FR2697827A1

FR2697827A1 - Scale removal and protection in water pipes - by addn of carbon di:oxide to water to achieve pH equal to or less than the carbonate - bi:carbonate equilibrium value

Info

Publication number: FR2697827A1
Application number: FR9213544A
Authority: FR
Inventors: Mercier Dominique
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-11-10
Filing date: 1992-11-10
Publication date: 1994-05-13
Anticipated expiration: 2012-11-10
Also published as: FR2697827B1

Abstract

Descaling and scale protection of pipes and structures for transport and storage of scale producing water, is claimed. For descaling, gaseous CO2 is injected, prior to transport or storage, to lower the pH of the water to a value below the equilibrium carbonate/bicarbonate pH value thus rendering the water aggressive to scale deposited. For protection against scale the pH is lowered by gaseous CO2 addn. to achieve this carbonate/bicarbonate equilibrium value rendering the water neutral. Carbon dioxide addn. to water as functional of pH is pref. via continuous or discontinuous measurement. Injection is automatic via comparison between actual and desired pH values. USE/ADVANTAGE - Descaling of pipes and structures transporting potable or clean water. Progressive dissolution of calcium deposits is effected without attacking pipework or joints.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIFS DE DETARTRAGE ET DE PROTECTION CONTRE
L'ENTARTRAGE DES STRUCTURES EN CONTACT AVEC DE L'EAU
ENTARTRANTE
La présente invention concerne un procédé et des dispositifs de détartrage et de protection contre l'entartrage des canalisations et structures véhiculant ou stockant le l'eau entartrante.METHOD AND DEVICES FOR SCALING AND PROTECTION AGAINST
CALCULATION OF STRUCTURES IN CONTACT WITH WATER
BEAMING
The present invention relates to a method and devices for scaling and protection against scaling of pipes and structures conveying or storing scaling water.

Le détartrage des canalisations et structures véhiculant ou stockant de l'eau entartrante et traditionnellement réalisé ponctuellement et de façon brutale par injection d'acides forts. Une telle intervention est difficile à mettre en oeuvre et nécessite l'arrêt du fonctionnement de l'installation à traiter. Par ailleurs les produits utilisés étant particulièrement agressifs il est nécessaire de procéder à un rinçage complet de l'installation après traitement qui doit être compléte par l'injection d'un produit passivant lorsque les canalisations et ou les structures sont en acier. Une telle opération génère fréquemment la destruction des joints d'étanchéité.Cette opération ponctuelle étant curative, elle n'affranchit pas l'utilisateur d'un éventuelle traitement complémentaire de l'eau afin d'apporter une protection préventive aux canalisations ou structures ainsi traitées. Descaling of pipes and structures transporting or storing scaling water and traditionally carried out punctually and abruptly by injection of strong acids. Such an intervention is difficult to implement and requires stopping the operation of the installation to be treated. Furthermore, the products used being particularly aggressive it is necessary to carry out a complete rinsing of the installation after treatment which must be completed by the injection of a passivating product when the pipes and or the structures are made of steel. Such an operation frequently generates the destruction of the seals. This punctual operation is curative, it does not free the user from any additional water treatment in order to provide preventive protection to the pipes or structures thus treated .

Le procédé selon l'invention et les dispositifs qui en découlent permettent de remédier à ces inconvénients tout en permettant suivant une variante du procédé d'apporter une continuité dans la protection contre l'entartrage des canalisations et structures traitées. Enfin le procédé suivant l'invention est particulièrement économique, fiable, compatible avec les eaux de qualité potable, non polluant et simple de mise en oeuvre, plus économique. The method according to the invention and the devices which result from it make it possible to remedy these drawbacks while allowing, according to a variant of the method, to provide continuity in the protection against scaling of the pipes and structures treated. Finally, the process according to the invention is particularly economical, reliable, compatible with drinking water quality, non-polluting and simple to implement, more economical.

Le procédé objet de l'invention repose sur le fait que l'équilibre carbocalcique d'une eau dépend notamment de sa teneur en anhydride carbonique. The process which is the subject of the invention is based on the fact that the carbon-calcium balance of a water depends in particular on its carbon dioxide content.

