Comment réduire la formation de tartre grâce aux produits chimiques de traitement de l’eau

La maîtrise du tartre commence par l’identification de la substance qui se dépose et des raisons de sa formation. Dans la plupart des systèmes industriels, le tartre se forme lorsque des minéraux dissous deviennent insolubles en raison de changements de température, de concentration, de pH ou de la composition chimique de l’eau. Le carbonate de calcium, le sulfate de calcium, la silice et les sels de magnésium en sont des causes fréquentes, mais la réponse appropriée dépend du système. Une chaudière, une tour de refroidissement et une unité d’osmose inverse peuvent toutes être touchées par le tartre, mais pour des raisons chimiques différentes.

Les produits chimiques de traitement de l’eau peuvent réduire efficacement la formation de tartre s’ils sont sélectionnés en fonction de l’analyse de l’eau d’alimentation, de la température de fonctionnement, des cycles de concentration et de la conception de l’équipement. L’ajout d’un antitartre générique sans vérifier ces conditions peut ralentir les dépôts à un endroit tout en provoquant ailleurs un encrassement, de la corrosion ou une instabilité du traitement.

Commencer par analyser l’eau et les conditions de fonctionnement

Avant de choisir un programme de traitement, les opérateurs doivent examiner la dureté, l’alcalinité, la silice, les sulfates, le fer, le manganèse, le pH, la conductivité et les matières en suspension. Un échantillon récent de l’eau d’alimentation est plus pertinent qu’un ancien rapport de laboratoire, en particulier lorsque les sources d’eau, les charges de production ou les taux de réutilisation évoluent.

Une même eau peut se comporter différemment une fois introduite dans le procédé. Le chauffage élimine le dioxyde de carbone et peut accroître la tendance du carbonate de calcium à précipiter. L’évaporation dans les systèmes de refroidissement concentre les sels dissous. Les systèmes à membranes produisent un flux de rejet concentré dans lequel les sels peu solubles peuvent dépasser leur limite de solubilité. Le choix des produits chimiques doit tenir compte de l’endroit où cette concentration se produit, et pas uniquement de la qualité de l’eau entrante.

Les opérateurs doivent également examiner les endroits où les dépôts apparaissent. Des dépôts durs et blancs sur les surfaces d’échange thermique indiquent souvent un tartre minéral, tandis qu’une matière molle ou gélatineuse peut être liée à des matières en suspension, à une croissance biologique ou à des produits de corrosion. Traiter tous les dépôts comme du tartre dû à la dureté peut entraîner une utilisation inutile de produits chimiques et laisser la cause sous-jacente sans solution.

Choisir une méthode de traitement adaptée au système

Dans de nombreux systèmes, la prévention du tartre associe le conditionnement de l’eau d’alimentation à un programme de traitement chimique. L’équilibre entre ces mesures varie selon l’application.

• Chaudières : L’adoucissement ou la déminéralisation sert couramment à réduire la dureté avant l’entrée de l’eau dans la chaudière. Le traitement interne peut ensuite faire appel aux phosphates, aux dispersants polymères, à des produits chimiques de contrôle de l’oxygène et à une purge contrôlée afin d’empêcher les contaminants résiduels de former des dépôts adhérents.
• Systèmes de refroidissement : Comme l’évaporation concentre les minéraux, les programmes de traitement de l’eau de refroidissement reposent souvent sur des inhibiteurs à seuil et des dispersants. Ces produits aident à maintenir en solution les ions responsables du tartre ou à interrompre la croissance des cristaux. Le contrôle du pH, la qualité de l’eau d’appoint, la filtration et les réglages de purge influent également sur leur efficacité.
• Systèmes d’osmose inverse et à membranes : Les antitartres sont généralement dosés en amont des membranes afin de limiter la précipitation dans le flux concentré. Le choix du produit doit tenir compte des limites de fonctionnement fixées par le fournisseur de membranes et des concentrations prévues de calcium, de baryum, de strontium, de silice et d’autres ions problématiques.
• Boucles d’eau de procédé : Lorsque l’eau entre en contact avec un produit, un équipement ou des surfaces sensibles, la compatibilité chimique est aussi importante que la maîtrise du tartre. Les produits chimiques de traitement ne doivent pas introduire de résidus susceptibles d’altérer la qualité du produit, le traitement en aval ou le respect des exigences de rejet.

