Traitement des purges de tours de refroidissement : comment comparer la réutilisation, l'osmose inverse et le ZLD

Présentation

Les tours de refroidissement rejettent la chaleur en évaporant l'eau. À mesure que l'eau s'évapore, les minéraux dissous restent dans le système circulant et deviennent plus concentrés. Une partie contrôlée de l'eau circulante est évacuée par soufflage pour limiter l'échelle, la corrosion, l'encrassement et d'autres risques de qualité de l'eau.

Cela fait une perte et un mécanisme de contrôle. Décharger trop d'eau, de produits chimiques et de pompage. Le gaspillage trop faible peut endommager les surfaces de transfert de chaleur ou déstabiliser le programme d'eau de refroidissement. Un projet de traitement devrait donc commencer par le fonctionnement de la tour et le bilan hydrique, et non par une décision automatique d'installer une osmose inverse ou un évaporateur.

Le département de l'énergie des États-Unis identifie les cycles de concentration comme une mesure clé de l'efficacité de refroidissement-tour. L'augmentation des cycles peut réduire le maquillage et l'explosion, mais la limite pratique dépend de la qualité du maquillage, de la chimie des tours, de la corrosion et du contrôle de l'échelle. Le traitement est un outil de cette stratégie opérationnelle.

Ce guide aide les propriétaires d'usines, les ingénieurs des services publics, les entrepreneurs de l'EPC et les équipes d'approvisionnement à comparer l'optimisation opérationnelle, le prétraitement, la réutilisation des RO, la gestion des concentrés et le ZLD. Il soutient laSolution de traitement d'eau Power Generation & Energy, systèmes industriels de réutilisation de l'eauetévaporateurs d'eaux usées.

Calculer d'abord le bilan d'eau de refroidissement-tower

Un bilan d'eau simplifié utile est:

Maquillage = évaporation + éclatement + dérive + autres pertes

Les cycles de concentration (CoC) peuvent être rapprochés du rapport d'un constituant dissout conservateur dans l'eau circulante ou soufflante au même constituant dans l'eau de maquillage. La conductivité est souvent utilisée sur le plan opérationnel, mais elle doit être vérifiée par rapport au programme de chimie et de traitement.

Lorsque la dérive et les autres pertes sont faibles, une relation simplifiée est :

Évaporation par évaporation (CoC - 1)

Cela explique pourquoi l'augmentation des cycles bas peut entraîner une importante réduction initiale de l'explosion, tandis que chaque augmentation supplémentaire donne une économie progressive plus faible. Le calcul ne permet pas de déterminer si des cycles plus élevés sont chimiquement sûrs.

Collecte des données d'exploitation avant la sélection de l'équipement

• taux de recirculation de la tour et charge thermique;
• mesure du maquillage, du souffle et de la conductivité;
• cycles de concentration actuels et cibles;
• les heures d'évaporation et d'exploitation saisonnières;
• les sources et analyses de maquillage-eau;
• les limites de contrôle de l'eau circulante;
• programme de traitement chimique;
• les matériaux échangeurs de chaleur et les conditions de température;
• filtration latérale existante;
• pertes, fuites et débordement incontrôlés;
• destination et limites applicables.

Si le maquillage mesuré ne se rapproche pas de l'évaporation, de l'explosion et de la dérive, étudier les fuites, le débordement du bassin, les drains manuels et la précision du compteur avant de dimensionner une usine de récupération.

Décider s'il faut réduire la dépression avant de la traiter

Trois projets différents sont souvent confondus :

1. améliorer la qualité de maquillage-eau afin que la tour puisse fonctionner à des cycles plus élevés;
2. améliorer la maîtrise et la discipline de fonctionnement des solides d'eau de circulation;
3. traiter l'explosion existante pour la réutilisation ou la réduction des concentrés.

L'option de complexité la plus faible devrait d'abord être évaluée. Un régulateur de conductivité, des compteurs de fonctionnement et un programme chimique optimisé peuvent réduire les rejets inutiles. La filtration latérale peut éliminer les solides en suspension et aider à contrôler l'encrassement, bien que la DOE note que la filtration ne remplace pas le programme de traitement chimique.

