Les biocides oxydants traditionnels, tels que l’hypochlorite de sodium (eau de javel) et le chlore gazeux, sont couramment utilisés dans les applications d'assainissement des eaux en vrac. Cependant, ces produits chimiques peuvent entraîner des défis opérationnels importants. Vous pouvez potentiellement éviter ces problèmes et réduire considérablement vos coûts d’exploitation en optant pour une nouvelle chimie de stabilisateur de chlore.
Les biocides oxydants traditionnels ont une influence très limitée sur le biofilm. Des biofilms se forment sur les surfaces humides, la tuyauterie dans les systèmes de distribution d’eau, le remplissage de la tour de refroidissement et les échangeurs de chaleur. Il se forme lorsque des micro-organismes présents dans l’eau commencent à adhérer aux surfaces et à se multiplier. Au fur et à mesure que le biofilm se développe, il entraîne les nutriments et les débris dans l’eau, formant ainsi une couche de plus en plus épaisse qui devient de plus en plus difficile à contrôler. Un nettoyage mécanique ou des produits chimiques pénétrants/dispersants peuvent être nécessaires pour éliminer les dépôts et le biofilm.
Une surface en contact avec l'eau qui présente un écoulement ou qui est glissante indique clairement la présence d'un biofilm et que le programme microbiologique est hors de contrôle. Cependant, l’impact du biofilm se produit bien avant qu’il ne devienne visible et tactile par une inspection physique. Le biofilm agit comme un excellent isolant car il contient un pourcentage élevé d’eau piégée à forte capacité thermique. Dans un échangeur de chaleur, aussi peu que 20 microns de biofilm (1000 microns = 0,04 pouce) peuvent entraver le transfert de chaleur jusqu'à 7%[1]. Dans le remplissage d'une tour de refroidissement, le biofilm réduit la capacité de l'eau à s'évaporer efficacement, ce qui est le mécanisme de rejet final de la chaleur du processus. L'effet net est une incapacité à refroidir de manière efficace et efficiente les équipements de traitement tels que les pompes à vide, les condenseurs de surface, les condenseurs de turbine ou d'autres échangeurs de chaleur utilitaires.
Une décision typique résultant d’un manque d’approche holistique est la sélection de l’eau de Javel comme biocide de choix. L'eau de Javel est peu coûteuse, agit rapidement et tue les bactéries dans l'eau de circulation en vrac, ce qui permet aux exploitants de l'usine d'atteindre les objectifs de numération bactérienne dans l'eau en vrac. Cependant, trois problèmes majeurs surviennent avec l’eau de Javel, et ils l’emportent largement sur son faible coût.
Le problème principal de l’eau de Javel est qu’elle est efficace uniquement pour tuer les bactéries qui sont librement distribuées dans l’eau de recirculation ; elle ne permet pas de contrôler le biofilm sauf si elle est alimentée en excès, ce qui crée d’autres problèmes à l’échelle du site. Une fois qu’un biofilm se forme, l’eau de Javel est incapable de le pénétrer et de le disperser.[2]
Deux autres problèmes avec l’eau de Javel, c'est qu’elle est très corrosive et qu’elle n’est pas persistante. L’eau de Javel est très corrosive en raison de sa capacité d’oxydation forte et indiscriminée. Il en résulte une corrosion accélérée des composants métalliques dans le système de refroidissement de l’usine, y compris les échangeurs de chaleur et la tuyauterie. Des coûts importants, comme la réduction de durée de vie prévue de l’équipement et l’augmentation de la maintenance, peuvent être attribués à une utilisation incorrecte de l’eau de Javel. De plus, l’hypochlorite de sodium oxyde les métaux. L’oxydation des métaux peut être bénéfique si la clarification ou la filtration élimine les métaux oxydés. Cependant, s’ils ne sont pas retirés, les métaux oxydés peuvent s’accumuler sur les surfaces métalliques, ce qui entraîne l’accumulation de cellules d’aération différentielles qui favorisent la corrosion. En outre, en tant que nutriment pour les micro-organismes, les métaux oxydés peuvent contribuer à une corrosion microbiologique. Le fer et le manganèse sont les métaux primaires impliqués dans ces mécanismes de corrosion.
