Power Magazine a récompensé Dominion Energy et sa centrale électrique de Surry en leur décernant le prix 2023 Water Award pour leur projet de récupération des concentrés d’osmose inverse, qui a permis à l’entreprise d’atteindre et de dépasser son objectif d’économiser 21 millions de gallons d’eau sur une période de 5 ans.
Dominion Energy est toujours à la recherche de solutions novatrices pour atteindre et dépasser ses objectifs en matière de gérance environnementale. La production d’électricité est une activité gourmande en eau, qu’elle soit générée à partir du charbon, du gaz ou du nucléaire. Par conséquent, trouver de nouvelles façons de réduire la demande en eau dans l’ensemble de son parc est devenu une priorité pour ses employés et ses partenaires.
La centrale nucléaire de Dominion Surry n’est pas différente, et la gestion et l’optimisation de l’eau est dans tous les esprits. L’équipe d’exploitation de Surry a contacté Veolia pour étudier ce qui pourrait être mis en place pour réduire la consommation d’eau d'alimentation associée au système d’eau déminéralisée sous-traité. Grâce à des scénarios d’essai et à des essais pilotes, il a été démontré que la consommation en eau pouvait être considérablement réduite.
L'osmose inverse (OI) a été défini comme élément prioritaire pour réduire la consommation d'eau douce.
L'OI est une technologie à membrane utilisée comme déminéralisateur préliminaire, éliminant jusqu'à 98 % des matières dissoutes totales. Il s'agit d'un processus continu qui divise une source d'eau d'alimentation en deux flux d'effluents : un flux d'eau purifiée appelé « perméat » et un flux de déchets appelé « concentré » qui contient les matières dissoutes rejetées. Le système d'OI est décrit en pourcentage de récupération, c'est-à-dire le pourcentage d'eau d'alimentation récupérée sous forme de perméat. Les systèmes d'OI sont généralement exploités avec une fourchette de récupération oscillant entre 55 et 75 %, ce qui veut dire que 25 à 45 % du flux d'eau d'alimentation se transforme en flux de déchets. La solution pour répondre au défi de l'usine a consisté à maximiser le pourcentage de récupération, réduisant ainsi le volume d'eau d'alimentation nécessaire pour une production donnée de perméat.
Plusieurs facteurs sont pris en compte pour déterminer le pourcentage de récupération idéal d'un système d'osmose inverse, notamment la qualité souhaitée du perméat, le potentiel d'encrassement de l'eau d'alimentation et la concentration prévue de sels modérément solubles dans le flux de déchets.
Historiquement, le taux de récupération du système d'osmose inverse (OI) de prétraitement de Surry a été établi pour assurer un fonctionnement fiable des membranes sans nécessiter l’utilisation de produits chimiques tartrifuge. Cette eau d'alimentation particulière contient des niveaux élevés de silice, un contaminant qui peut provoquer un encrassement important de la membrane et empêcher son fonctionnement s’il atteint des concentrations suffisamment élevées (figure 1). Augmenter la récupération (OI) à un niveau plus élevé, comme nous l'avons suggéré, aurait nécessité l'utilisation d'un tartrifuge spécifique pour prévenir la précipitation de silice en sortie du système d'OI. La centrale a demandé à Veolia de fournir un système temporaire de « validation de concept » afin d’évaluer l’augmentation du pourcentage global de récupération du système. Pour y parvenir, nous avons installé un petit skid d'OI séparé afin de traiter directement le concentré du système OI principal. Durant cette période d'essai, le perméat de l'OI de récupération a été recyclé et renvoyé dans l'entrée du système d'OI principal.
Résultat
Tout au long de la période d'essai, des données ont été recueillies sur le nouveau flux de déchets concentrés et sur le perméat produit par l'OI de récupération (illustration 2). Les paramètres opérationnels de l'OI de récupération ont été contrôlés pour déterminer la viabilité du nouveau procédé sur le long terme.
L’essai a démontré qu’avec l’ajout approprié de produit tartrifuge, environ la moitié du flux de déchets concentrés pouvait être traitée à des niveaux de qualité acceptables pour être réutilisé, sans que le système souffre d’encrassement dû à la silice précipitée.
Sur la base des résultats, deux options à long terme se sont révélées viables. La première a été l'ajout permanent d'une OI de récupération séparée. La deuxième consistait en une modification mineure du système d'osmose inverse (OI) existant afin d’obtenir la même récupération nette du système avec l’utilisation d’un tartrifuge spécialisé.
La récupération du concentré d’OI gaspillé s’est traduite par une réduction de ~13,9 millions de gallons par an d’apport en eau douce. Cela représente une réduction à deux chiffres de la demande en eau, ce qui dépasse l’objectif initialement fixé pour le projet. Cela équivaut à la quantité d’eau utilisée par plus de 126 ménages américains chaque année, ou suffisamment d’eau pour remplir trois stades de football jusqu’au poteau de but de 10 pieds !