Développée par Ondeo Industrial Solutions, Groupe SUEZ, en 2002, la gamme de solutions mobiles pour produire par osmose inverse de l'eau déminéralisée à usage industriel, Omobile®, s'enrichit grâce à la nouvelle technologie fractale. Mise à la disposition des sites industriels de tous secteurs, cette flotte de semi-remorques permet de répondre en urgence ou de manière programmée, aux besoins ponctuels ou temporaires en eau déminéralisée des sites de production. Compactes, permettant d'adapter les débits et les qualités aux besoins identifiés, et de fournir en particulier une eau très pure même sur de gros débits, ces unités et les services associés suscitent l'intérêt des industries par leurs avantages : rapidité d'intervention, compacité, adaptabilité, respect de l'environnement, déconsolidation des actifs'
En industrie, un besoin en eau déminéralisée, qu’il soit ponctuel ou permanent, doit être satisfait dans les plus brefs délais, pour éviter d’impacter le système de production tout entier. Les solutions mobiles de fourniture d’eau déminéralisée permettent de mettre à la disposition des industriels, en très peu de temps (24 h maximum), les volumes requis.
Ondeo Industrial Solutions a développé une gamme de solutions au sein de son offre Omobile®, qui viennent répondre à cette demande : FlexirO™ est l'unité mobile de déminéralisation de l'eau par osmose inverse, autonome, flexible, supervisée et gérée à distance. Elle est complétée par FilsanO™, unité mobile de filtration sur sable complètement automatisée, pouvant être utilisée en prétraitement.
des modules d’osmose pour obtenir la qualité d'eau en entrée nécessaire, et FilpressO™, unité mobile de déshydratation de boues par filtre-presse, permettant de traiter les boues en excès.
Enfin, l'unité mobile de déminéralisation de l'eau FractalO™ utilise la nouvelle technologie, développée au sein du partenariat Ondeo IS / Rohm & Haas, des échangeurs d'ions à plancher fractal Advanced AmberPack™ qui permet de produire une eau de meilleure qualité que la technologie d’osmose inverse même pour de gros débits, à travers des unités compactes, tout en réduisant la production d’effluents.
Le principe de l’osmose inverse en version mobile.
Ondeo Industrial Solutions dispose au sein de sa gamme Omobile®, de plusieurs unités FlexirO™, installations de traitement d’eau montées sur semi-remorques, compactes, fonctionnant sur le principe de l’osmose inverse. Ce procédé consiste à exercer sur une solution saline une pression supérieure à la pression osmotique, qui inverse le phénomène classique d’osmose directe, et force au travers d'une membrane la production d'eau déminéralisée à partir d'une solution saumâtre.
Au besoin (dans le cas d'un SDI 15 > 5), un prétraitement par une unité de filtration sur sable (FilsanO™) peut être mis en œuvre afin de respecter les valeurs d'indice de colmatage correctes à l’entrée de l'unité d’osmose inverse. Les modules FilsanO™ peuvent traiter des débits supérieurs à 100 m³/h. Éventuellement, ces unités de pré-traitement peuvent être couplées à une solution d'appoint visant à traiter les eaux de lavage par déshydratation FilpressO™, un filtre-presse d'une capacité de 3 000 litres.
De même, si la qualité à la sortie de l'unité d'osmose inverse n'est pas suffisante, il est possible d’installer une unité de polissage à base de résines échangeuses d'ions pour obtenir des valeurs de conductivité inférieures à 0,1 µS/cm et de silice inférieures à 20 ppb. Une fois les résines épuisées, elles seront régénérées en dehors du site et remplacées par de nouvelles.
Les équipes locales de Ondeo Industrial Solutions veillent au fonctionnement des unités mobiles de façon à assurer la continuité de la production et garantir la quantité et la qualité de l’eau produite. La surveillance de l'installation peut être effectuée totalement à distance, par modem et liaison GSM, et la commande à distance totale par connexion et navigateur Internet. Un signal d'alarme utilise la même ligne.
Une unité FlexirO™ permet de fournir en simple passe une eau de qualité chaudière basse pression (10 à 50 µ/cm à 15 °C) ou une eau de qualité chaudière moyenne à haute pression (1 à 3 µ/cm à 15 °C) en double passe, ainsi que tout type d’eau de process, dans des débits variant en fonction des besoins de qualité requis en sortie. L’unité mobile est mise à disposition du client avec le matériel de contrôle continu et de commande, et l’assistance technique nécessaire au suivi de l’exploitation. De son côté, le client fournit l’eau brute (température inférieure à 40 °C). L’indice de colmatage SDI 15 ne doit pas dépasser 5, l’électricité et l’énergie permettant de recevoir l’effluent (sels éliminés concentrés, eau de lavage ou régénérat).