C'est principalement l'équilibre entre l'anhydride carbonique, les carbonates et les bicarbonates qui conditionne la qualité entartrante ou agressive d'une eau. Les précipitations minérales dans les tuyauteries et installations véhiculant ou stockant de l'eau minéralisée, sont généralement provoquées par une rupture de l'équilibre carbo-calcique

It is mainly the balance between carbon dioxide, carbonates and bicarbonates that conditions the scaling or aggressive quality of water. Mineral precipitation in pipes and installations transporting or storing mineralized water is generally caused by a breakdown in the carbon-calcium balance

Si le gaz carbonique libre est éliminé au moyen d'une ventilation forcée ou par variation de température ou de pression par exemple, l'équilibre sera rompu dans le sens gauche droite t afin de constituer le "stock" de CO2 nécessaire à l'équilibre.A l'inverse si on dispose d'un excès de CO2 l'équilibre sera rompu dans le sens droite gauche t et il y aura dissolution de CaCO3.L'homme de l'art sait déterminer par calculs la valeur du CO2 libre correspondant aux autres paramètres dans une situation d'équilibre : le PH, C02 lié, CAO, constant de saturation, salinite totale, minéralisation et température.If the free carbon dioxide is eliminated by means of forced ventilation or by variation of temperature or pressure for example, the equilibrium will be broken in the left-right direction t in order to constitute the "stock" of CO2 necessary for equilibrium Conversely, if there is an excess of CO2, the equilibrium will be broken in the right-left direction t and there will be dissolution of CaCO3. Those skilled in the art can calculate the value of the corresponding free CO2 by calculations. to the other parameters in an equilibrium situation: PH, bound C02, CAD, saturation constant, total salinity, mineralization and temperature.

Ces valeurs permettent de déterminer les comportements agressifs ou entartrant d'une eau minéralisée. Dans le premier cas on notera la présence de
C02 agressif, dans le second cas il y aura entartrage calcaire par précipitation de CaC03, entre les deux il y aura équilibre. Grâce à ces calculs l'homme de i'art peu commodément calculer le PH d'équilibre calcocarbonique d'une eau dans les conditions précises de pression et de température qui correspondront à celles de l'eau véhiculée dans les équipements à détartrer.Le procédé objet de l'invention consiste à injecter dans la canalisation (ou toute autre structure contenant ou véhiculant l'eau) la quantité appropriée de gaz carbonique afin de rendre l'eau véhiculée suffisamment agressive pour qu'elle dissolve le CaC03 précipité qu'est le tartre. Suivant le procédé objet de l'invention on calcule préalablement à l'injection de C02 le PH correspondant à l'équilibre calco-carbonique de l'eau véhiculée (dans les conditions de température et de pression régnant dans la canalisation à détartrer). Puis toujours suivant l'invention on procédé à l'injection du C02 en dosant cette injection grâce à une mesure continue ou semi-continue du PH de l'eau dans l'installation suivant le procédé objet de l'invention, l'injection du C02 est dosée au regard d'un PH dit de consigne.Ce PH est calculé suivant l'expérience du demandeur à une valeur obligatoirement inférieure au PH d'équilibre calco-carbonique calculé et de préférence dans une valeur de PH comprise entre 0,75 et 0,85 PH d'équilibre. Un des principaux avantage du procédé objet de l'invention est de provoquer une dissolution progressive des dépôts de calcaire sans attaquer les parois de canalisations ou des structures à détartrer. Un autre avantage est que l'opération peut-être menée sans arrêter le fonctionnement de l'installation à détartrer, enfin ce procédé objet de l'invention n'attaque pas les joints d'étanchéité et du fait de sa neutralité ne modifie pas sensiblement la qualité des eaux potables. Enfin le procédé objet de l'invention provoque la dissolution progressive du tartre et ne génère donc que très peu de boues qui, fluides, peuvent être aisément extraites par filtration.These values make it possible to determine the aggressive or scaling behavior of mineralized water. In the first case, note the presence of
C02 aggressive, in the second case there will be lime scale by precipitation of CaC03, between the two there will be balance. Thanks to these calculations, those skilled in the art will not conveniently calculate the PH of a carbonaceous equilibrium of water under the precise conditions of pressure and temperature which will correspond to those of the water conveyed in the equipment to be descaled. object of the invention is to inject into the pipeline (or any other structure containing or transporting water) the appropriate amount of carbon dioxide in order to make the transported water aggressive enough for it to dissolve the precipitated CaCO3 that is tartar. According to the process which is the subject of the invention, the PH corresponding to the calcium-carbon balance of the water transported (under the temperature and pressure conditions prevailing in the pipe to be descaled) is calculated prior to the injection of C02. Then still according to the invention, the injection of C02 is carried out by metering this injection by means of a continuous or semi-continuous measurement of the pH of the water in the installation according to the process which is the subject of the invention, the injection of C02 is dosed with regard to a so-called set point PH. This PH is calculated according to the experience of the applicant at a value necessarily lower than the calculated calcium carbon dioxide equilibrium and preferably in a PH value between 0.75 and 0.85 PH equilibrium. One of the main advantages of the process which is the subject of the invention is to bring about a progressive dissolution of the lime deposits without attacking the walls of pipes or structures to be descaled. Another advantage is that the operation can be carried out without stopping the operation of the installation to be descaled, finally this process which is the subject of the invention does not attack the seals and because of its neutrality does not significantly modify the quality of drinking water. Finally, the process which is the subject of the invention causes the gradual dissolution of the tartar and therefore generates only very little sludge which, fluid, can be easily extracted by filtration.

