FR2994174A1 - Procede et installation de traitement d'eaux de ballast de navires - Google Patents
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Abstract
Procédé de traitement d'eau, en particulier eau salée ou saumâtre, de ballastage de navires, selon lequel, au moment du ballastage, l'eau destinée au ballast subit un premier traitement de filtration (1) ; après le traitement de filtration, l'eau est soumise :à une première étape de désinfection selon laquelle une fraction (8) de l'eau filtrée est dérivée d'un courant principal (6) d'eau filtrée pour subir une électrochloration (10), et pour être réinjectée (19) dans le courant principal d'eau filtrée, puis à une deuxième étape de désinfection (21) par irradiation UV. Une partie du procédé peut être appliqué en complément, au moment du déballastage.
Description
PROCEDE ET INSTALLATION DE TRAITEMENT D'EAUX DE BALLAST DE NAVIRES. L'invention est relative à un procédé de traitement d'eau, généralement d'eau salée ou saumâtre, de ballast de navires, selon lequel l'eau destinée au ballast subit un premier traitement de filtration. Les navires, non seulement ceux qui transportent des liquides tels que les navires pétroliers, comportent des réservoirs ou ballasts destinés à être remplis d'eau, lors d'une opération de ballastage, si leur cargaison est insuffisante pour assurer une bonne ligne de flottaison, tandis que cette eau de ballast est vidée des réservoirs, lors d'une opération de déballastage, lorsque le navire est suffisamment chargé.
Le contrôle et la gestion des eaux de ballast des navires sont assurés selon des règles émises par l'IMO (Organisation Maritime Internationale). En particulier la Règle D-2 constitue la norme de qualité des eaux de ballast. Cette norme précise la concentration maximale d'organismes viables par mètre cube d'eau lors du rejet de l'eau de ballast. Ces impératifs au niveau du rejet entraînent des impératifs plus sévères lors du ballastage puisque l'eau de ballast va séjourner plusieurs jours dans des réservoirs, avec possibilité de développement des organismes avant rejet. Des procédés de traitement ont déjà été proposés faisant intervenir de l'ozone dont la production est coûteuse. L'invention a pour but, surtout, de fournir un procédé de traitement des eaux de ballast qui permet d'obtenir de bons résultats, sans avoir à mettre en oeuvre une ozonation, et qui est moins coûteux.
Selon l'invention, un procédé de traitement d'eau, généralement salée ou saumâtre, de ballast de navires, selon lequel, au moment du ballastage, l'eau destinée au ballast subit un premier traitement de filtration, est caractérisé en ce que, après le traitement de filtration, l'eau est soumise : - à une première étape de désinfection selon laquelle une fraction de l'eau filtrée est dérivée d'un courant principal d'eau filtrée pour subir une électrochioration, et pour être réinjectée dans le courant principal d'eau filtrée, - puis à une deuxième étape de désinfection par irradiation UV.
De préférence, la fraction d'eau filtrée dérivée pour subir une électrochloration est comprise entre 0,5% et 20% du courant principal. La concentration en chlore totale du courant secondaire en sortie de l'électrochloration peut être comprise entre 25 mg C12/L et 1500 mg C12/L. La concentration en chlore totale du courant principal après mélange avec le courant secondaire qui a subi l'électrochloration peut être comprise entre 0,2 mg C12/L et 5 mg C12/L .
Avantageusement, la concentration en oxydants résiduels totaux (TRO) est mesurée en continu, de préférence à l'aide d'un capteur ampèrométrique, ou d'un capteur de potentiel d'oxydoréduction, et elle est ajustée en réglant l'intensité du courant électrique de l'électrochloration.