Exemple d’application
Un industriel du secteur pétrochimique a un besoin de crise de 150 m³/h d'eau déminéralisée d'une qualité inférieure à 0,15 µS/cm, du fait d'une fuite saline sur un condenseur de vapeur, rendant impossible le recyclage normal de ses condensats. Faute de pouvoir répondre à cette demande, cet industriel est condamné à réduire sa production par manque de vapeur, et ce jusqu’à remplacement du condenseur, une opération uniquement possible durant un arrêt de grande maintenance strictement planifié.
Une solution temporaire de traitement d’appoint par déminéralisation est envisageable aux seules conditions qu'elle puisse être rapidement mise en place, qu'elle réponde à une contrainte de place stricte, qu’elle soit entièrement automatisée et assure une production continue et qu'elle ne déroge pas au permis d’exploiter et de rejet en place.
L’eau brute disponible est définie dans le tableau ci-après*.
Ondeo Industrial Solutions propose alors un traitement mobile avec des unités FlexirO™. L'eau brute est conditionnée avec un anti-tartre et un agent réducteur avant de transiter dans un filtre à cartouche, puis d’être envoyée dans des remorques FlexirO™ en mode double passe.
Le perméat produit est ensuite envoyé vers des skids de lit mélangé sur 2 niveaux.
L’eau déminéralisée produite développe une conductivité inférieure à 0,15 µS/cm, et une teneur en silice SiO₂ < 20 µg/l. Elle répond également aux autres normes VGB d’alimentation des chaudières haute pression :
- Dureté totale nd.
- Cuivre < 0,005 mg/l
- Fer < 0,02 mg/l
- SiO₂ réactive < 0,02 mg/l
- pH à 25 °C 6 – 7,5
La solution de Ondeo Industrial Solutions ne nécessite pas de régénération. Il ne modifie donc en rien la quantité ou la qualité des eaux résiduaires produites par le site.
Il n’y a pas non plus de perte d’eau. Le concentrat, chargé en sel, produit par les unités FlexirO™ n’est pas agressif et sa composition permet de le recycler vers les tours de refroidissement voisines, et ce d’autant
plus qu’il est déjà conditionné chimiquement pour éviter l’entartrage et le développement microbiologique.
La chaîne de polissage développe 12 m³ de résines sur lit mélangé, en deux niveaux, pour une capacité de fixation des sels de 5 500 eq, ce qui correspond à une production de +/- 110 000 m³ d’eau déminéralisée avant épuisement des résines et échange par une unité fraîche.
Deux dispositifs de mesure de la conductivité permettent de mesurer la qualité de l’eau à la sortie de chaque niveau de lit mélangé.
La solution Omobile® a été retenue car Ondeo Industrial Solutions proposait les unités mobiles les plus adaptées à la production de gros débits. Les installations FlexirO™ sont les plus compactes sur le marché pour ce type d’application ; le taux de conversion de l’unité (m³ d’eau déminéralisée produite par rapport aux m³ d’eau brute consommée) peut atteindre 85 %, contre 65 à 70 % dans d’autres solutions ; le concentrat produit peut être recyclé vers des tours de refroidissement (pH non agressif, eau tamponnée, déjà conditionnée chimiquement contre l’entartrage et le développement microbiologique) ; l’installation est entièrement automatisée et ses paramètres contrôlables à distance par connexion téléphonique, y compris par l’industriel ; elle permet d’assurer une production continue au niveau des FlexirO™ double passe et un cycle de production de plus d’un mois avant échange des lits mélangés, soit une fréquence dix fois moins élevée que dans les autres solutions proposées ; Ondeo Industrial Solutions est un partenaire local, y compris pour la régénération de ses unités lits mélangés hors du site client, et assure en France une exploitation de ces unités à partir de ses six directions régionales.
Le système échangeur d’ions au sol Fractal
Dans des systèmes échangeurs d’ions classiques, l’eau à traiter et les produits chimiques de régénération sont introduits dans les bidons contenant la résine au moyen de réseaux de répartition ou, mieux encore, de planchers équipés de busettes d’injection. Ces systèmes présentent l’inconvénient d’une distribution relativement inégale des fluides au travers du lit de résine, due à la turbulence au niveau des points d’injection des fluides (eau ou régénérants).
Ondeo Industrial Solutions a donc conçu, en partenariat avec Rohm & Haas, des unités équipées d’un nouveau plancher de distribution, de type fractal, en vue de remédier à ce problème. Ces planchers permettent d’obtenir une introduction et un recueil uniformes des fluides et donc un écoulement piston non turbulent dans les compartiments de résine.
Ceci est possible d’une part en multipliant le nombre de points d’injection de fluide au m² par 40 (de l’ordre de 2 000 points d’injection par m² au lieu de 50 points par m² dans les systèmes les plus sophistiqués actuellement) et, d’autre part, en équilibrant la perte de charge de chaque point d’injection du plancher, le fluide parcourant dans un plancher fractal la même distance à travers le plancher quel que soit son point d’injection. Nous obtenons ainsi une distribution et un profil de flux uniformes des fluides au travers du lit de résine. Cette solution conduit à un épuisement et une régénération plus efficaces de la résine et, par conséquent, à une consommation d’eau et de produits chimiques moindres, ainsi qu’à un temps de régénération réduit (environ une heure, contre deux à trois heures pour les systèmes classiques les plus performants à l’heure actuelle).