L’eau de Javel n’est pas persistante dans les grands systèmes de circulation. Un excès peut être nécessaire dans certaines parties du système pour maintenir une valeur résiduelle adéquate dans d’autres parties du système. En tant qu'oxydant puissant, l'eau de Javel réagit rapidement avec les matières organiques et les métaux présents dans le système, ce qui nuit à sa capacité à tuer les bactéries. Cela entraîne des résidus variables dans l’ensemble de l’installation.
Figure 1 – Analyseur OnGuard™ 3B.
Solution de chimie unique
Solenis a développé une nouvelle chimie de stabilisation du chlore qui offre des améliorations exceptionnelles dans le contrôle des biofilms. Cette chimie brevetée est utilisée en combinaison avec l’hypochlorite de sodium pour produire une solution de chlore actif stabilisée in situ. La solution qui en résulte contrôle efficacement à la fois les bactéries planctoniques et le biofilm dans les systèmes d’eau, d’eau de procédé et de tour de refroidissement influents. La solution de chlore actif stabilisée in situ est sûre et facile à utiliser et n’entraîne aucun des effets secondaires indésirables associés à l’utilisation de biocides oxydants forts. Dans de nombreux cas, l’utilisation de la chimie a permis aux clients de réduire considérablement leurs coûts d’exploitation.
Solution d’équipement unique
Figure 2 – Cible de la sonde de l’analyseur OnGuard™ 3B montrant l’encrassement du biofilm.
En 2015, Solenis a développé un nouveau dispositif de contrôle du biofilm qui mesure avec précision la croissance du biofilm. L’appareil, commercialisé sous le nom d’analyseur OnGuard™ 3B (voir Figure 1), reproduit les conditions critiques de l’échangeur de chaleur en temps réel en reproduisant la contrainte de cisaillement sur une surface tout en simulant la température locale de la surface. Le facteur d'encrassement de l'échangeur peut être mesuré en continu et faire l'objet d'une tendance avec des changements de programme de traitement intégrés. Les résultats de performance peuvent comparer les conditions de conception et de fonctionnement de n’importe quel échangeur de chaleur. Tout en simulant le transfert de chaleur, la détermination de l’épaisseur de l’encrassement est possible avec une précision de +/- 5 microns (0,005 mm) à l’aide d’ultrasons. L’appareil fait la différence entre les dépôts biologiques, organiques et calcaires. La figure 2 montre la cible du capteur à ultrasons dans un système fortement encrassé. L’utilisation efficace de cet outil de contrôle permet d’optimiser les applications chimiques et d’améliorer les indicateurs clés de performance (ICP). L'évitement du biofilm peut être ciblé avec un haut degré de précision en analysant les tendances puis en ajustant l'alimentation en microbicides. Le résultat est une alimentation optimale sans avoir à surtraiter pour maintenir les IRC cibles.
Solutions de service uniques
Les représentants de Solenis disposent de capacités de service uniques pour le déploiement de cette nouvelle chimie de stabilisation du chlore. Notre plateforme numérique permet à nos responsables commerciaux, ainsi qu'aux représentants de votre usine, d'accéder directement ou à distance, 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7, aux données relatives aux performances du programme. De plus, la plateforme numérique permet d’envoyer des notifications, selon les besoins, pour communiquer tout écart par rapport au fonctionnement standard, ce qui permet une réponse rapide.
Programme ClearPoint℠
Les solutions uniques ci-dessus sont la base du programme de contrôle et de détection des biofilms ClearPoint℠ de Solenis. Ce nouveau programme combine une chimie de pointe, un équipement breveté et un service expert pour offrant une protection complète contre l’activité microbiologique et le biofilm dans les systèmes d’eau industrielle.
La figure 3 montre le pont de distribution de la tour de refroidissement d’un client avant et six semaines après le traitement avec le programme ClearPoint.
Figure 3 – Plateforme de distribution de la tour de refroidissement avant le traitement et six semaines après le traitement avec le programme ClearPoint℠.
Pour en savoir plus sur ces solutions, veuillez consulter notre page Web du programme ClearPoint.
Références
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Knudsen, J.G. et Roy, B.V. (1982, 6-10 septembre). Influence de l’encrassement sur le transfert de chaleur [Présentation de la conférence]. International Heat Transfer Conference 7, Munich, Allemagne.
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LeChevallier, M.W., Cawthon, C.D. et Lee, R.G. (1988). Facteurs favorisant la survie des bactéries dans l’approvisionnement en eau chlorée. Applied and Environmental Microbiology, 54(3), 649-654.