De préférence, l'eau du ballast, au moment du déballastage, est soumise à une irradiation UV suffisante pour inactiver la réparation potentielle du plancton et la croissance de nouvelles bactéries. L'eau, en particulier l'eau du déballastage, peut être soumise à un traitement de neutralisation des TRO par un agent réducteur, en particulier choisi parmi le thiosulfate de sodium (Na2S2O3), le sulfite de sodium (Na2SO3), le bisulfite de sodium (NaHSO3) ou le métabisulfite de sodium (Na2S2O5), qui est ajouté pour la neutralisation des TRO. L'invention concerne également une installation, en particulier située sur un navire, pour la mise en oeuvre du procédé défini précédemment, pour le traitement d'eau, en particulier eau salée ou saumâtre, de ballastage de navires, cette installation comportant un filtre prévu pour être traversé, au moment du ballastage, par l'eau destinée au ballast, et étant caractérisée en ce qu'elle comporte en aval du filtre: - une conduite de dérivation, de la conduite principale d'eau filtrée, sur laquelle est installé un électrochlorateur dont la sortie est reliée à la conduite principale pour réinjection de la fraction électrochlorée dans le courant principal d'eau filtrée, - et, en aval de l'électrochlorateur, un dispositif de désinfection par irradiation 30 UV.
De préférence, l'installation comporte en aval de l'étape d'irradiation par les UV, une unité de neutralisation comportant un réservoir d'un agent réducteur, en particulier choisi parmi le thiosulfate de sodium (Na2S2O3), le sulfite de sodium (Na2SO3), le bisulfite de sodium (NaHSO3) ou le métabisulfite de sodium (Na2S2O5), et un moyen d'injection de l'agent réducteur dans l'eau traitée. Avantageusement, l'installation comporte un moyen pour court-circuiter l'électrochlorateur pour le traitement d'une eau lors d'un déballastage. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci- après à propos d'exemples de réalisation décrits avec référence aux dessins annexés, mais qui ne sont nullement limitatifs. Sur ces dessins : Fig.1 est une représentation schématique d'une installation de ballastage mettant en oeuvre le procédé de l'invention. Fig. 2 est une représentation schématique d'une installation de déballastage, et Fig.3 est une représentation schématique d'une installation pilote mettant en oeuvre le procédé de l'invention. En se reportant à Fig.1 on peut suivre les différentes étapes du traitement d'eau de ballast à l'aide d'une installation selon l'invention, qui peut être située sur un navire ou à terre. Etape de filtration Pour éliminer les organismes de plus grandes dimensions, qui sont également les moins sensibles aux étapes de désinfection suivantes, la première étape de la chaîne de traitement proposée consiste en un filtre 1 autonettoyant, sans interruption de l'écoulement d'eau à filtrer. A cause des normes IMO « D2 », on choisit préférentiellement une maille de filtration de 40 ou 50 pm. Néanmoins, cette maille pourrait être adaptée selon l'espèce de plancton présente dans l'eau à traiter et/ou la distribution des diamètres des matières solides en suspension compte tenu que l'augmentation de la maille de filtration conduit à une diminution de la chute de pression à travers le filtre, et en conséquence à une diminution de la consommation d'électricité de la ou des pompes de ballastage. De nombreux types de filtres avec lavage à contre-courant continu sont disponibles dans l'industrie. Le choix se fait en tenant compte principalement de la robustesse, de la fiabilité de fonctionnement et de l'entretien facile. L'eau salée, en général de l'eau de mer, destinée à remplir le ballast arrive au filtre 1 par une conduite 2 branchée sur le refoulement d'une pompe, non représentée, dont la mise en marche ou l'arrêt détermine la mise en marche ou l'arrêt de la ligne de traitement. Un débitmètre 3 est installé sur la conduite 2 en amont du filtre 1. Le filtre 1 comporte un compartiment filtrat la et un compartiment rétentat 1 b schématiquement représentés et séparés par le filtre proprement dit. Une conduite 4, alimente en eau filtrée un bras motorisé qui se déplace le long des éléments du filtre à nettoyer. La différence de pression entre le compartiment 1 b et l'eau filtrée traversant le bras motorisé permet l'évacuation des matières colmatant les éléments du filtre. Ces matières colmatantes, entraînées par l'eau filtrée injectée au travers des éléments colmatés du filtre, sont évacuées via la conduite 5.