Dans leur version mobile, les unités fractales de type FractalO™ offrent des unités de déminéralisation compactes et à très hauts débits (jusqu’à 180 m³/h par semi-remorque) et dont les régénérations peuvent s’effectuer sur place. Les FractalO™ permettent donc d’éviter l’envoi d’unités de déminéralisation vers des centres externes de régénération éloignés, tels que pour les solutions mobiles classiques disponibles sur le marché. C’est donc une approche plus écologique puisqu’elle permet d’éliminer le transport et contribue ainsi à la réduction des émissions de gaz d’échappement et de CO₂ dans l’atmosphère.
Une unité FractalO™ a les mêmes dimensions qu’une unité FlexirO™ mais un poids supérieur (41 t).
Les parois du camion peuvent s’ouvrir pour permettre l’exploitation des installations.
Les unités fractales permettent un taux de conversion encore meilleur que les unités FlexirO™ ou les résines échangeuses d’ions conventionnelles, et diminuent la production de rejet (1 à 2 % du débit produit).
Un service adapté à des utilisations diverses et nouvelles
La période d’utilisation d’une unité (FlexirO™ ou FractalO™) varie d’une semaine à plusieurs mois, voire plusieurs années, sur la base de contrats ponctuels ou récurrents. Le service est proposé en location à la semaine avec un tarif dégressif sur la durée et peut être envoyé dans le monde entier par route et par transport maritime.
Les unités peuvent être fournies de façon permanente sur certains sites, selon une formule de type location long terme, sans transfert de propriété au terme du contrat (cette location est donc intégralement déductible de TVA et d’impôt, contrairement à une installation fixe financée de manière classique).
Si ce service s’adresse à toutes les industries pour « dépanner » un site suite à un arrêt accidentel ou une défaillance des installations, ou à l’interruption de l’approvisionnement en eau, il est particulièrement adapté à l’industrie de la pâte et papier, la pétrochimie, la chimie et l’agroalimentaire, pour supporter les plans de maintenance dans le cadre de production en continu.
Un fabricant de produits phosphatés et fluorés a fait appel à Ondeo Industrial Solutions pour une demande de ce type sur son premier site de production : « Nous devions procéder au changement de résines des chaînes d’eau déminéralisée, raconte le responsable d’exploitation du site. Mais il faut savoir que si l’on arrête la production d’eau déminéralisée, c’est toute l’usine qui est à l’arrêt ! Nous avons choisi la solution Omobile® car elle permet de produire de l’eau déminéralisée par osmose inverse, et c’est »
ce que l'on peut faire de mieux. De plus cette installation nous permet d’avoir 100 m³/h en continu ». Ainsi, pour un coût de location bien inférieur au coût qu’aurait engendré un arrêt de l'usine, le site a pu réaliser ses opérations de définage des résines de déminéralisation tout en maintenant son activité. Un véritable tour de force!
Les unités peuvent venir aussi en appoint ou en substitution d’installations existantes en cas d’activité saisonnière impliquant une augmentation de la consommation (sucreries, boissons, centrales électriques au gaz si elles entreprennent un passage au fioul par période de grand froid), en cas de pénurie d'eau (sécheresse) ou de variation de l'eau brute (centres de recherche produisant des isotopes). Enfin, ces systèmes sont particulièrement adaptés aux opérations de démarrage de chaudière (soufflage vapeur) et autres mises en route, tests d’installations pilotes et projets de réhabilitation.
Mais ces unités mobiles ont pu aussi prouver leur utilité pour répondre à de nouvelles attentes de clients industriels : l'un d’eux a fait appel au service Omobile® sur son site pour... traiter des eaux résiduaires ! Le procédé d’osmose inverse a servi à dénitrater en urgence (moins d’un mois et demi), via 2 unités FlexiROC™, 30.000 m³ d’eaux de lagune. Et il reste sans doute encore d'autres utilisations de l’Omobile® à inventer...
Conclusion
Le service Omobile® ne nécessite pas de grosses maintenances et évite aux industriels d’engager des investissements lourds. L’utilisation d’unités mobiles leur permet d'effectuer sur leurs sites des opérations de maintenance sur les installations existantes sans interrompre la production d’eau nécessaire au fonctionnement de leurs procédés. Elle leur permet en outre d’utiliser de nouvelles sources d’eau, peut-être plus minéralisées, en testant la technologie d’osmose inverse, sans étape de prétraitement, avant de choisir une solution permanente à mettre en œuvre. Compactes, mises en place très rapidement, elles offrent des débits et qualité modulables, et sont livrées “clé en main” sans besoin de compétences techniques particulières ni de formation. Peu gourmandes en produits chimiques, elles permettent d’éviter l’utilisation de réactifs acides ou basiques, améliorent la qualité de l'eau traitée, la fiabilité des installations, dans le respect de l'environnement.
