Le « cycle de l'eau » des tours de refroidissement : comment réduire les rejets d'eaux usées et parvenir à une utilisation efficace des ressources en eau ? ​

Les tours de refroidissement jouent un rôle crucial dans la dissipation de la chaleur dans la production industrielle et dans le fonctionnement des installations modernes. Cependant, les problèmes de consommation des ressources en eau et de rejet des eaux usées lors de son exploitation sont progressivement devenus importants. Dans la situation actuelle où les ressources mondiales en eau sont de plus en plus limitées et les exigences de protection de l'environnement de plus en plus strictes, l'exploration de la voie d'optimisation du système de circulation d'eau des tours de refroidissement pour parvenir à une utilisation efficace des ressources en eau et à une réduction des eaux usées est devenue une tendance inévitable dans le développement de l'industrie.

Présentation du système de circulation d'eau de la tour de refroidissement

Le système de circulation d’eau des tours de refroidissement est principalement divisé en deux types : tour de refroidissement ouverte et tour de refroidissement fermée. Dans un système de circulation d’eau ouverte, l’eau et l’air entrent en contact direct pour l’échange thermique. Le processus de travail est le suivant : L'eau chaude s'écoule de l'équipement qui doit être refroidi et entre par le haut de la tour de refroidissement. Il est distribué uniformément au dispositif de distribution d'eau via le système de distribution d'eau. Dans le dispositif de distribution d'eau, l'eau est dispersée en fines gouttelettes d'eau ou en films d'eau et entre entièrement en contact avec l'air circulant vers le haut. La chaleur est transférée à l'air par évaporation et convection. Une fois la température de l'eau baissée, elle est collectée dans le bassin de collecte d'eau au bas de la tour de refroidissement puis ramenée vers l'équipement pour être recyclée par la pompe à eau. Cependant, ce système présente des inconvénients importants. Comme l’eau est directement exposée à l’air, la quantité de perte par évaporation est importante. Dans le même temps, elle est sujette à la contamination par la poussière, les impuretés et les micro-organismes, entraînant une détérioration de la qualité de l'eau. Pour maintenir la qualité de l’eau, des rejets fréquents d’eaux usées sont nécessaires, ce qui entraîne un gaspillage important des ressources en eau.

Le système de circulation d'eau fermé évite efficacement ces problèmes. Prenez le commun tour de refroidissement fermée à titre d'exemple. Le fluide de procédé à refroidir (tel que l'eau chaude, la solution eau-éthylène glycol, etc.) circule dans un serpentin fermé et n'entre pas en contact direct avec l'air extérieur et l'eau de pulvérisation. Le système de pulvérisation d'eau aspire l'eau du réservoir de collecte d'eau et la pulvérise uniformément sur la surface extérieure du serpentin à travers des buses pour former un film d'eau. Sous l’action du ventilateur, l’air extérieur circule à travers la zone du serpentin. À ce stade, le fluide de procédé chaud à l'intérieur du serpentin transfère d'abord la chaleur à l'eau de pulvérisation à travers la paroi du tube (transfert de chaleur sensible). Une partie de l'eau de pulvérisation chauffée absorbe la chaleur et s'évapore en vapeur d'eau, évacuant une grande quantité de chaleur latente, permettant ainsi de refroidir le fluide à l'intérieur du serpentin. L'eau de pulvérisation non évaporée retombe dans le bac de récupération d'eau pour être recyclée. Une petite quantité d'eau concentrée est régulièrement évacuée par la vanne de vidange, tandis que la vanne d'eau d'appoint reconstitue automatiquement l'eau douce pour maintenir la stabilité de la qualité et du niveau de l'eau. Les systèmes fermés réduisent considérablement l’évaporation et la pollution de l’eau et améliorent considérablement l’efficacité de l’utilisation des ressources en eau.

Stratégies pour réduire les rejets d’eaux usées et améliorer l’utilisation des ressources en eau

1.Optimiser la technologie de traitement de l’eau

Le traitement de stabilisation de la qualité de l’eau est une étape cruciale. En ajoutant des stabilisants appropriés de la qualité de l'eau, tels que des inhibiteurs de tartre, des inhibiteurs de corrosion et des biocides et algicides, les problèmes de tartre, de corrosion et de croissance microbienne dans l'eau en circulation peuvent être contrôlés efficacement. Les inhibiteurs de tartre peuvent empêcher le calcium, le magnésium et d'autres ions présents dans l'eau de former des sels insolubles, qui adhèrent à la surface des tuyaux et des équipements, réduisent l'efficacité de l'échange thermique et diminuent ainsi le rejet d'eaux usées provoqué par le nettoyage du tartre. Les inhibiteurs de corrosion peuvent former un film protecteur sur la surface métallique, inhiber la corrosion du métal, prolonger la durée de vie de l'équipement et réduire la consommation d'eau supplémentaire causée par l'entretien ou le remplacement de la corrosion de l'équipement. Le bactéricide et l'algicide peuvent tuer les bactéries, les algues et autres micro-organismes présents dans l'eau en circulation, empêcher les boues microbiennes de boucher les tuyaux et d'affecter la qualité de l'eau, et éviter les rejets fréquents d'eaux usées dus à la détérioration de la qualité de l'eau.

