Stratégies efficaces de traitement de l'eau pour refroidir les tours

Les tours de refroidissement sont essentielles à de nombreux systèmes industriels et CVC, car elles assurent l'évacuation efficace de la chaleur résiduelle. Cependant, elles sont confrontées à des défis majeurs, notamment la formation de calcaire, les besoins élevés en purge et la formation de biofilms et d'algues. Résoudre efficacement ces problèmes est essentiel pour maintenir l'efficacité, la longévité et la conformité environnementale du système. Dans cet article, nous explorons ces défis et concluons par une étude de cas convaincante réalisée au Central Pacific Plaza d'Honolulu, à Hawaï, où des solutions innovantes ont redéfini le fonctionnement des tours de refroidissement.

Les dangers du calcaire sur les échangeurs de chaleur et les surfaces des tours

Le calcaire, un problème courant mais redoutable dans l'exploitation des tours de refroidissement, est principalement composé de carbonate de calcium (CaCO3). Il se forme suite au processus d'évaporation dans les tours de refroidissement, laissant des minéraux cristalliser à la surface. Ce problème n'est pas un simple inconvénient mineur, mais un risque opérationnel majeur aux conséquences considérables.

Impact de l'accumulation de calcaire :

• Efficacité réduite du transfert de chaleur : Le calcaire agit comme une couche isolante sur les échangeurs de chaleur et les surfaces des tours. Cet effet isolant entrave le processus de transfert de chaleur, forçant le système pour travailler plus dur pour obtenir l’effet de refroidissement souhaité, ce qui entraîne une augmentation de la consommation d’énergie et des coûts d’exploitation plus élevés.

• Usure accélérée des équipements : La présence de calcaire peut accélérer l'usure des composants des tours de refroidissement. Elle provoque une corrosion sous le tartre et peut entraîner des fuites et endommager des pièces critiques du système, comme les pompes et les canalisations.

• Augmentation des coûts d'exploitation : Les pertes d'efficacité engendrées par l'accumulation de calcaire se traduisent par des factures d'énergie plus élevées. De plus, les coûts liés à la réparation ou au remplacement des équipements endommagés peuvent être considérables.

• Diminution de la durée de vie du système : L'accumulation constante de calcaire peut réduire la durée de vie de la tour de refroidissement et des équipements associés. Un entretien régulier pour éliminer le calcaire peut atténuer ce problème, mais il entraîne également des coûts de main-d'œuvre et d'arrêt supplémentaires.

Stratégies d’atténuation :

• Traitement à base de sel : Réduit la teneur en calcium et en magnésium de l'eau, limitant ainsi la formation de calcaire.

• Gestion du pH et des produits chimiques : Un contrôle approprié du pH et l’utilisation d’inhibiteurs de tartre aident à prévenir les dépôts de calcaire.

• Entretien de routine : Un nettoyage et un détartrage réguliers prolongent la durée de vie et l’efficacité des systèmes de refroidissement.

Gérer efficacement les niveaux de purge

La purge des tours de refroidissement est un processus crucial pour maintenir la qualité de l'eau et prévenir l'accumulation de solides dissous et d'impuretés. Cependant, une gestion efficace des niveaux de purge est essentielle pour garantir la durabilité environnementale, économiser l'eau et réduire les coûts d'exploitation.

Comprendre la nécessité de la purge :

• Concentration de solides dissous : À mesure que l'eau s'évapore dans une tour de refroidissement, les minéraux et les impuretés qu'elle contient se concentrent. Sans une purge adéquate, ces concentrations peuvent atteindre des niveaux favorisant la formation de tartre, la corrosion et la croissance biologique.

• Maintien de la qualité de l’eau : une purge régulière permet de maintenir la qualité de l’eau dans la tour de refroidissement, garantissant ainsi un fonctionnement efficace et sûr du système.

• Gaspillage d’eau : une purge excessive entraîne un gaspillage d’eau important, ce qui est non seulement coûteux mais également non durable sur le plan environnemental, en particulier dans les régions où l’eau est rare.

• Coûts opérationnels accrus : une purge plus fréquente signifie qu’une plus grande quantité d’eau d’appoint est nécessaire, ainsi qu’une utilisation accrue de produits chimiques pour traiter la nouvelle eau, ce qui entraîne des coûts opérationnels plus élevés.

• Impact environnemental : Le rejet des eaux de purge peut avoir des impacts environnementaux, en particulier si l’eau contient des niveaux élevés de produits chimiques et de minéraux.

Stratégies pour une gestion efficace des purges :

• Systèmes de contrôle automatisés : L’installation de systèmes de contrôle automatisés mesurant la conductivité ou la teneur totale en solides dissous (TDS) dans l’eau de refroidissement permet d’optimiser le calendrier et l’étendue des purges. Ces systèmes permettent de déterminer précisément le moment où une purge est nécessaire, réduisant ainsi le gaspillage d’eau.
• Augmentation des cycles de concentration : En augmentant les cycles de concentration (ratio de solides dissous dans l'eau de purge par rapport à l'eau d'appoint), les exploitants peuvent réduire la fréquence des purges tout en préservant la qualité de l'eau. Cela nécessite une surveillance rigoureuse pour éviter l'entartrage et la corrosion.
• Techniques de traitement de l'eau : L'utilisation de technologies avancées de traitement de l'eau permet des cycles de concentration plus élevés. Par exemple, l'osmose inverse ou les systèmes de filtration latérale peuvent éliminer les impuretés de l'eau de refroidissement, réduisant ainsi la fréquence des purges.
• Réutilisation de l’eau de purge : L’exploration des possibilités de réutilisation de l’eau de purge dans d’autres applications au sein de l’installation, telles que l’irrigation ou la chasse d’eau des toilettes, peut réduire considérablement le gaspillage d’eau.
• Optimisation du traitement chimique : l’utilisation efficace de produits chimiques peut aider à contrôler l’entartrage, la corrosion et la croissance biologique à des cycles de concentration plus élevés, réduisant ainsi le besoin de purges fréquentes.

