Étude de cas : RWI-8000

CONTEXTE

Les stations d’épuration des eaux usées (STEP) connaissent souvent des perturbations dans leur fonctionnement en raison des réactions chimiques complexes dans le processus de nettoyage de l’eau, ce qui réduit encore l’efficacité de la station à un niveau critique. Une cause fréquente est la formation rapide d’un ciment bleu solide comme le roc, connu sous le nom de cristaux de struvite, qui affecte toutes les surfaces métalliques pendant la déshydratation des boues.

LE DÉFI

À l’usine ARA Wüeri de Regensdorf, en Suisse, après la digestion, une centrifugeuse déshydrate les boues produites. Après le dégazage au CO2, le changement de composition et de propriétés physico-chimiques favorise rapidement la formation d’écailles de struvite sur toutes les surfaces métalliques pendant ce processus. En outre, la montée en puissance de la struvite est rapide et furtive, ce qui entraîne un risque d’échec sous-estimé et un impact sévère sur les coûts opérationnels. De nombreux essais avec des produits chimiques pour prévenir ou empêcher l’entartrage à l’intérieur et après Figure 1 : Centrifugeuse de déshydratation la centrifugeuse n’a pas pu éliminer le problème.

ARA Wüeri s’est associée à un groupe de recherche de la FHNW et à Toray Membrane Europe AG (TMEU) pour étudier la mise à l’échelle et trouver une solution. TMEU a présenté ROPUR RWI®-8000, un produit chimique innovant pour le traitement de l’eau qui cible spécifiquement l’entartrage par la struvite. L’équipe testera l’efficacité de l’inhibiteur de calcaire pour maintenir la stabilité des opérations de l’usine et minimiser les coûts de maintenance cachés associés aux remplacements d’équipements.

Figure 1 : Centrifugeuse de déshydratation
Figure 2 : Centrifugeuse ARA Wüeri avec dépôts
Figure 3 : Centrifugeuse ARA Wüeri sans dépôts

PROCESSUS DE DÉSHYDRATATION

Le CO2 dissous est libéré de manière agressive dans la zone de centrifugation car :

  1. Le tensioactif injecté (agent mouillant) réduit légèrement la solubilité du CO2 dans l’eau ;
  2. La micro-concentration locale du sel (lorsque les particules de TS se séparent du fluide) déclenche un état instable dans le gaz CO2 dissous ;
  3. Les mouvements mécaniques de la centrifugeuse (changements de pression) optimisent les échanges gazeux (l’O2 et le N2 saturant le liquide et chassant le CO2) et la libération du CO2.
Figure 4 : Schéma d’un processus de déshydratation par centrifugation

INNOVATION

Le ROPUR RWI®-8000 a été développé à l’aide de techniques analytiques de pointe telles que la mesure de la réflectance par faisceau laser focalisé, qui permet de compter en temps réel le nombre de particules, mais aussi de segmenter les particules en fonction de leur taille. Des échantillons de boues réelles provenant de l’ARA Wüeri à Regensdorf ont été analysés en ajoutant quelques doses (en ppm) de ROPUR RWI®-8000.
Lors du dosage, le nombre de particules a immédiatement diminué de 99,4 %. La même méthode a été appliquée pour évaluer le taux de dosage optimal du ROPUR RWI®-8000, qui a donné des taux de dosage compris entre 25 et 50 ppm.
La station d’épuration d’ARA Wüeri utilise quotidiennement ROPUR RWI®-8000 pour son processus de déshydratation des boues avec un grand succès, empêchant efficacement le calcaire de struvite de se boucher ou de se cimenter à l’intérieur de la centrifugeuse et des tuyaux de liqueur mère qui s’ensuivent. En outre, le coût du nettoyage a été divisé par quatre, comme le montrent les figures 5 et 6 ci-dessous.

Figure 5 : Avant le dosage de ROPUR RWI®-8000
Figure 6 : Après le dosage de ROPUR RWI®-8000

ROPUR RWI®-8000 : LA RÉFÉRENCE IDÉALE

Les études de laboratoire montrent que le ROPUR RWI®-8000 empêche la formation de struvite pendant quatre heures après le dosage, ce qui permet au processus de déshydratation de se dérouler efficacement. Comparé à des produits chimiques similaires sur le marché, le ROPUR RWI®- 8000 a exprimé l’efficacité la plus excellente à des taux de dosage de 25 et 50 ppm, comme le montrent les figures 7 et 8.

En outre, le ROPUR RWI®-8000 fonctionne bien avec des écarts de pH importants, ce qui minimise les problèmes liés aux ions CO2 / hydrogénocarbonate présents dans la liqueur mère. Les études ont en outre révélé que ROPUR RWI®-8000 maintient toutes les particules potentielles de struvite à une taille aussi petite que 10 μm, ce qui constitue une réussite remarquable. Les utilisateurs font état d’économies significatives et d’une simplification du processus de traitement des eaux usées.

Figure 7 : Comptage des particules dans la plage comprise entre 10 et 100 μm au fil du temps dans les eaux usées contenant 25 mg/L d’antitartre des concurrents A, B et ROPUR RWI®-8000 ; les lignes verticales en pointillés représentent le point temporel où du NaOH 12M a été dosé pour l’ajustement du pH.
Figure 8 : Comptage des particules dans la plage comprise entre 10 et 100 μm au fil du temps dans les eaux usées contenant 50 mg/L d’antitartre des concurrents A, B et ROPUR RWI®-8000 ; les lignes verticales en pointillés représentent le point temporel où du NaOH 12M a été dosé pour l’ajustement du pH.

Télécharger en PDF : RWI-8000 Case Study.pdf

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