L'eau de mer filtrée sort par une conduite 6 branchée sur le compartiment filtrat la. Un débitmètre 7 est installé sur la conduite 6. La valeur de débit mesuré est envoyée sur deux dispositifs d'arrêt d'urgence E1, E2 décrits plus loin Première étape de désinfection obtenue par électrochloration En aval de l'étape de filtration, une portion (notamment 0,5 à 20%) de l'eau filtrée, de salinité plus élevée que 10 Unités de Salinité Pratique (en abrégé 10 USP) est introduite, par l'intermédiaire d'une conduite de dérivation 8 branchée sur la conduite 6, et d'une pompe de surpression 9, dans un électrochlorateur 10, qui comporte un ou des compartiments d'électrolyse 12 avec anode(s) et cathode(s) baignant dans l'eau filtrée et entre lesquelles circule un courant électrique continu. L'électrochlorateur 10 permet de soumettre la fraction dérivée d'eau filtrée à une électrochloration, et de produire du chlore in situ comme suit : à l'anode : 2C1" -> Cl2 (aq) + 2 é Cl2 (aq) + H2O --> HOCI + H+ + Cl" HOCI <--> OCI" + H+ 2 994 1 74 5 Cl2 (aq) = Cl2 aqueux L'équilibre entre acide hypochloreux (HOCI) et hypochlorite (ocr) dépend du 5 pH. Simultanément, de l'oxygène est produit selon la réaction : 2H20 -> 02 + 4H+ + 4 é A la cathode, de l'hydrogène est produit : 2H20 + 2 Na+ + 2 é -> H2 + 2 NaOH 10 Un débitmètre 11 est monté sur la conduite 8. La mesure fournie par le débitmètre 11 est envoyée au dispositif d'arrêt d'urgence E1. Lorsque les débits mesurés par les débitmètres 7 et/ou 11 deviennent inférieurs à des seuils déterminés, le dispositif El commande l'arrêt de l'électrochlorateur 10 et de 15 l'installation. La conduite 8 est reliée au compartiment 12 d'électrolyse dont les anodes et les cathodes sont soumises à une différence de potentiel continu provenant d'un redresseur 13 de courant alternatif, alimenté par une ligne non représentée. Un 20 conductimètre 14 est monté sur la conduite 8 en aval du débitmètre 11 et en amont du compartiment 12 d'électrolyse. L'hydrogène produit est séparé de l'eau de mer par l'intermédiaire d'un dispositif de séparation 15, notamment un hydrocyclone ou une chambre de 25 dégazage, puis il est évacué par une conduite 16 et dilué avec de l'air, injecté dans la conduite 16 par une ou plusieurs soufflantes 17, avant rejet dans l'atmosphère. Un capteur d'hydrogène 18 branché sur la conduite 16, en aval de l'injection d'air, permet de vérifier que la concentration en hydrogène résiduel est largement en dessous de la limite d'explosivité. Sinon, l'installation 30 complète est mise à l'arrêt automatiquement par le dispositif El auquel le capteur 18 est relié pour fournir la valeur mesurée. Les ions bromure présents dans l'eau sont oxydés par l'acide hypochloreux résultant de l'électrochloration pour produire de l'acide hypobromeux (HOBr) 35 selon les réactions : HOCI + Br -> HOBr + Cl" HOBr <-> OBr" + H+ La dissociation de l'acide hypobromeux dépend également du pH.
L'eau débarrassée de l'hydrogène, contenant l'acide hypobromeux résultant des réactions décrites précédemment, mais chargée de chlore, sort du séparateur 15 par une conduite 19 raccordée à la conduite principale 6 d'eau de ballast. A la sortie de l'électrochlorateur 10, le courant secondaire d'eau de mer contient une « concentration en chlore » totale qui dépend de la conception de l'électrochlorateur, cette concentration pouvant aller de 25 mg C12/L jusqu'à environ 1 500 mg C12/L. Après mélange du courant secondaire avec le courant principal d'eau de mer (à travers un mélangeur statique ou non, non représenté), la concentration en Oxydants Résiduels Totaux, en abrégé TRO, devra être comprise dans une plage de quelques dizièmes de mg C12/L à quelques mg C12/L, notamment de 0,2 mg C12/L à 5 mg C12/L. Cette concentration en TRO est mesurée en continu, préférentiellement à l'aide d'un capteur 20 monté sur la conduite 6 en aval du raccordement de la conduite 19. Le capteur 20 peut être un capteur ampèrométrique, ou un capteur de potentiel d'oxydoréduction.