D'autres sources de maquillage à faible teneur en minéraux, comme le condensat approprié ou l'eau de réutilisation traitée, peuvent améliorer le bilan hydrique. Leur compatibilité microbiologique, corrosive et chimique doit être revue avant utilisation.

Si la tour fonctionne déjà près de sa limite de sécurité chimique, ou si les exigences de décharge contrôlent toujours le projet, le traitement par éclatement devient la prochaine décision.

Caractériser Blowdown comme une eau de procédé concentré

La chimie de soufflage reflète l'eau de maquillage multipliée par la concentration de tour, plus les produits chimiques de traitement, les solides atmosphériques, la contamination des processus et l'activité biologique. Une seule valeur TDS n'est pas suffisante pour la sélection du processus.

Paramètres importants

Échantillonner à la fois le maquillage et l'explosion dans des conditions d'exploitation documentées. Enregistrer les cycles actuels, le dosage chimique, la saison, la charge de la tour, le point de consigne de conductivité et tout processus perturbé. Si la qualité de l'explosion change avec la production ou les poussières saisonnières, définir une gamme plutôt qu'une valeur de conception.

Définir la destination de réutilisation

Réutiliser l'explosion n'est pas une cible complète. L'eau traitée peut revenir en tant que maquillage de la tour de refroidissement, nourrir un autre utilitaire, soutenir le lavage ou entrer dans un système de polissage de qualité supérieure. Chaque destination a des exigences de qualité et de fiabilité différentes.

Pour revenir au maquillage de la tour de refroidissement, examinez comment l'eau traitée change la chimie du maquillage et les cycles réalisables. Le perméat RO à faible dureté peut être utile, mais le mélange, l'alcalinité et le contrôle de la corrosion restent une partie du fonctionnement de la tour.

Pour l'utilisation de la chaudière ou de la haute pureté, il est nécessaire d'établir une spécification, une distribution et un polissage distincts. Ne pas déduire l'adéquation de la faible conductivité seule.

La cible doit indiquer le débit, la qualité à un point défini, la fiabilité, le stockage, le mélange et ce qui se passe lorsque le système de récupération est hors ligne. Une tour d'exploitation ne peut pas toujours attendre une usine de traitement, il faut donc prévoir un contournement, un stockage ou un maquillage alternatif.

Prétraitement avant osmose inverse

On considère souvent le RO parce qu'il sépare les sels dissous et produit un perméat réutilisable. Sa faisabilité dépend du prétraitement et de la gestion des concentrés.

Rôles de prétraitement possibles

• égalisation pour stabiliser le débit et la chimie;
• l'oxydation ou la déchloration requises par la compatibilité de la membrane;
• la coagulation, la clarification ou la filtration des solides en suspension;
• adoucissant pour le calcium, le magnésium et certains risques d'échelle;
• stratégie de contrôle de la silice;
• le charbon actif ou le traitement biologique des matières organiques, lorsque cela est justifié;
• ultrafiltration pour un contrôle stable des particules;
• filtration des cartouches et conditionnement chimique final.

Le programme de traitement chimique est important. Certains phosphates, polymères, dispersants et biocides peuvent interférer avec les précipitations, les milieux ou les membranes. Le fournisseur de produits chimiques pour l'eau de refroidissement et le concepteur de systèmes de récupération devraient examiner ensemble la compatibilité.

L'adoucissement peut utiliser de la chaux, des cendres de soude ou un autre procédé choisi à partir de la chimie réelle. Il crée des boues et peut nécessiter une récarbonation ou un ajustement du pH. L'échange d'ions peut être envisagé pour des tâches spécifiques de contrôle de la dureté, mais les déchets de régénération et l'encrassement de résine doivent être inclus.

L'ultrafiltration peut protéger RO des solides en suspension mais n'enlève pas la dureté, la silice ou les sels dissous. Une faible turbidité après UF ne prouve pas que le risque d'échelle de RO est contrôlé.

Comment évaluer la récupération de RO

La récupération de RO est le débit de perméat divisé par le débit d'alimentation. Une récupération plus élevée réduit le volume de concentré mais augmente la concentration de sels rejetés près de la surface de la membrane.

