Plains Midstream, une usine de gaz située dans l'Alberta du Sud, était limitée par les rejets de phosphate de son installation de traitement des eaux usées. En adoptant une approche de résolution de problèmes, Veolia a fourni une solution permettant de réduire les rejets de phosphate, la consommation d'eau et de produits chimiques, ainsi que les émissions de carbone. Ces changements ont généré une économie annuelle globale de 51 850 $.
Veolia a proposé une transition du traitement de la chaudière vers la chimie tout polymère Solus AP. Ce nouveau traitement a empêché le dépôt sur la chaudière précédemment observé.
Une nouvelle stratégie de traitement a également permis de mieux contrôler les cycles de concentration de la chaudière, optimisant ainsi l'utilisation du carburant, de l'eau et des produits chimiques.
En Amérique du Nord et dans le monde entier, des entreprises de tous les secteurs s'efforcent de réduire leur impact sur l'environnement tout en optimisant l'efficacité de leur production et en contrôlant leurs coûts de fonctionnement.
Le phosphate est un traitement standard des chaudières pour aider à contrôler les dépôts depuis les années 1970, mais il est aujourd'hui remplacé par des solutions entièrement polymères, plus performantes et ayant un impact moindre sur l'environnement.
L'utilisation de la chimie des phosphates pour les chaudières a tendance à générer des boues et ne favorise pas la propreté optimale de la surface de transfert de chaleur. Cela empêche l'optimisation des cycles de la chaudière. Lorsque l'on permet à l'eau d'alimentation de la chaudière de se concentrer ou d'effectuer une « montée en régime », les volumes de purge sont réduits, ce qui équivaut à une moindre consommation d'eau et d'énergie.
En raison des modifications imminentes des permis de rejet dans l'environnement, il était nécessaire de réduire la charge de phosphate (PO4) dans le système de traitement d'eau usée du client.
Le plus grand défi était que, parfois, un pourcentage de la purge de la chaudière contenant jusqu'à 20 ppm de PO4 était envoyé dans le système des eaux usées sans être traité pour l'élimination des phosphates, en raison de l'emplacement de l'un des puisards de la purge de la chaudière et de l'emplacement de l'injection de l'alimentation chimique KlarAid* pour le traitement d'élimination des phosphates. L'usine était donc exposée à un risque plus élevé d'excursions de phosphate dans l'eau usée et de dépassement du permis de rejet. La Figure 1 montre un diagramme du système d'épuration des eaux usées.
Les options pour corriger ce problème étaient limitées et comprenaient le détournement du puisard de purge de la chaudière pour le raccorder en amont de l'injection de KlarAid, afin que toute l'eau allant au système d'eaux usées soit traitée à tout moment, ce qui nécessitait des modifications structurelles complexes et coûteuses. Veolia a suggéré de changer la chimie du traitement interne de la chaudière pour Solus AP, un nouveau programme de traitement de la chaudière sans phosphate.
Figure 1 : Schéma d'écoulement des eaux usées.
La modification de la chimie du traitement interne a également présenté une opportunité d'améliorer les cycles de contrôle de concentration de la chaudière. La nouvelle stratégie de traitement a établi un régime de dosage qui a permis aux opérateurs d'optimiser facilement les cycles, de réduire la consommation en eau et d'optimiser l'utilisation des combustibles d'une chaudière monobloc et de deux chaudières de récupération de la chaleur résiduelle (WHRB) sur le site
Veolia a recommandé l'utilisation de Solus AP, un traitement interne de chaudière de nouvelle génération qui utilise son terpolymère de chaudière (BTP) breveté. Le BTP est un polymère multifonctionnel qui limite la formation de dépôts en maintenant les contaminants de l'eau d'alimentation entrante, tels que la dureté du calcium et du magnésium, sous une forme soluble pour un rejet efficace dans la purge de la chaudière. Le BTP fonctionne également en déformant la croissance des cristaux, réduisant ainsi la taille des particules formées et modifiant la charge superficielle des particules en suspension et des surfaces des tubes de chaudière, réduisant l'attraction entre particules et leur attraction vers les parois des tubes de chaudière.
Les programmes à base de phosphate en présence de contaminants tels que les ions de dureté sont appelés « programmes de précipitation », car ils forment des boues qui doivent être éliminées efficacement, de peur qu'elles ne soient également à l'origine de dépôts. Le programme Solus tout-polymère a été fortement recommandé car l'usine avait des antécédents d'excursions de dureté, faisant de la gestion des boues phosphatées un problème supplémentaire.
Le traitement Solus AP a été ajouté à la place du programme existant de précipitation des phosphates à partir de mars 2019, et une procédure de démarrage de 8 semaines a été employée pour assurer la transition de la chimie du traitement interne. La nouvelle stratégie de traitement appliquée visait des cycles de concentration de 70 à 80, soit le double de ce à quoi les chaudières fonctionnaient auparavant. Comme l'usine ne pouvait pas suivre les cycles hydrauliques avec des débitmètres et des contrôleurs, l'utilisation d'une méthode de dosage précise et le suivi ont permis d'augmenter les cycles dans les chaudières, ce qui a entraîné des économies d'énergie, d'eau et de produits chimiques.
Résultat
En raison du passage à Solus AP, les cycles de la chaudière sont passés d'une moyenne de 40 cycles de concentration à 75 cycles. À mesure que la concentration de l'eau de la chaudière augmente, la quantité d'eau chaude traitée chimiquement évacuée est moindre, de sorte que la quantité d'eau froide non traitée alimentant la chaudière est réduite.
L'augmentation des cycles de la chaudière a permis de réaliser des économies d'eau annualisées de 1 millions de gallons US, des économies de combustible de 9 777 $ et des économies de produits chimiques de traitement de la chaudière de 18 977 $. Les économies de carburant se sont converties en une réduction des émissions de CO2 de 200 tonnes/an.
La réduction de l'eau d'appoint a également permis de réaliser des économies liées aux opérations de déminéralisation de l'usine. Suite à l'augmentation des cycles de chaudière, l'usine de déminéralisation a dû effectuer 52 régénérations de moins d'une année à l'autre sur ses unités de cation et d'anion à co-courant, ce qui a permis de réaliser des économies d'acide et de caustique de 11 246 $.
En éliminant le traitement de la chaudière à base de phosphate, la charge en phosphate de l'usine d'eaux usées a été réduite de plus de 200 kg de PO4 par an. Cela a permis de réduire l'utilisation du traitement Klaraid pour l'élimination des phosphates dans l'eau usée à un montant de 11 846 $ par an, mais surtout de réduire la concentration de phosphates rejetés de 1 ppm sous forme de PO4 et d'éliminer le risque de dépassement du permis de rejet de la station.