La sortie du capteur 20 est reliée au redresseur 13. La concentration en TRO du courant principal d'eau de mer, dans la conduite 6, est ajustée en régulant la quantité de chlore produite par variation du courant électrique continu appliqué par le redresseur 13 à travers le compartiment d'électrolyse 12, entre cathodes et anodes, c'est-à-dire entre les cellules électrolytiques. L'industrie offre différents types d'électrochlorateurs. Le choix se fait en tenant compte principalement des qualités des électrodes pour limiter/éviter la dégradation du revêtement de l'anode à une basse température d'eau de mer et pour limiter/éviter le phénomène d'entartrage. Seconde étape de désinfection obtenue par irradiation d'UV L'eau est ensuite introduite par la conduite 6 dans un dispositif 21 d'irradiation ultra violet UV. Le dispositif 21 comprend un compartiment d'irradiation 22 dans lequel l'eau est soumise à une irradiation d'UV produite par des lampes basse pression ou des lampes moyenne pression. Cette irradiation UV est utilisée pour achever la désinfection et atteindre les cibles de la norme IMO Règle D-2 . Cette désinfection finale est principalement obtenue par irradiation d'UV des microorganismes restants. Cette désinfection peut être renforcée (en fonction des types de lampe UV, des doses d'UV, des types de gaine en quartz des lampes) par un procédé d'oxydation avancé. En effet, par analogie avec ce qui se produit avec l'acide hypochloreux, l'irradiation d'UV est capable de produire des radicaux hydroxyle (OH°) et des radicaux Br° à partir d'acide hypobromeux. Ces radicaux, qui ont une très courte durée de vie, ont néanmoins un très fort pouvoir oxydant et désinfectant. Ils peuvent également réagir avec du bromure pour produire d'autres espèces bromées (Br01-1-, Br2°-, Br3") mais, comme les radicaux OH°, de telles espèces ont une durée de vie extrêmement courte (dans la plage de la nanoseconde).
Les équipements UV sont préférentiellement sélectionnés avec une ou des lampes moyenne pression, un système de nettoyage mécanique séquentiel à gaine de quartz et des ballasts magnétiques 23, modulables ou non, en fonction de la capacité de l'installation. Au moins un capteur 22a de rayonnement UV, dans le compartiment 22, est relié au(x) ballast(s) magnétique(s) 23 pour permettre d'ajuster la dose d'UV irradiée. Un capteur de température 22b est installé dans le compartiment 22 et est relié au dispositif d'arrêt d'urgence E2. Si la température devient supérieure à un seuil déterminé, le dispositif E2 commande l'arrêt de l'installation, de la même manière que lorsque le débit mesuré par le débitmètre 7 devient trop faible. L'eau sort du compartiment 22 par une conduite 24 pour être dirigée vers les réservoirs de ballast du navire. Déballastage Lors de la phase de ballastage, on cherche à détruire le maximum d' organismes marins présents dans l'eau, généralement l'eau de mer. Pour le déballastage, les normes IMO Règle D-2 concernent la qualité biologique de l'eau de ballast rejetée. Pendant le stockage de l'eau dans les ballasts, il a été observé des phénomènes de reviviscence bactérienne ou "d'auto-réparation" pour des organismes de plus grandes tailles (zooplancton et phytoplancton). Cependant il y en a beaucoup moins que dans l'eau de mer à traiter pendant la phase de ballastage.
Aussi le traitement mis en place pour le déballastage est moins lourd, et comporte seulement une irradiation UV. De plus l'eau déballastée ne doit pas contenir plus de 0,2 mg TRO /L, en particulier la concentration en TRO ne devra pas excéder 0,2 mg Cl2/L (concentration de rejet maximale admissible).
Le traitement de l'eau lors du déballastage est illustré par le schéma de Fig.2. L'eau de mer des réservoirs de ballast arrive par une conduite 25 dans le dispositif d'irradiation UV 21 qui était utilisé lors du ballastage, et qui n'est représenté que sommairement. Un débitmètre 25a est installé sur la conduite 25 en amont du dispositif 21. La sortie de l'eau traitée par UV a lieu par une conduite 26 équipée d'un capteur 27 de concentration en TRO. L'addition d'une solution permettant de neutraliser les TRO est justement mise en place en aval du dispositif 21 UV dans le cas où l'eau à déballaster contiendrait encore un résiduel de TRO supérieur à 0,2 mg C12/L. En effet si le bateau doit déballaster de l'eau très rapidement après avoir ballasté ( ce qui correspond alors à un temps de séjour de l'eau dans les ballasts très court), il peut rester un résiduel de TRO supérieur à 0,2 mg C12/L et l'eau ne peut alors pas être rejetée telle quelle.