Ne définissez pas la récupération à partir d'une brochure concurrente ou d'une gamme générique. Modélisez l'analyse ionique réelle, la température, le pH, la stratégie anti-calcaire, le réseau membranaire, le flux et la saturation du concentré. Vérifier si le constituant limitatif est le carbonate de calcium, le sulfate de calcium, la silice, un autre sel, organique ou la pression.

L'acheteur devrait demander:

• flux d'alimentation, de perméat et de concentré;
• bilan massique ionique par ion;
• modèle et tableau de membrane;
• le flux de calcul et la base de température;
• fonctionnement et pression maximale;
• les hypothèses de prétraitement;
• les indices d'échelle ou l'examen de la saturation;
• les déclencheurs de nettoyage et les produits chimiques;
• la base de remplacement prévue;
• mélange et stockage de perméats;
• la voie de concentration.

La qualité du perméat RO peut varier en fonction de la température, de la pression, de l'âge de la membrane et de la composition des aliments. Les conditions de rendement doivent être indiquées comme une enveloppe et non comme un numéro idéal.

Que faire avec RO Concentrate

Le concentré n'est pas un flux de déchets mineur simplement parce que son débit est inférieur. Il contient la plupart des sels rejetés et peut également contenir des produits chimiques de traitement et des produits organiques résiduels.

Les itinéraires possibles sont les suivants:

• décharge autorisée;
• mélange avec un autre flux approuvé;
• utilisation dans une application compatible de qualité inférieure;
• concentration membranaire supplémentaire;
• adoucissement chimique suivi d'une récupération supplémentaire;
• évaporation ou cristallisation;
• une autre voie d'élimination spécifique au site.

Chaque route a besoin d'un bilan de masse et d'un examen réglementaire. Le retour du concentré dans la tour de refroidissement peut créer une boucle de recyclage du sel à moins qu'il n'y ait une sortie définie. L'envoi à une station d'épuration existante peut dépasser la capacité de cette station en TDS, en sulfate ou en hydraulique.

Lesguide de faisabilité pour la réutilisation industrielle de l'eauetcadre de décision concernant la décharge, la réutilisation ou le ZLDaide à structurer cette décision.

Lorsque l'évaporation ou le ZLD entre dans la comparaison

Le traitement thermique est envisagé lorsque le concentré liquide ne peut pas être déchargé, lorsque le site a un objectif ZLD, ou lorsque la récupération élevée justifie la complexité supplémentaire. Une voie ZLD complète comprend normalement le prétraitement, la récupération de l'eau, la concentration en saumure et les solides finaux ou la gestion résiduelle.

La sélection de l'évaporateur dépend:

• la chimie et la variabilité des concentrés;
• tendance à l'échelle et à la cristallisation;
• les composés organiques, mousseux et volatils;
• concentration cible ou état des matières solides;
• vapeur, électricité, eau de refroidissement et disponibilité en chaleur;
• matériaux résistants à la corrosion;
• nettoyage et accès;
• condensez la destination de qualité et de réutilisation;
• sel final, lisier ou voie mixte résiduelle.

La recompression mécanique de vapeur, l'évaporation multi-effets, la circulation forcée et d'autres configurations ont des exigences d'utilité et de service différentes. LesGuide de sélection de l'évaporateurexplique ces différences.

ZLD ne doit pas être commercialisé en tant que déchet. Elle remplace les rejets liquides par des eaux récupérées, des solides, des boues, des concentrés, des déchets de nettoyage et des émissions ou des travaux d'évacuation qui doivent être gérés.

Comparez quatre itinéraires de projets pratiques

Ces itinéraires peuvent être mis en scène. Une usine peut d'abord corriger le contrôle de la décharge, puis piloter le prétraitement et le RO, et ajouter la concentration thermique seulement si la route du concentré l'exige.

Essais et travaux pilotes

Les essais sur banc peuvent évaluer l'adoucissement, la coagulation, la filtration, l'adsorption ou le prétraitement biologique. Le travail pilote sur la membrane peut permettre d'étudier le flux, la pression, le rejet, le nettoyage et le comportement concentré dans les conditions réelles d'exploitation.

