Le dimensionnement d'un générateur d'ozone pour le traitement des eaux usées nécessite plus que l'adaptation d'un générateur au volume d'eau quotidien. La capacité requise dépend des caractéristiques des eaux usées, des objectifs de traitement, de la demande en ozone, des conditions de contact, des heures de fonctionnement et de l'efficacité avec laquelle l'ozone est transféré du gaz vers l'eau.
Un générateur trop petit peut ne pas fournir la capacité d'oxydation requise. Un surdimensionnement peut augmenter le coût des équipements, la consommation d’oxygène et la demande électrique sans nécessairement améliorer le résultat du traitement. Une conception pratique commence donc par des données sur les eaux usées et un objectif de traitement défini.
Définir d’abord la cible du traitement
Les projets de traitement des eaux usées peuvent utiliser l'ozone à différentes fins, notamment l'oxydation, la réduction de la couleur, le polissage, la désinfection ou le traitement des composés restant après le traitement biologique.
L'objectif du traitement détermine la manière dont le système d'ozone doit être évalué. Un processus conçu pour le polissage final ne devrait pas automatiquement utiliser la même demande en ozone qu’un flux d’eaux usées industrielles à haute résistance.
Avant de sélectionner un générateur, collectez :
- Débit d’eaux usées moyen et maximal
- Qualité de l’eau entrante
- Résultat du traitement ciblé
- COD ou autres indicateurs pertinents
- Exigences en matière de couleur ou d'odeur, le cas échéant
- pH et température
- Heures d'ouverture
- Espace d'installation disponible
Estimer la consommation d'ozone à partir du débit et de la dose
Un calcul préliminaire peut être effectué en utilisant :
Besoin en ozone (kg/h) = Débit des eaux usées (m³/h) × Dose d'ozone (mg/L) ÷ 1000
Par exemple, un traitement hypothétique des eaux usées fonctionnant à un débit de 50 m³/h avec une dose de conception préliminaire de 20 mg/L aurait une consommation théorique d'ozone d'environ 1 kg/h.
Ce calcul est utile pour établir une plage de conception initiale, mais il ne remplace pas l'analyse des eaux usées ou les essais pilotes. La demande réelle en ozone peut varier considérablement en fonction de la composition du polluant et des conditions de réaction.
Pourquoi les caractéristiques des eaux usées modifient la capacité requise
Deux usines peuvent rejeter le même volume d’eaux usées mais nécessitent des systèmes d’ozone différents car les eaux usées contiennent des composés organiques et des concentrations différents.
Les effluents traités biologiquement, les eaux usées textiles, les eaux usées de transformation des aliments et d’autres flux industriels peuvent présenter des exigences d’oxydation différentes. Pour cette raison, une dose fixe d’ozone ne doit pas être transférée d’un projet à un autre sans vérifier les caractéristiques de l’eau.
Le contenu existant en matière d'ingénierie des eaux usées de FEILI suit le même principe : le dosage de l'ozone doit être pris en compte en fonction de la composition des eaux usées, du débit et de l'objectif de traitement prévu.
L'efficacité du transfert d'ozone modifie les exigences réelles du système
Le générateur produit de l'ozone gazeux, mais le processus de traitement des eaux usées nécessite que l'ozone entre en phase liquide et réagisse avec les composés cibles.
Cela fait du transfert gaz-liquide un élément majeur du dimensionnement du système. La méthode d’injection, le débit de gaz, la pression, les conditions de mélange et de contact peuvent tous affecter l’utilisation de l’ozone.
Une configuration complète de machine de traitement de l'eau peut donc inclure le générateur, la préparation de l'oxygène ou de l'air, l'équipement d'injection, le mélange gaz-liquide, l'équipement de contact, la surveillance et la gestion des dégagements gazeux.
Augmenter la capacité du générateur sans améliorer le mauvais transfert gaz-liquide ne résout pas nécessairement un problème de traitement.
Le temps de contact doit être pris en compte avec la dose d'ozone
L'ozone réagit rapidement avec de nombreuses substances, mais les conditions de contact requises dépendent de l'objectif des eaux usées et du traitement. La conception doit donc prendre en compte la manière dont l'ozone est introduit, combien de temps il reste disponible dans l'étape de contact et si un mélange suffisant est obtenu.
Un temps de contact court avec un mauvais mélange peut entraîner la sortie de l'ozone inutilisé du système avant que les réactions souhaitées ne se produisent. Un étage de contact bien conçu peut améliorer l’utilisation de l’ozone et rendre la capacité du générateur plus utile.
Le débit de pointe peut affecter la sélection du générateur
Utiliser uniquement un débit d’eaux usées moyen peut conduire à une capacité insuffisante pendant les périodes de production de pointe.
