10 Méthode de traitement externe

Les méthodes de traîtement
externe comprennent principalement

- La clarification
- L'adoucissement à chaux-soude
- La filtration
- L'adoucissement par échange ionique
- La décarbonation
- La désalcalinisation
- L'osmose inverse
- Le dégazage thermique
- Le polissage du condensat

NOTE: La clarification et l'adoucissement chimique sont rarement utilisés. Il devient =nécessaire lorsque l'eau brute vient d'une source naturelle, comme un cours d'Eau ou une nappe phréatique.

10.1 Filtration
Permet l'élimination des particules nuisible pouvant causer l'encrassement de la chaine de traîtement externe et même celui des chaudières. Le choix du système dépendra de la nature des éléments à retirer, des concentrations, et des débit de pointe requis de volume d'Eau à traiter.

- Filtration par gravité sur un lit de sable, d'anthracite
ou autre médias.
- Filtration à tamis ou à tambour (figure 10-02)
- Filtration à cartouche ou sac filtrants (figure 10-03)
- Filtre à pression (figure 10-04)

L'adoucissement par échangeurs d'ions permet d'éliminer presque totalement les sel de dureté (clacium et magnésium) responsable de l'entartage.

NOTE: La surface des billes est poreuses et permet la pénétration de l'eau sous la surface. Plus de 90 % de l'échange ionique se produisent à l'intérieur de la structure des billes.

10.2.2
Régénération de l'adoucisseur.
Le processus d'échange d'ions produit graduellement la saturation des sites réactifs par les ions de calcium et de magnésium.(figure 10.09).
La résine doi donc être remis en condition pour assurer un nouveu cycle d'adoucissement.

L'objectif de la régénération est de recharger des sites réactif par des ions de sodium. Pour renverser la direction de l'échange ionique. l'utilisation d'une solution saturée en sel de chlorure de sodium (saumure) permet de remplacer les ions de dureté par le sodium sur les sites de la zéolite (figure 1.01 et 10.11)

Note: lors de la mise en service l'eau brute entre par le haut de l'adoucisseur et traverse le nid de zéolite. L'échange ionique des ions de calcium et de magnésium pour des ions de sodium se produit et l'eau adoucie sort par le collecteur du bas de l'appareil (figure 10.13 et 10.14)

Condition d'opération d'un adoucisseur

- L'adoucisseur demeure en service jusqu'à
épuisement de la résine.

-Les premières fuites de dureté indiquent le besoin de régénération.

- Par une mesure d'un volume d'eau initié, la régénération débutera automatiquement. Si non des analyse plus fréquente devont être fait afin d'assurer un minimum de contamination par la dureté de l'eau brute.

- Un faible débit peut entrainer des pgénomènes de canaux préférentiels.

- Une fuite ionique est prévisible pour adoucisseur en attente.

10.15
Lavage à contre-courant

Le lavage à contre-courant permet de rejeter au drain les particules accumulées à la surface du lit. Ainsi qu'à soulever le lit de résine zéolite qui se sera compacter durant le service. L'espace entre les bille ainsi soulever permettra un bon échange ionique, pour un rendement maximum de l'adoucisseur.
Si le débit est excessif il y aura soulèvement trop important du lit et une perte de la résine vers le drain. Un débit trop lent aura l'effet contraire et diminura le rendement de l'adoucisseur. (figure 10.15)

Durée approtimatif du lavage 15 minutes

10.17 Saumurage et période de contact

La solution de saumure est mise en contact avec la résine.
La saumure est aspiré à travers un injecteur, ou injecté avec une pompe. L'objectif est de permettre le contact de la résine avec une saumure de 33 % environs. Une fois la saumure injecté il faut maintenir le débit d'eau pour permettre le déplacement graduel de la saulution à travers le lit
(rinçage lent) (figure 10.17 et 10.18)

10.19 Rinçage rapide

Après la période de saumurage, il importe d'évacuer les résidus de solution saline et les trace de dureté dans l'eau avant de remettre l'appareil en service. L'eau de rinçage entre par le haut et passe à travers le lit de zéolite. Une analyse de dureté et de conductivité au drain confirmera que le riçage est complété, et peu être remit en service.