La conduite 26 est reliée à l'entrée d'une unité de neutralisation 28. La sortie du capteur 27 est reliée à une commande d'au moins une pompe doseuse 29 de l'unité 28. La ou chaque pompe 29 est mise en marche lorsque la concentration en TRO détectée par le capteur 27 est égale ou supérieure à une limite prédéterminée, notamment de 0.2 mg C12 / L. L'aspiration de chaque pompe 29 est reliée à un réservoir 30 de stockage d'une solution neutralisante, notamment solution de thiosulfate ou de sulfite de sodium. Le refoulement de chaque pompe 29 est relié par une conduite 31 à une conduite 26a prolongeant la conduite 26. La mise en marche de la ou des pompes 29 entraîne l'injection de la solution de neutralisation dans la conduite 26a. Un débitmètre 32 est installé sur la conduite 26a en amont du raccordement de la conduite 31. La mesure du débitmètre 32 est envoyée à l'unité de commande des pompes 29 dont le débit sera fonction de la concentration en TRO et du débit d'eau dans la conduite 26. Si la concentration en TRO est supérieure à 0,2 mg C12/L, la ou chaque pompe doseuse 29 est commandée en tenant compte du taux effectif des TRO et du débit d'eau de déballastage pour ajuster correctement l'injection d'agent réducteur dans l'eau de déballastage. La mesure du débit d'eau est nécessaire car le déballastage peut être réalisé par gravité, c'est-à-dire selon un débit variable.
Un dispositif d'arrêt d'urgence 33 est prévu pour recevoir une information du débitmètre 32, et d'un détecteur 34 de niveau dans le réservoir 30. L'arrêt de la neutralisation est commandé lorsque le débit mesuré par 32 devient inférieur à un seuil déterminé, ou lorsque le niveau dans le réservoir 30 devient trop faible. La sortie de l'eau traitée s'effectue par la conduite 35 L'étape de neutralisation n'est mise en oeuvre que si nécessaire, à savoir si la concentration en TRO détectée par le capteur 27 est supérieure ou égale à 0,2 mg C12/L. En effet, l'irradiation d'UV inactive la réparation potentielle du plancton et la croissance de nouvelles bactéries. Il a également été observé que dans certaines conditions, l'irradiation d'UV pouvait réduire significativement la concentration en TRO. L'agent réducteur tel que le thiosulfate de sodium (Na2S2O3), le sulfite de sodium (Na2SO3), le bisulfite de sodium (NaHSO3) ou le métabisulfite de sodium (Na2S2O5) est ajouté pour la neutralisation des TRO. Ces agents réducteurs sont disponibles dans le commerce en solution ou sous forme de poudre ou de pastilles. L'agent réducteur sera choisi selon sa disponibilité géographique et sa solubilité plus ou moins grande dans l'eau de mer. Les réactions chimiques impliquées avec ces agents réducteurs sont décrites ci-dessous uniquement pour deux d'entre eux : 2 Na2S2O3 + HOBr -> Na2S4O6 + NaBr + NaOH ou 2 Na2S03 + HOBr -> Na2SO4 + HBr Une quantité en excès de sulfite de sodium est utilisée pour achever rapidement la neutralisation tandis que le sulfite de sodium n'ayant pas réagi réduira légèrement la concentration en oxygène dissous de l'eau de déballastage : 2 Na2SO3 + 02 -> 2 Na2SO4 Cet appauvrissement temporaire en oxygène dissous sera rapidement compensé pendant le mélange de l'eau de déballastage et de l'eau de mer.