Les essais devraient inclure les produits chimiques de traitement présents dans la véritable explosion. Une solution de sel synthétique peut être utile pour une question, mais ne reproduirea pas de polymère, d'huile, de poussière ou de biosalissure.

Les objectifs pilotes devraient être mesurables:

• confirmer une plage de sortie de prétraitement;
• établir la dose d'adoucissement et la production de boues;
• comparer le flux de membrane et la fréquence de nettoyage;
• identifier le constituant limitant la récupération;
• produire du concentré pour l'évaporation ou les essais résiduels;
• vérifier la compatibilité eau traitée avec la destination de réutilisation.

Documenter les conditions saisonnières et opérationnelles testées. Un pilote réussi à un cycle de concentration ne prouve pas sa performance à un cycle plus élevé et non testé.

Essais en usine et inspection de l'expédition

Les essais en usine devraient vérifier la portée de l'équipement et la séquence de contrôle. Pour un prétraitement et un emballage RO, inspecter les réservoirs, pompes, systèmes de dosage, filtres, membranes, instruments, vannes, MCC/PLC, alarmes, interlocks et documentation. L'analyse de l'eau propre peut confirmer les fuites, la rotation et les séquences, mais ne peut prouver la récupération de l'eau ou la qualité de perméat contre les aliments non testés.

Pour l'équipement d'évaporateur, FAT devrait examiner les dimensions, les matériaux, les dossiers de soudage ou de fabrication, selon le cas, les pompes, les surfaces échangeuses de chaleur, les instruments, la logique de commande, les fonctions de vide ou de pression, le cas échéant, et l'accès à l'entretien.

L'inspection de l'expédition doit confirmer la conservation de la membrane, les raccordements encastrés, les instruments protégés, l'armature de transport, les articles en vrac, les points de levage, les listes d'emballage et le chargement du conteneur. Un stockage prolongé ou des températures de transport extrêmes peuvent nécessiter une conservation supplémentaire.

Installation et mise en service

Préparer les fondations, le drainage, le stockage chimique, l'accès au déchargement, le levage, les autorisations d'entretien, l'énergie, l'air comprimé, l'eau de service et les communications. Confirmer où les boues adoucissantes, le lavage du filtre, le nettoyage des membranes et le concentré vont partir du premier jour de mise en service.

La mise en service nécessite une coordination avec le fonctionnement de la tour. Définissez si l'usine de récupération commence par une véritable décharge, de l'eau stockée ou de l'eau d'essai préparée. Établir les méthodes d'échantillonnage, l'étalonnage des instruments, la destination perméable, la sortie de concentration et le mode d'exploitation de sauvegarde de la tour.

L'acceptation des performances doit faire référence à la plage d'alimentation convenue, à la température, à la récupération, à la pression de fonctionnement, au point de prélèvement du perméat, à l'utilisation de produits chimiques et à la sortie de prétraitement. Laisser suffisamment de temps pour évaluer un comportement stable plutôt que d'accepter seulement un court cours d'eau propre.

Liste de contrôle RFQ de la tour de refroidissement

Fournir:

1. Type de tour de refroidissement, service et programme d'exploitation.
2. Le maquillage, l'explosion et la recirculation coulent.
3. Cycles actuels et paramètres de conductivité.
4. Les analyses de maquillage, d'eau circulante et de souffle.
5. Plages de température et de chimie saisonnières.
6. Produits chimiques de traitement de l'eau de refroidissement et taux de dosage.
7. Filtration latérale et traitement existant.
8. Matériaux échangeurs de chaleur et limites d'eau de refroidissement.
9. Limites de décharge et itinéraire actuel.
10. Nommé destination de réutilisation et qualité requise.
11. Récupération des cibles et disponibilité des installations.
12. Concentré, boues et voies de nettoyage-déchets.
13. Terrain, fondations, intérieur/extérieur et accès.
14. Electricité, vapeur, eau de refroidissement, air et produits chimiques.
15. Essais en usine, expédition, installation et mise en service.