De plus, en adoptant des technologies de filtration avancées telles que les technologies de filtration par ultrafiltration et par osmose inverse, les minuscules particules, les colloïdes, la matière organique et certains ions présents dans l'eau en circulation peuvent être efficacement éliminés, améliorant encore la qualité de l'eau, réduisant l'impact des impuretés sur le système et réduisant ainsi la quantité d'eaux usées rejetées. Certaines entreprises ont introduit des dispositifs d'ultrafiltration dans le système d'eau en circulation de la tour de refroidissement, qui peuvent éliminer les impuretés dont la taille des particules est supérieure à 0,01 microns de l'eau, réduisant ainsi considérablement la turbidité de l'eau en circulation. Cela réduit considérablement les rejets d’eaux usées causés par des problèmes de qualité de l’eau et améliore simultanément le taux de réutilisation de l’eau en circulation.

2. Mettre en œuvre un contrôle précis des rejets de pollution

La méthode traditionnelle de rejet régulier des eaux usées manque souvent de spécificité et rejette une grande quantité de ressources en eau même lorsque la qualité de l’eau est encore bonne. À l’aide de capteurs de surveillance de la qualité de l’eau et de systèmes de contrôle automatique, un rejet précis des eaux usées peut être obtenu. Une surveillance en temps réel d'indicateurs clés tels que la conductivité, la valeur du pH, la dureté et la turbidité de l'eau en circulation est effectuée. Lorsque les paramètres de qualité de l'eau dépassent la plage raisonnable définie, le dispositif de drainage automatique est activé pour évacuer une quantité appropriée d'eau concentrée et reconstituer l'eau douce, garantissant ainsi que la qualité de l'eau est toujours maintenue dans la plage de fonctionnement appropriée. Une grande entreprise chimique a installé un système intelligent de surveillance de la qualité de l’eau et de contrôle des rejets d’eaux usées dans le système de circulation d’eau de la tour de refroidissement. Il contrôle avec précision le volume de rejet des eaux usées en fonction des changements de conductivité. Par rapport au rejet régulier précédent des eaux usées, le volume des eaux usées rejetées a été réduit de plus de 30 %, et une grande quantité d’eau d’appoint a été économisée en même temps.

3. Réaliser le recyclage et la réutilisation des eaux usées

Après avoir subi un traitement avancé, les eaux usées rejetées par la tour de refroidissement peuvent être réutilisées à des fins non potables. Par exemple, les eaux usées traitées peuvent être utilisées pour l'irrigation des espaces verts de l'usine, le lavage des routes, la chasse d'eau des toilettes, etc. En construisant des stations de traitement des eaux usées dédiées et en adoptant des processus tels que la neutralisation, la sédimentation, la filtration et la désinfection, les substances nocives présentes dans les eaux usées peuvent être éliminées pour répondre aux normes de réutilisation correspondantes. Dans certaines zones où l’eau est rare, certaines centrales électriques utilisent les eaux usées traitées des tours de refroidissement pour irriguer les plantes vertes situées dans la zone de l’usine. Cela permet non seulement de recycler les ressources en eau, de réduire l'utilisation des ressources en eau douce, mais également de réduire le coût du traitement des eaux usées, offrant ainsi de bons avantages économiques et environnementaux.

4. Analyse des cas réussis

Zhejiang Aoshuai Refrigeration Co., LTD  a obtenu des résultats remarquables dans le traitement des eaux usées de la fabrication du papier et dans la réutilisation de l'eau d'appoint des tours de refroidissement. L'entreprise adopte un processus de traitement de filtration sur filtre à disque, de stérilisation et de désinfection des eaux usées de la fabrication du papier, garantissant que la qualité de l'eau traitée répond aux exigences de qualité de l'eau pour l'eau d'appoint des tours de refroidissement. Cette mesure permet d'économiser chaque jour 600 à 1 000 mètres cubes d'eau pour l'eau d'appoint des tours de refroidissement, de 250 000 à 300 000 mètres cubes d'eau par an, et de réduire la consommation d'eau par unité de produit de 2,5 %, réduisant ainsi considérablement la consommation d'eau claire et le rejet de polluants des eaux usées dans les centrales électriques.  Zhejiang Aoshuai Refrigeration Co., LTD  a également obtenu des résultats remarquables. Ce système utilise la technologie de contrôle intégrée « refroidissement par air + pompe de circulation ». L'eau est transportée vers la tour de refroidissement par le Pompe de circulation , et le débit d'eau est refroidi de force par un ventilateur à haut rendement. L'eau refroidie est ensuite recyclée vers l'unité de test via un pipeline en boucle fermée, formant ainsi un mode de recyclage complet. Par rapport à la méthode traditionnelle de refroidissement par échappement direct, elle permet d'économiser 28 700 mètres cubes d'eau par an, fournissant ainsi un exemple de référence en matière de transformation technologique économe en eau dans le domaine industriel.

L'optimisation du système de circulation de l'eau dans les tours de refroidissement revêt une grande importance pour réduire les rejets d'eaux usées et parvenir à une utilisation efficace des ressources en eau. En adoptant des technologies avancées de traitement de l'eau, des mesures précises de contrôle des rejets de polluants, en promouvant activement le recyclage et la réutilisation des eaux usées et en s'appuyant sur l'expérience pratique d'entreprises prospères, diverses industries peuvent réduire considérablement la consommation d'eau et minimiser les impacts environnementaux négatifs tout en assurant la production et l'exploitation, en s'orientant vers une direction verte et durable. Il s'agit non seulement d'une mesure nécessaire pour relever le défi de la pénurie d'eau, mais aussi d'une voie clé permettant aux entreprises d'assumer leurs responsabilités sociales et d'améliorer leur propre compétitivité, ce qui mérite une étude approfondie et une large promotion par l'ensemble du secteur.