La sélection d'un adoucisseur est basé sur:

-La capacité d'évaporation de la chaudière.
- Le poucentage de l'eau d'appoint.
- L'analyse de l'eau d'appoint.
- La durée d'opération de la chaudière.

Le choix du type d'adoucisseur correspond au mode d'opération, soit:

- simplex ou duplex.
- régénération en foction du temps ou du volume.
- fonctionnement en alternance ou en parallèle.

La capacité d'échange dépendra de plusieurs facteurs:

-volume et type de zéolite
- condition physique et niveau d'encrassement
- concentration du sel dissous dans l'eau
- volume et concentration de la saumure utilisé en régénération (figure 10.23)

NOTE: Comme prémice de base, chaque pied cube de zéolite a une capacité de 30 grains de dureté. Avec un dosage de 15 livre de sel utilisé pour chaque pied cube de résine. Un dosage de sel inférieur réduira la capacité de l'adoucisseur.

10.27
Pour évaluer la capacité d'un adoucisseur il faudra connaître les caractéristique de l'eau d'appoint. la capacité nominale de chaque pied cube de résine. Voir page 118

La désalcalinisation repose aussi sur un échange ionique par des zéolites. Cette technique de traitement permet la réduction de l'alcalinité de l'eau brute et éliminé les taux de purge. Pour aussi éliminer les amines. La résine sert à éliminer les ions de carbonate et bicarbonate associé à l'alcalinité.

Les principes de désalcalinisation les plus utilisé comprennent l'emploi des zéolite et agencement suivant.

- zéolite cationeque sous forme hydrogène et adoucisseur, en courant divisé.

- zéolite cationique acide faible, sous forme hydrogène suivie de dégazage et adoucissement.

-zéolite anionique sous forme de chlorure, précédée d'un adoucisseur

10.3.1 Désalcalinisation par courant divisé avec zéolite en cycle hydrogène de sodium.

Une partie de l'eau passe par une colonne d'adoucisseur (zéolite en cycle de sodium) et l'autre dans un réservoir contenant une zéolite cationique acide fort, en cycle hydrogène (régénérée a l'aide d'un acide tel que l'acide sulfurique) L'échange ionique de cette dernière colonne permet de transformer les sels de l'eau sous leur forme hydrogène (acide) Ce qui décompose les sel carbonate et bicarbonate en acide carbonique. Les effluent des deux colonnes sont ensuite mélangé et conduit dans une tour de dégazage. (figure 10.29 et 10.30)

10.3.2 Désalcalinisation par résine cationique acide faible et adoucissement.

Procédé utilisant également une zéolite cationique en cycle hydrogène, mais l'échange ionique est limité aux cations associé aux alcalinité de l'eau. Les carbonate sont ainsi transformé en acide carbonique, puis iliminés dans une tour de dégazage sous la forme de bioxyde de carbone. Ensuite l'eau sera traité par adoucissement de résine en cycle de sodium.

10.3.3 Désalcalinisation par résine anionique
en cycle chlorure.

Utilisation de résine anionique à l'aide saumure (NaCl).
Qui remplace les ions de bicarbonate, de carbonate, de sulfate et de nitrite par des ions de chlorure. Permet d'éliminer les sels liés à l'alcalanitéde l'eau. Mais aucune réduction des solide dissous. Ce type de désalcalinisation, l'eau doit être adoucie par une zéolite en cycle de sodium (figure 10-33 et 10-34)

10.33
Adoucisseur et désacaliseur cycle chlorure.(Cl)

- Constitue une opération simple
- La présence de soude caustique lors de de la régénération
optimise la capacité d'échange.
- Doit doubler le cycle de concentration pour être justifiable
économiquement.