une vue alternative sur les économies d`eau

w tec h nque
La réutilisation de l’eau n’est certes pas un
nouveau phénomène. Les anciens Egyptiens
l’appliquaient déjà puisqu’ils étaient journellement confrontés à la pénurie d’eau. Actuellement, d’autres facteurs entrent en jeu, et les
entreprises doivent continuellement réfléchir
à l’optimalisation de leur chaîne d’eau. SPIE
Controlec Engineering b.v. a développé dans ce
but « Quick Water Scan », un système qui met
en image rapidement et de manière efficiente la
gestion de l’eau, et qui présente des possibilités
d’économies et de réutilisation.
Une vue alternative sur les économies d’eau
B
eaucoup de fournisseurs et d’entrepreneurs
se focalisent sur les économies d’eau. Leur
intention est surtout de construire une
installation ou d’exécuter des travaux. «Ce n’est pas
notre premier but», explique Gerben de Caesemaeker de SPIE Controlec Engineering b.v. «Nous sommes impliqués dans la consultance, dans l’ingénierie
de problèmes liés à l’eau et dans des projets. Si le
client le souhaite nous pouvons faire des adaptations et de construire de nouvelles installations. Nous
pouvons également prendre sur nous la gestion
et/ou l’entretien pendant toute la durée de vie de
l’installation. L’organisation largement multidisciplinaire de SPIE Benelux permet de faire tout cela
en gestion propre».
Différentes méthodes
Beaucoup d’audits d’eau sont réalisés seulement dans le but de limiter la consommation
de l’eau». Notre Quick Water Scan (QWS) peut
également proposer des économies sans utiliser
directement moins d’eau. Un projet QWS commence toujours avec la collaboration du client.
Une interview permet de mettre en lumière les
facteurs de base.
En parlant des sources, nous nous intéressons
toujours à la qualité des eaux achetées ou pompées. Nous déterminons en même temps les volumes ainsi que les qualités physiques, chimiques et
biologiques. Dans la matrice de départ nous considérons également la possibilité d’autres sources.
Les portes sont largement ouvertes sur les apports
de départ de tout genre, rien n’est exclu à priori.
Les résultats des interviews sur les sources d’eau,
la demande en eau et la qualité permettent de
présenter plusieurs variantes de (ré)-aménagement de la gestion de l’eau à l’aide de diverses
technologies. Les diverses techniques sont ensuite confrontées à la faisabilité économique,
publique et politique.
[Figure 1: facteurs de base de Quick Water Scan]
La construction du QWs est hiérarchique. La suite
hiérarchique est «la bonne gestion», les appareils,
les lignes de process et l’approche intégrale.
[Figure 2: objectif multitask]
La bonne gestion
L’expérience montre que c’est dans la bonne
gestion que réside le plus grand potentiel
d’économie, par comparaison avec les efforts
consentis et les investissements indispensables
: coupure de l’eau au moyen d’interrupteurs
lorsque le process n’en demande plus, diminution (moins d’eau) ou augmentation (bref apport
efficient d’eau) de la pression de l’eau, optimisation des débits, adaptation des régimes CIP et
formation continue des opérateurs.
Les appareils
Au niveau des appareils en prend en considération l’optimalisation des pressions, les tempéraa q u a r a m a # 4 7 I 71
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tures et de la minimalisation des débits. On peut envisager un changement
d’appareil, comme par exemple un système de re-circulation remplaçant
un refroidissement par courant, ainsi que le remplacement du refroidissement à eau par un refroidissement à air, le transport à sec, le nettoyage
à sec, la mise en œuvre de matériaux et de machines qui se prêtent à un
nettoyage aisé.
Les lignes de process
Dans les entreprises, il est souvent question de deux phases de traitement. La
première phase est l’épuration à la source des eaux pour leur conférer les qualités nécessaires au process. Après utilisation, l’eau est de nouveau traitée pour
satisfaire aux normes de rejet. Quand Quick Water Scan considère la ligne de
process, la proposition est avant tout de réutiliser les eaux usées.
Cela se traduit en termes de re-circulation, de réutilisation, de recyclage et de
fermeture du circuit. Dans le cas de la re-circulation l’eau est ré-utilisée après
usage sur la même ligne de process sans le moindre traitement. En cas de ré-utilisation les eaux de la ligne de process 1 sont utilisées telles quelles sur la ligne
de process 2. Un exemple: les eaux de refroidissement de la ligne 1 sont utilisées comme eaux de lavage sur la ligne 2. L’eau est finalement rejetée.