Voici sous une forme de réalisation préférentielle, un dispositif de mise en oeuvre du procédé objet de l'invention : un dispositif d'injection (1) (de préférence un tuyau dont l'extrémité est poreuse et immergée dans l'eau devant être véhiculée dans la canalisation et ou la structure à traiter (2)) est placé au point le plus en amont de l'équipement à traiter (2). Le dispositif d'injection (1) est relié par un tuyau étanche à une pompe doseuse (3) à débit réglable et à asservissement par mesure comparative de PH. La mesure comparative est effectuée entre une valeur de PH consignée par réglage et le PH réel de l'eau véhiculée dans l'installation à détartrer. Le PH réel de l'eau véhiculée est mesuré en continu ou par intermittence grâce à une sonde PH (4) de préférence réalisée en matériau de type semi-conducteur. Here in a preferred embodiment, a device for implementing the process which is the subject of the invention: an injection device (1) (preferably a pipe the end of which is porous and immersed in the water to be conveyed in the pipeline and or the structure to be treated (2)) is placed at the most upstream point of the equipment to be treated (2). The injection device (1) is connected by a leaktight hose to a metering pump (3) with adjustable flow rate and controlled by comparative measurement of PH. The comparative measurement is carried out between a PH value recorded by adjustment and the actual PH of the water conveyed in the installation to be descaled. The actual PH of the transported water is measured continuously or intermittently using a PH probe (4) preferably made of a semiconductor type material.

La sonde PH (4) est reliée par son câble électrique (5) au boîtier électronique de la pompe doseuse (3) la sonde PH (4) est disposée au contact de l'eau véhiculée dans l'installation à détartrer (2) et au point le plus éloigné de cette installation (2) au regard de la position d'installation du dispositif d'injection (1). Le dispositif d'injection (i) et la sonde de PH (4) sont disposés au contact de l'eau véhiculée et ce respectivement à l'amont immédiat et à l'aval de l'installation à protéger (2); l'entrée de la pompe doseuse (3) est reliée par une tuyau étanche à la sortie du détendeur réglable (6) équipé d'un débitmètre. L'entrée du détendeur (6) est relié par un tuyau étanche à la source de C02 gazeux (7) de préférence une bouteille de C02 liquide de type 25 kg C02. The PH probe (4) is connected by its electric cable (5) to the electronic unit of the dosing pump (3) the PH probe (4) is placed in contact with the water conveyed in the installation to be descaled (2) and at the furthest point from this installation (2) with regard to the installation position of the injection device (1). The injection device (i) and the PH probe (4) are arranged in contact with the conveyed water, respectively upstream and downstream of the installation to be protected (2); the inlet of the dosing pump (3) is connected by a sealed hose to the outlet of the adjustable regulator (6) equipped with a flow meter. The inlet of the regulator (6) is connected by a leaktight pipe to the source of gaseous CO 2 (7) preferably a bottle of liquid CO 2 of the 25 kg CO 2 type.