Une usine peut exploiter différentes lignes de production à différents moments de la journée, créant ainsi des changements substantiels dans le débit des eaux usées et la charge polluante. Le système d’ozone doit donc être évalué par rapport au modèle de fonctionnement réel plutôt que de se fier à un chiffre moyen.
Des systèmes de contrôle peuvent également être envisagés lorsque la production d’ozone doit répondre à l’évolution de la demande du processus. L'approche appropriée dépend de la configuration du générateur et de la stratégie de contrôle du processus.
Comment configurer un générateur d’ozone pour eaux usées ?
Pour les systèmes industriels de plus grande taille, plusieurs modules générateurs peuvent fournir un fonctionnement plus flexible que de compter sur une seule unité surdimensionnée. En fonction du projet, la configuration modulaire peut permettre d'ajuster la capacité en fonction de la charge réelle d'eaux usées et fournir un mode de fonctionnement alternatif pendant la maintenance.
La configuration finale doit également prendre en compte l'alimentation en oxygène, le refroidissement, l'alimentation électrique, l'injection d'ozone, le volume de contact, la surveillance et le traitement des gaz d'échappement.
Pour les applications industrielles, les générateurs d'ozone industriels doivent donc être évalués dans le cadre du processus de traitement complet plutôt que comme une machine autonome.
La surveillance aide à confirmer si la conception fonctionne
Le traitement à l'ozone doit être vérifié à l'aide de données d'exploitation plutôt que de se fier uniquement aux réglages du générateur. Selon le processus, les mesures utiles peuvent inclure la concentration d'ozone gazeux, l'ozone dissous, le débit d'eau, la pression, la température et les indicateurs pertinents de qualité des eaux usées.
Un moniteur de concentration d'ozone peut être utilisé lorsqu'une mesure continue de la concentration d'ozone est requise. La surveillance peut aider à déterminer si les changements dans les performances du traitement sont causés par la production d'ozone, le transfert de gaz ou des changements dans les eaux usées elles-mêmes.
Quand les tests pilotes valent-ils la peine d’être envisagés ?
Les tests pilotes deviennent particulièrement utiles lorsque la composition des eaux usées est complexe, que le résultat de traitement requis est exigeant ou que le coût d'un système mal dimensionné est élevé.
Un essai pilote peut aider à établir la demande en ozone dans des conditions représentatives et fournir des informations sur le mélange, le temps de contact et la réponse au traitement. Ces résultats peuvent ensuite être utilisés pour affiner la capacité du générateur à grande échelle.
Pour un fournisseur, cela fournit également une base technique plus solide pour recommander le générateur plutôt que de s'appuyer entièrement sur un dosage générique de l'industrie.
Quelles informations un acheteur doit-il envoyer au fournisseur ?
Une demande de traitement des eaux usées devient beaucoup plus facile à évaluer lorsque l’acheteur fournit des informations réelles sur le processus.
| Information | But |
|---|
| Débit d'eau | Détermine le volume de traitement et la demande de base en ozone. |
| Analyse des eaux usées | Aide à identifier la demande d’oxydation. |
| Cible du traitement | Définit ce que le niveau d'ozone doit atteindre. |
| Heures d'ouverture | Détermine le cycle de service requis. |
| Processus existant | Indique où l'ozone doit être intégré. |
| Conditions de pose | Affecte le générateur, le refroidissement et la disposition du système. |
Pourquoi la capacité d'ingénierie du fournisseur est importante
Le traitement des eaux usées à l’ozone ne consiste pas simplement à acheter un générateur avec un numéro suffisamment grand sur la plaque signalétique. Les étapes du générateur, de l’alimentation en gaz, de l’injection, du mélange, du contact et du contrôle affectent toutes les performances finales du traitement.
L'expérience de projet publiée par FEILI comprend des équipements de traitement de l'eau industrielle dans lesquels la génération d'oxygène, la production d'ozone, le mélange gaz-liquide et la réutilisation de l'eau ont été intégrés dans un seul système. Ce type d’expérience de projet est pertinent lorsqu’un acheteur a besoin de plus qu’un générateur d’ozone autonome.
Un fournisseur qualifié de traitement à l'ozone des eaux usées devrait donc être en mesure de discuter du processus complet, d'identifier les informations nécessaires au dimensionnement et d'expliquer quelles hypothèses sont utilisées dans la configuration proposée.
Le bon générateur d’ozone pour eaux usées n’est pas nécessairement celui dont le rendement est le plus élevé. Il s'agit du système dont la production d'ozone, l'efficacité de transfert, les conditions de contact et la capacité de fonctionnement correspondent à la charge réelle des eaux usées et à l'objectif de traitement.
Vous planifiez un projet sur l'ozone des eaux usées ? Fournir le débit, l’analyse des eaux usées, l’objectif de traitement et le calendrier d’exploitation constitue le point de départ le plus utile pour une évaluation technique et une recommandation d’équipement.
