Un modèle pour le traitement ZLD des purges des tours de refroidissement, même les plus grandes

Les réserves d'eau précieuses sont facilement contaminées par l'eau salée, mais l'élimination du sel ne l'est pas. Comme le montre la figure 1, le sel provient de diverses sources. Comprendre la source dans un bassin versant ouvre la voie à la gestion de la salinité. Il existe souvent des pratiques exemplaires de gestion qui peuvent réduire la charge en sel, ce qui permet de réduire l'intensité du traitement.

1. Chargement de sel dans les bassins versants. Avec l'aimable autorisation de : Garver États-Unis

Les tours de refroidissement (CT) des centrales électriques sont parfois un contributeur majeur en sel dans les bassins versants provenant de la purge des CT. De nombreux systèmes de refroidissement industriels et commerciaux utilisent des TC par évaporation, en particulier dans les régions arides où le refroidissement par évaporation a la plus grande efficacité de refroidissement et où l'approvisionnement en eau est rare. Selon l'étude sur la salinité du centre de l'Arizona, des enquêtes menées par le département de conservation de l'eau de la ville de Phoenix indiquent que les fabricants utilisent entre 25 % et 50 % de leur consommation totale d'eau pour le refroidissement.

Les tours de refroidissement fonctionnent généralement entre trois et quatre cycles de concentration (COC), ce qui correspond au nombre de fois où l'eau peut être recyclée avant de provoquer des problèmes opérationnels de tartre. Par conséquent, la concentration totale de matières dissoutes (TDS) entrant dans les égouts à la suite de la purge est trois à quatre fois supérieure au niveau de salinité de l’eau de source.

Constatant à quel point la gestion de la purge des CT est essentielle à la santé des bassins versants, en particulier à l'ère de la réutilisation indirecte et directe de l'eau potable, Garver a vu cela comme une opportunité de recherche parfaite. En 2019, le bureau de Garver à Denver a proposé de rechercher un processus innovant pour récupérer la solution saline rejetée par les CT commerciaux et industriels dans le cadre du financement de recherche sur le dessalement Pitch-to-Pilot (P2P) du Bureau of Reclamation (BOR) des États-Unis.

Garver était l'une des sept équipes qui ont reçu une partie de la subvention P2P de 1,5 million de dollars en novembre 2019 visant à rechercher des technologies de dessalement perturbatrices consommant moins d'énergie que ce qui était proposé sur le marché à l'époque. Garver a fait équipe avec plusieurs entités qui ont joué un rôle important dans la réussite du projet, telles que le Red Rocks Community College (RRCC), le Dr Mike Mickley et d'autres partenaires industriels. Collectivement, ces partenaires ont fait don de plus de 480 000 $ en équipements, instruments et main-d'œuvre en nature pour ce projet de recherche de 200 000 $.

Les tests pilotes se sont terminés à la fin de novembre 2021 et une ébauche de rapport a été remise au Conseil des gouverneurs en juin 2022. Actuellement, le rapport est toujours en cours d'examen ; cependant, la remorque P2P fonctionne en analyse des modes de défaillance (FMA) depuis plus d'un an et demi maintenant. Les résultats de la FMA seront présentés à la fin de cet article.

Garver a proposé de rechercher un train de processus d'électrocoagulation (EC), de clarification (CLAR), de microfiltration (MF) et d'osmose inverse (RO) de 1,5 gallon par minute avec un train de processus de traitement des concentrés par électrodistillation sous vide (VAED) pour récupérer la purge saline du CT dans une configuration sans rejet liquide (ZLD), empêchant les eaux usées à haute salinité de pénétrer dans le bassin d'égouts. La figure 2 montre un schéma de flux de processus de la chaîne de traitement et comment il a été intégré au système CT existant.

2. Diagramme de flux de processus de Garver pour le système testé au Red Rocks Community College (RRCC) à Lakewood, Colorado. Remarque : NaOCl = hypochlorite de sodium, EC = électrocoagulation, CLAR = clarification, MF = microfiltration, RO = osmose inverse, VAED = électrodistillation sous vide, O/F = trop-plein, M = compteur, STEP = eaux usées usine de traitement, UF = ultrafiltration et TDS = matières dissoutes totales. Avec l'aimable autorisation de : Garver États-Unis

La qualité de l'eau du perméat et du distillat traités a été analysée pour déterminer si elle pouvait être réutilisée comme eau de dilution d'appoint CT afin d'équilibrer la chimie de l'eau. La boue de sel du système VAED a été évaluée pour voir si elle était suffisamment pure pour être utilisée comme matière première pour la production d'hypochlorite de sodium sur site afin de l'utiliser dans le CT et de promouvoir une économie circulaire.

Le but de ce projet était de prouver qu'un système de traitement de concentré EC/CLAR/MF/RO avec VAED pouvait être efficace dans le traitement des purges de CT commerciales à TDS élevées provenant du système de refroidissement par évaporation de 600 tonnes situé dans le bâtiment principal du campus du RRCC à Lakewood, Colorado. Le RRCC CT fonctionnait à trois à quatre cycles de concentration.