisent heureusement du fait qu’elles sont gardées au chaud et nourries de façon continue.

Là où un biofilm s'est formé, on peut s'attendre à des problèmes majeurs d'installations et d'équipements ainsi qu'à la stabilité du refroidissement et au risque accru d'enfreindre les lois HSE en vigueur.

La question est de savoir si nous filtrons à moins de 5 micron? Eh bien, pas nécessairement.

C'est là que vous devez effectuer une analyse significative de l'eau. Il est assez courant que les opérateurs effectuent de temps en temps un test de solides en suspension qui indique uniquement la quantité de particules solides que vous avez dans l'eau.

Ce que vous devez vraiment comprendre, c'est le volume de solides et la taille des particules présentes. Une distribution de la taille des particules (PSD) vous aidera à comprendre le volume de solides que vous avez dans l'eau de refroidissement.

Lorsque vous examinez un PSD, vous constaterez souvent qu’une proportion considérable des particules solides sont très petites et ont une taille aussi petite que 1 micron. Cependant, ce n'est pas seulement la taille des particules qui compte, mais le volume des particules.

Par exemple, vous constaterez peut-être que le nombre de particules <5 micron est très élevé, mais cela ne représente qu'une petite fraction du volume. Les graphiques suivants illustrent que lorsque près de 95% des particules ont une taille <10 micron, cela ne représente en réalité que moins de 10% du volume de particules.

par graphique en ML - Filtration de l&#39;eau du système de refroidissement

Diagramme PPMv - Filtration de l&#39;eau du système de refroidissement

Une filtration efficace des flux secondaires doit être basée sur la sélection de la technologie la plus appropriée pour l'application et sur la possibilité de supprimer efficacement le type de solides dans l'eau.

Voici une courte liste à prendre en compte lors du choix d'une filtration de flux latéral et des options disponibles:

  • Quelle est la nature des particules? Organique ou inorganique?
  • Quel niveau de filtration est vraiment nécessaire?
  • Combien d'espace est disponible?
  • Le site est-il sensible aux pertes d'eau?
  • Avez-vous besoin d'une filtration ininterrompue?
  • Quel serait le coût de la maintenance et l'impact sur l'exploitation?

Comme la plupart des types d'équipement, il existe un large choix de technologies parmi lesquelles chaque type a ses avantages et ses inconvénients. Le tableau ci-dessous fournit un guide sur les différentes options de filtration disponibles et sur leurs performances dans différentes applications.

Technologie de filtration Taille des particules enlevées Trace de pas OPEX Backwash / remplacements Applications
Filtres à sable traditionnels 20 micron Haute Haute Particules jusqu'à 20 micron, organiques et inorganiques
Filtres d'écran automatiques 10-800 micron Faible Faible Large gamme d'applications bonnes pour les solides indéformables
Séparateurs Centrifuges / Hydrocyclones > 100 micron Faible Faible L'élimination des grosses particules lourdes nécessite un fonctionnement constant
Filtres de disque automatiques 20-400 micron Moyen Faible Très bon pour les particules organiques
Filtres pour sacs et cartouches de consommables Au micron 0.1 Haute V. haute Débit limité à des débits plus faibles, convient aux installations de petite taille ou temporaires
Filtres de disque automatiques Au micron 1 Moyen Moyen Haute performance de filtration, faible remous par rapport aux filtres à sable

En conclusion, il faut mieux comprendre les implications d’une approche «rapide» de la tour de refroidissement et de la filtration de l’eau de refroidissement. Les opérateurs peuvent avoir l’impression d’avoir réussi la lutte biologique, mais le biofilm présent dans la tuyauterie, s’il n’est pas traité de manière approfondie, peut apparaître soudainement et causer des problèmes majeurs non seulement à un processus, mais de manière plus alarmante à la santé publique.

Le système de filtration de flux latéral le meilleur et le plus efficace est celui qui offre le meilleur retour sur investissement possible en améliorant l'efficacité de l'installation, en réduisant les coûts d'exploitation et de maintenance et, surtout, en répondant aux exigences HSE.

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