FAQ

Est-ce qu'une plante devrait d'abord traiter la dépression ou améliorer l'eau de maquillage?

Évaluer les deux. Si une mauvaise qualité de maquillage limite les cycles, l'amélioration du traitement de maquillage peut réduire l'explosion à la source. Si la tour est déjà optimisée et qu'un évier de réutilisation existe, le traitement par effondrement peut récupérer plus d'eau. Comparez le bilan d'eau complet et la route de concentration.

Quelles sont les limites des cycles de concentration des tours de refroidissement?

La chimie du maquillage, la formation à l'échelle, la corrosion, les solides en suspension, le contrôle biologique, les produits chimiques de traitement et les matériaux d'équipement peuvent tous fixer la limite. Des cycles plus élevés devraient être établis avec le spécialiste de l'eau de refroidissement et des données d'exploitation vérifiées.

La tour de refroidissement peut-elle s'envoler directement vers RO ?

Parfois, l'eau à faible teneur en soufre peut nécessiter un prétraitement limité, mais de nombreux projets nécessitent un contrôle des matières solides, un examen de la compatibilité chimique, un adoucissement, un contrôle des matières organiques ou une déchloration. Utiliser l'analyse complète et le modèle membranaire plutôt que d'assumer l'alimentation directe.

Quelle récupération RO est réaliste en cas d'explosion?

Il n'y a pas de rétablissement universel. La limite dépend de l'équilibre ionique, de la température, du pH, de la silice, de la dureté, du sulfate, des matières organiques, du prétraitement, de la membrane et de la sortie du concentré. Demander un examen documenté du bilan massique et de l'échelle.

ZLD est-il toujours meilleur que la réutilisation RO ?

C'est pas vrai. ZLD peut s'occuper d'une prise de concentration restreinte et obtenir une récupération globale plus élevée, mais il ajoute de l'énergie, des matériaux, le nettoyage et la gestion des solides. Si le concentré de RO peut être géré de façon responsable, un système de réutilisation peut être plus simple.

Est-ce que l'explosion traitée peut être retournée à la tour de refroidissement?

Oui, si le perméat ou l'eau traitée est compatible avec le fonctionnement de la tour et que la stratégie de mélange est définie. Examiner l'alcalinité, le contrôle de la corrosion, les produits chimiques de traitement, le stockage et l'opération de sauvegarde, et non seulement la conductivité.

Conclusion

Le traitement par soufflage de la tour de refroidissement commence avec les données d'exploitation. Réconcilier le bilan hydrique, vérifier les cycles de concentration et corriger les pertes non contrôlées. Ensuite, définissez la chimie de soufflage, réutiliser la destination et la sortie de concentration.

Optimisation opérationnelle, filtration latérale, amélioration du maquillage, réutilisation RO et ZLD thermique résolvent différents problèmes. Le meilleur projet peut utiliser l'un d'eux ou une combinaison par étapes. Une proposition défendable indique les limites chimiques, le bilan massique, les résidus, la base d'essais, la portée de l'usine et les conditions de mise en service plutôt que de promettre un pourcentage standard de récupération.

Envoyez vos exigences de la tour de refroidissement

Partagez le devoir de tour, les débits de maquillage et de soufflage mesurés, les cycles actuels, les analyses de maquillage et de soufflage, le programme de traitement chimique, la cible de réutilisation, l'itinéraire de concentration, les services publics disponibles et la disposition du site. Baihuipu peut identifier les informations manquantes nécessaires avant de comparer le prétraitement, la réutilisation des RO et les voies de concentration thermique.

CTA:Demande d'examen de la récupération par effondrement

Notes de référence techniques

• Département américain de l'énergie: Meilleure pratique de gestion #10 — Gestion des tours de refroidissement
• Département de l'énergie des États-Unis : possibilités de refroidissement de l'efficacité de l'eau pour les centres de données fédéraux
• Département de l'énergie des États-Unis: Filtration latérale pour les tours de refroidissement
• Lawrence Berkeley National Laboratory: Aucune décharge de liquide et réutilisation de l'eau dans les tours de refroidissement recirculation