[Figure 4:approche intégrale]
Premier cas d’étude
Notre maître d’ouvrage achète de l’eau potable pour la préparation d’eau
de process. Pour le process, la dureté de l’eau doit être inférieure à la dureté
de l’eau potable achetée. Voilà pourquoi le client a fait installer il y a à peine
quelques années un échangeur de cations.
La régénération des échangeurs d’ions produit de l’eau de rinçage et de
l’eau de régénération. L’eau de régénération contient des ions de sodium
et une grande concentration d’ions de calcium et d’ions de chlorures. Les
conditions limites de l’infrastructure sont telles que cette eau de rinçage
et de régénération ne peut être évacuée que dans la station d’épuration.
Comme le volume des eaux usées a diminué ces dernières années, il n’est
plus possible de répondre aux normes de rejet des chlorures par mélange
avec les eaux de régénération. La plus grande concentration en chlorures dans les eaux de surface est néfaste et peut modifier les propriétés de
l’environnement aquatique: brûlure des feuilles et assèchement.
[Figure 3: lignes de process]
Lorsque les eaux usées sont adaptées après un traitement simple, on parle
de recyclage. Par exemple, l’élimination des particules solides au lavage de
pommes de terre non pelées. L’eau peut être chaque fois réutilisée. La solution la plus attirante pour limiter la prise et le rejet est le circuit fermé. Dans
cette variante, les eaux usées sont traitées de manière à retrouver leur qualité première en vue de leur réutilisation dans les process.
Approche intégrale
L’approche intégrale se présente bien dans le cadre de la durabilité et de
l’image de marque. Ce type d’approche du traitement de l’eau est souvent
soutenu par les pouvoirs politiques. L’approche intégrale vise l’échange des
flux d’eaux entre les entreprises situées dans un même cluster.
[Figure 5: schéma de principe d’un adoucisseur conventionnel]
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[Figure 6: adoucisseur avec réutilisation du NaCl]
(Figure 6)
SPIE Controlec Engineering a mis au point une solution que réduit de 90%
la charge de chlorure dans la station d’épuration. L’eau de régénération de
l’échangeur d’ions contient essentiellement du chlorure de calcium : elle est
récupérée dans une cuve avec mélangeur. L’eau de rétro-lavage du début
de la régénération ainsi que l’eau de lavage de la fin de la régénération contenant à peine des chlorures ne sont pas dirigées vers cette cuve. Dans la
cuve on dose du carbonate de sodium, créant ainsi une sursaturation qui
cristallise 90% du calcium en carbonate de calcium. Les boues de carbonate de calcium sont séparées par décantation et introduites dans le flux
des boues d’évacuation de la station d’épuration. Comme les ions de calcium sont en grande partie à nouveau échangés avec des ions de sodium,
l’eau peut être utilisée pour régénérer l’échangeur d’ions.
Parallèlement à la réduction de la charge de chlorures dans la station
d’épuration, l’eau de régénération est recyclée en grande partie, de sorte que
l’achat de sel a diminué de 80%. La réduction de la consommation d’eau et
de sel dans ce projet se traduit par une économie de 45.000 € par an.
Optimalisation des lignes de process
Un autre client pompe annuellement 180.000 m³ d’eau souterraine. Elle
est utilisée comme eau de refroidissement dans un process de pasteurisation, et rejetée dans les eaux de surface. L’autorité délivrant le permis a fait
savoir que le permis ne sera renouvelé que si l’eau souterraine est utilisée dans des applications à grande valeur ajoutée. Sont définies comme
applications à grande valeur ajoutée, l’eau de nettoyage, l’eau de transport et l’eau de process.
L’eau de refroidissement est caractérisée par une trop grande concentration en
fer et en manganèse pour pouvoir être utilisée dans le process. Un filtre à sable
a été installé pour réduire la quantité de fer et de manganèse dissous.
Après cette étape de traitement, l’eau répond aux conditions d’utilisation
comme matière première CIP (nettoyage sur site). Pour pouvoir être utilisé
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[Figure 7: gestion originelle de l’eau et gestion après les adaptations]
dans le process de production, le filtrat du filtre à sable doit encore subir les
traitements existants pour répondre aux qualités requises. Sur base d’une
période de 5 ans d’amortissement, cette adaptation permet de faire une
économie de 96.000 € par an.
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