Le principe de traitement suivant l'invention et grâce au dispositif cidessus exposé, est simple : après calcul du PH d'équilibre calco carbonique de l'eau véhiculée (à température d'utilisation), I'opérateur introduit cette valeur multipliée d'un coefficient de 0,75 à 0,85 comme valeur de consigne dans le comparateur électronique de la pompe doseuse (3) ; grâce au détendeur (6) l'opérateur régle la pression de détente du C02 en sortie de la bouteille (7) à une pression légèrement supérieure à la pression maximum régnant dans l'installation à détartrer (2). Grâce au débitmètre du détendeur (6) l'opérateur détermine la quantité de C02 libéré à chaque impulsion de la pompe dose (3) en prenant garde à ce que ce débit ne soit pas supérieur à la possibilité d'absorption immédiate par l'eau du C02 injecté.La sonde PH (4) mesure le PH de l'eau véhiculée, ce au point le plus éloigné et en aval du dispositif d'injection (1). Cette mesure de PH est automatiquement comparée par le circuit électronique de la pompe doseuse (3) à la valeur de consigne du PH introduit par l'opérateur lors de la mise en service. Si le PH mesuré par la sonde PH (4) est supérieur à la valeur de consigne qui correspond au point d'équilibre calcocarbonique calculé multiplié par un coefficient de 0,75 à 0,85, la pompe doseuse se met en route (ouverture) et injecte le C02 gazeux dans l'eau véhiculée par l'intermédiaire du dispositif d'injection (i) lorsque le PH mesuré par la sonde PH (4) atteint la valeur de consigne, la pompe doseuse s'arrête, il n'y a pas d'injection de C02. Le cycle reprend lorsque le PH mesuré dépasse de nouveau cette valeur de consigne. La valeur de consigne calculée correspond à un PH agressif de l'eau véhiculé ce qui permet la dissolution progressive du tartre déposé sur les parois de l'installation à traiter (2). The principle of treatment according to the invention and thanks to the device described above, is simple: after calculation of the PH of calco carbonic equilibrium of the conveyed water (at operating temperature), the operator enters this value multiplied by coefficient of 0.75 to 0.85 as setpoint in the electronic comparator of the dosing pump (3); thanks to the pressure reducer (6) the operator regulates the expansion pressure of the C02 at the outlet of the bottle (7) to a pressure slightly higher than the maximum pressure prevailing in the installation to be descaled (2). Thanks to the regulator flow meter (6) the operator determines the quantity of C02 released at each pulse of the dose pump (3) taking care that this flow does not exceed the possibility of immediate absorption by water C02 injected. The PH probe (4) measures the PH of the water conveyed, at the most distant point and downstream of the injection device (1). This PH measurement is automatically compared by the electronic circuit of the dosing pump (3) to the PH setpoint entered by the operator during commissioning. If the PH measured by the PH probe (4) is greater than the set value which corresponds to the calcocarbonic equilibrium point calculated multiplied by a coefficient of 0.75 to 0.85, the dosing pump starts (opening) and injects the gaseous C02 into the water conveyed via the injection device (i) when the PH measured by the PH probe (4) reaches the set value, the metering pump stops, there has no C02 injection. The cycle resumes when the measured pH again exceeds this setpoint. The calculated setpoint corresponds to an aggressive PH of the water conveyed which allows the gradual dissolution of the scale deposited on the walls of the installation to be treated (2).

