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

6 6

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

7 7

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

8 8

Dispersant

AntiTartre

Biocide

Anti Corrosion

Un programme de traitement optimal

= Combinaison &

Compatibilité de différentes technologies

Les solutions

9 9

Optimiser/limiter l’impact environnemental des rejets

Les solutions

10 10

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.

13

13

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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