Ne pas considérer le dosage des produits chimiques comme un réglage fixe

Un produit chimique de traitement agit dans une plage de dosage donnée. Un sous-dosage peut permettre aux dépôts de se former progressivement, jusqu’à ce qu’une perte de transfert thermique ou une chute de pression devienne visible. Un surdosage peut augmenter les coûts et provoquer d’autres problèmes d’exploitation, notamment de la mousse, des préoccupations liées aux résidus chimiques ou des difficultés à maîtriser la qualité des rejets.

Les doses doivent être ajustées lorsque la qualité de l’eau ou les conditions de fonctionnement changent. Parmi les changements pertinents figurent une dureté plus élevée de l’eau d’appoint, une augmentation des cycles de concentration dans le circuit de refroidissement, une réduction des purges, des températures de procédé plus élevées, un débit plus faible et des modifications de l’ajout d’acide ou d’alcali. Une pompe doseuse étalonnée il y a plusieurs mois peut ne plus délivrer la quantité prévue ; la vérification de son débit réel fait donc partie de la maîtrise du tartre.

Le contrôle doit s’appuyer sur des paramètres mesurables en fonctionnement. La conductivité, le pH, les fuites de dureté, l’alcalinité, le résiduel d’inhibiteur, le cas échéant, la pression différentielle et les performances de transfert thermique permettent de vérifier l’efficacité du programme. Un dépôt commence souvent à se former bien avant de provoquer un arrêt ; une hausse de la perte de charge ou une baisse du rendement thermique peut constituer un signe précurseur.

Distinguer la prévention de l’élimination du tartre

Les antitartres et les dispersants sont principalement conçus pour prévenir ou limiter la formation de nouveaux dépôts. Il ne faut pas supposer qu’ils dissolvent un tartre important déjà présent. Lorsque l’équipement est déjà encrassé, un programme de nettoyage contrôlé peut d’abord être nécessaire. Les produits chimiques de nettoyage doivent être compatibles avec les matériaux métalliques, les joints, les membranes et les dispositifs de traitement des eaux usées.

Un nettoyage acide peut éliminer efficacement certains dépôts carbonatés, mais il risque d’endommager l’équipement ou d’accélérer la corrosion s’il est appliqué sans identification des dépôts ni mesures de contrôle de la corrosion. Les dépôts riches en silice, les oxydes de fer et les encrassements mixtes organiques et minéraux nécessitent souvent d’autres méthodes. L’analyse d’un échantillon ou d’un dépôt peut éviter de choisir un produit de nettoyage peu efficace sur le matériau présent.

Causes fréquentes d’échec du traitement

De nombreux problèmes de tartre sont imputés au produit chimique alors que leur origine est opérationnelle. Parmi les causes fréquentes figurent une alimentation en produits chimiques irrégulière, un mauvais mélange, des points d’injection obstrués, des analyses d’eau imprécises, des cycles de concentration excessifs, l’échec de la régénération d’un adoucisseur et des changements de la source d’eau qui n’ont jamais été pris en compte dans le programme de traitement.

La chimie a également ses limites. Si la dureté de l’eau d’alimentation dépasse largement la base de conception, si la filtration est insuffisante ou si le système fonctionne en dehors de sa plage prévue de température et de concentration, augmenter le dosage des produits chimiques peut seulement retarder le problème. Dans ces situations, les opérateurs doivent examiner le prétraitement, la stratégie de purge, les objectifs de récupération et la maintenance mécanique en complément du programme chimique.

Un programme fiable de maîtrise du tartre associe donc l’analyse de l’eau, des produits chimiques de traitement de l’eau correctement sélectionnés, un dosage vérifié et une inspection régulière des performances du système. Le traitement chimique est plus efficace lorsqu’il est intégré au processus d’exploitation, plutôt que mis en œuvre comme une mesure corrective après que les dépôts ont déjà réduit la capacité.