Suivant une variante du procédé objet de l'invention il est possible à partir d'un même dispositif mis à demeure sur l'installation à traiter, de protéger celle-ci contre tout nouveau dépôt de tartre il suffit pour cela de ramener la valeur de consigne de la pompe doseuse à une valeur équivalente à la valeur du PH d'équilibre calco-carbonique de l'eau véhiculée. Celle-ci maintenue à son point d'équilibre calco-carbonique ne sera pas agressive et ne déposera plus de tartre dans l'installation traitée la figure 1 représente le dispositif ci-dessus exposé en équipement sur une canalisation.Le dispositif comporte : un dispositif d'injection (1) fixé à l'amont de la canalisation (2); le dispositif est relié par un tuyau étanche (8) à la sortie de la pompe doseuse (3); l'entrée de la pompe doseuse (3) est reliée par un tuyau étanche (9) à l'entrée du détendeur (6); l'entrée du détendeur (6) est relié par un tuyau étanche (10) à la vanne de décharge (11) de la bouteille de C02 liquide (7); le circuit de commande de la pompe doseuse (3) est alimenté électriquement (13) ; la pompe doseuse (3) est commandée par le comparateur électronique de PH (12) qui lui est intégré. Le comparateur électronique de PH (12) est relié par le câble électrique (5) à la sonde de PH (4) disposée à l'aval de la canalisation (2). La sonde de PH (4) et le dispositif d'injection (1) sont fixés de manière à être en contact avec l'eau véhiculée dans la canalisation (2). Si la canalisation (2) est sous pression, la sonde PH (4) est fixée au travers d'un piquage étanche (14) sur la canalisation afin que sa partie active soit immergée en permanence dans l'eau traitée. De même le dispositif d'injection est fixé sur la canalisation au travers d'un piquage étanche (15) afin que sa partie poreuse soit immergée en permanence dans l'eau devant être véhiculée dans la canalisation (2) According to a variant of the process which is the subject of the invention, it is possible, from the same device permanently installed on the installation to be treated, to protect the latter against any new deposit of tartar, it suffices to reduce the value of setpoint of the dosing pump to a value equivalent to the pH value of the carbon-carbon balance of the water conveyed. This one maintained at its calco-carbonic equilibrium point will not be aggressive and will no longer deposit scale in the installation treated. FIG. 1 represents the device above exposed as equipment on a pipe. The device comprises: a device injection (1) fixed upstream of the pipe (2); the device is connected by a sealed pipe (8) to the outlet of the dosing pump (3); the inlet of the metering pump (3) is connected by a sealed pipe (9) to the inlet of the regulator (6); the inlet of the regulator (6) is connected by a sealed pipe (10) to the discharge valve (11) of the bottle of liquid C02 (7); the dosing pump control circuit (3) is electrically powered (13); the dosing pump (3) is controlled by the integrated PH electronic comparator (12). The electronic PH comparator (12) is connected by the electric cable (5) to the PH probe (4) arranged downstream of the pipe (2). The PH probe (4) and the injection device (1) are fixed so as to be in contact with the water conveyed in the pipeline (2). If the pipe (2) is pressurized, the PH probe (4) is fixed through a sealed nozzle (14) on the pipe so that its active part is permanently immersed in the treated water. Likewise, the injection device is fixed to the pipeline through a sealed nozzle (15) so that its porous part is permanently immersed in the water to be conveyed in the pipeline (2).

Claims

CLAIM 1) Method for descaling pipes and structures conveying or storing scaling water, characterized in that gaseous CO 2 is injected into the water to be conveyed or stored in order to lower the pH of this water under its PH of calcium-carbon balance and therefore to make it aggressive with regard to the pies formed.

2) A method of protection against scaling of pipes and structures conveying or storing scaling water, characterized in that gaseous CO 2 is injected into the water to be conveyed or stored in order to bring the pH of this water. substantially at its calco-carbonic equilibrium PH and therefore make it neutral.

3) Method according to either of claims i and 2 characterized in that one adjusts the amount of gaseous CO 2 according to the desired PH through a continuous or discontinuous measurement of the PH of the water conveyed.

4) Method according to claim 3 characterized in that the injection of C02 in the water to be conveyed in the pipes and structures to be descaled and or to be protected is carried out automatically by comparable measurements between the desired PH and the actual PH of l water carried in pipes and structures to be descaled or protected.

5) A method according to claims 1-2 and 3 characterized in that it can be installed temporarily or permanently in treatment provisionally or permanently in treatment of pipes and structures conveying initially entering water.

6) Method according to claims 1 to 5 characterized in that the injection of C02 is particularly suitable for the treatment of pipes and structures conveying drinking water or domestic hot water.

7) Device according to claims 1 to 6 characterized in that it comprises a device for injecting C02 (1) fixed at the entrance to the installation (2) to descale or protect against scale, a tight pipe (8) connecting the injection device (i) to the outlet of the dosing pump (3) is connected by a sealed pipe (9) to the outlet of the gas pressure regulator (6). The inlet of the regulator (6) is connected by a sealed pipe (10) to the discharge valve (11) of the liquid CO 2 bottle (7). The control circuit of the dosing pump (3) is electrically supplied by the cable (13). The dosing pump (3) is controlled by the integrated PH electronic comparator (12). The electronic PH comparator (12) is connected by the electric cable (5) to the PH probe (4) located downstream of the installation to be treated (2). The PH probe (4) and the injection device (i) are fixed so as to be in contact with the water conveyed in the pipeline (2) respectively through the taps (14) and (15) themselves sealed respectively arranged at the outlet and at the inlet of the treated installation (2).