Prévenir l'accumulation de biofilm et d'algues

L'accumulation de biofilms et d'algues dans les tours de refroidissement pose des défis majeurs pour leur exploitation et leur maintenance. Ces proliférations microbiennes réduisent non seulement l'efficacité du système, mais présentent également des risques pour la santé. Il est donc crucial de comprendre et de mettre en œuvre des stratégies efficaces pour prévenir leur accumulation.

Comprendre les risques du biofilm et des algues :

• Efficacité réduite : Le biofilm et les algues peuvent obstruer les canalisations et réduire l'efficacité du transfert de chaleur de la tour de refroidissement. Cette inefficacité entraîne consommation d'énergie plus élevée et les coûts opérationnels.

• Corrosion : les biofilms peuvent induire et accélérer la corrosion sur les surfaces métalliques, entraînant une détérioration de l’équipement et une défaillance potentielle du système.

• Risques pour la santé : Certains types de biofilms peuvent héberger des bactéries nocives comme la légionelle, ce qui pose risques graves pour la santé aux personnes exposées aux aérosols de la tour de refroidissement.

• Besoins de maintenance accrus : les systèmes contenant un biofilm et des algues importants nécessitent un nettoyage plus fréquent et plus intensif, ce qui entraîne une augmentation des temps d'arrêt et des coûts de maintenance.

Stratégies de prévention et de contrôle :

• Nettoyage et entretien réguliers : Un nettoyage physique régulier de la tour de refroidissement, en particulier dans les zones sujettes à l’eau stagnante, est essentiel pour prévenir la croissance du biofilm et des algues.

• Biocides : Les traitements chimiques à base de biocides sont efficaces pour contrôler la croissance microbienne. Il est important d'utiliser ces produits chimiques avec prudence et dans le respect des réglementations environnementales.

• Traitement aux rayons ultraviolets (UV) : traitement aux rayons UV Il peut s'agir d'une alternative non chimique pour contrôler la croissance microbienne. Il agit en endommageant l'ADN des micro-organismes, les rendant incapables de se reproduire.

• Systèmes de surveillance automatisés : la mise en œuvre de systèmes automatisés pour surveiller les paramètres de qualité de l’eau tels que le pH, la température et les niveaux de nutriments peut aider à la détection précoce et au contrôle du biofilm et des algues.

• Optimisation du débit d'eau : Assurer un débit d'eau optimal et prévenir les zones de stagnation dans la tour de refroidissement peut réduire le risque de formation de biofilm et d'algues.

• Filtration latérale : L’utilisation de la filtration latérale permet d’éliminer les particules et les nutriments de l’eau qui, autrement, alimenteraient le biofilm et la croissance des algues.

• Modification de la chimie de l'eau : Ajuster la chimie de l'eau pour rendre l'environnement moins propice au biofilm et aux algues peut s'avérer efficace. Cela peut inclure un ajustement du pH ou la modification d'autres paramètres chimiques.

• Contrôle environnemental : Réduire l’exposition au soleil et contrôler la température ambiante autour de la tour de refroidissement peut aider à limiter la croissance des algues, car ce sont des facteurs clés de leur prolifération.

Étude de cas : Central Pacific Plaza, Honolulu, Hawaï

Pour illustrer ces stratégies, examinons le bâtiment de la banque Central Pacific Plaza. Auparavant dépendant de produits chimiques pour contrôler le calcaire, la corrosion et la croissance biologique, l'établissement a cherché une solution plus durable. Il a mis en place une unité HydroFLOW® personnalisée de 14 pouces, utilisant la technologie Hydropath pour traiter l'eau de ses deux cellules de 300 tonnes et de son système de refroidissement de 75 tonnes.

Sur une période d'évaluation de 90 jours :

• Réduction des produits chimiques : les produits chimiques antitartres et anticorrosifs ont été abandonnés, tandis que l’utilisation de biocides a été réduite de 85 %.
• Efficacité opérationnelle : Le calcaire et la corrosion ont été contrôlés efficacement et les niveaux de bactéries ont chuté de façon spectaculaire, passant de 100 000 UFC à 1 000 UFC.
• Conservation de l'eau : la purge a été réduite de 50 % et les niveaux de conductivité sont restés stables, indiquant une utilisation et une qualité efficaces de l'eau.

Conclusion

En conclusion, cet article de blog met en lumière les défis majeurs rencontrés dans l'exploitation des tours de refroidissement : la formation de calcaire, la gestion des purges et l'accumulation de biofilms et d'algues. Il aborde différentes stratégies pour résoudre ces problèmes, soulignant l'importance de solutions innovantes et durables. L'étude de cas de Central Pacific Plaza démontre l'efficacité remarquable de la technologie HydroFLOW® pour surmonter ces défis. En réduisant la dépendance aux produits chimiques et en améliorant l'efficacité opérationnelle, cette étude de cas sert de modèle pour les avancées futures dans la gestion des tours de refroidissement, offrant des perspectives précieuses à ceux qui recherchent des solutions écologiques et rentables dans des environnements similaires.