La solution d'agent réducteur est stockée ou préparée et stockée à bord du navire. Le système complet comprenant le traitement de l'eau envoyée dans les ballasts et le traitement de l'eau de déballastage est équipé d'un système de surveillance et de collecte de données (non montré sur les Fig. 1 et 2). Comme exigé par une réglementation de l'IMO, la surveillance inclut des informations sur le fonctionnement approprié ou la panne d'équipements ainsi que des informations sur des paramètres de traitement clés (comme les concentrations en TRO ou le niveau du ORP (Potentiel d'OxydoRéduction), les doses d'irradiation d'UV...). La collecte de données est conçue, au moins, pour 24 mois et les données peuvent être affichées ou imprimées pour des exigences d'inspection officielles.
Description d'une installation de traitement pour traiter entre 5 et 20 m3 d'eau de mer ou d'eau saumâtre (unité d'essai pilote). Le schéma d'une unité d'essai pilote, pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention est illustré par la Figure 3 des dessins, sur laquelle les éléments identiques à, ou assurant la même fonction que, des éléments déjà décrits précédemment sont désignés par les mêmes références numériques sans que leur description soit reprise. Réservoirs de stockage Un réservoir de stockage couvert R1 permet de stocker l'eau salée à traiter et, si nécessaire, d'y ajouter des produits chimiques et/ou des micro-organismes pour répondre aux exigences de l'IMO en termes de qualité de l'eau. Deux autres réservoirs de stockage couverts R2, R3 permettent respectivement de stocker pendant 5 jours l'eau salée non traitée dans le réservoir R2, pour un test de contrôle, et pendant 5 jours l'eau de ballast traitée dans le réservoir R3, tel que requis par les procédures d'homologation de l'IMO, avant analyse de la qualité de l'eau témoin et de l'eau traitée. Chaque réservoir comporte un point d'échantillonnage SP. 2 994 174 11 L'entrée d'une pompe 36 est branchée sur la partie basse du réservoir R1. La sortie de la pompe 36 est reliée à la conduite 2 sur laquelle est branchée une conduite 37 d'alimentation du réservoir R2. Une vanne V3 est installée sur la conduite 37 alimentant le réservoir R2. Une vanne V1 est installée sur la 5 conduite 2 en aval de son raccord à la conduite 37 et en amont du filtre 1. Une conduite 38 est branchée sur la conduite 6 en amont du filtre 1 et en aval de la conduite 19, en provenance de l'électrochlorateur 10. Une vanne V2 est installée sur cette conduite 38 qui contourne le filtre pour être raccordée à la 10 conduite 2 en amont du filtre 1.Une vanne V7 est installée sur la conduite 6 en aval du raccord avec la conduite 19, et en amont du raccord avec la conduite 38. La conduite 26 vers l'unité de neutralisation 28 est branchée sur la conduite 24 15 de sortie du dispositif UV 21. La conduite 24 alimente le réservoir R3, et est équipée d'une vanne V5 en aval du branchement de la conduite 26, laquelle est équipée d'une vanne V6, en amont de l'unité 28. Une conduite 39 munie d'une vanne V4 part du bas du réservoir R3 pour se 20 raccorder à la conduite 2 en aval de la vanne V1 et en amont du raccord avec la conduite 38. Un mélangeur statique 40 est installé sur la conduite 26 en aval du raccord avec la conduite 31 d'injection d'agent de neutralisation. Phase de ballastage 25 Les vannes V1,V3,V5 et V7 sont ouvertes, tandis que les vannes V2,V4,et V6 sont fermées. Le filtre 1 à contre lavage en continu L'eau à filtrer coule à travers les éléments du filtre 1, à tube fendu, de l'intérieur 30 vers l'extérieur. La maille de filtration est de 50 pm. Les particules en suspension sont collectées à l'intérieur des éléments de filtre. Pour une valeur prédéfinie de la pression différentielle entre les côtés contaminé (rétentat) et propre (filtrat) du filtre, le rétrolavage commence automatiquement. Pendant le cycle de rétrolavage, un bras motorisé de rétrolavage (non représenté sur Fig.3 35 mais équivalent au bras de Fig.1 ) se déplace sous l'élément de filtre à nettoyer, et une vanne de rétrolavage (non représentée) s'ouvre. La chute de pression entre le côté filtrat et la ligne de rétrolavage conduit à balayer une petite quantité de filtrat vers l'arrière dans l'élément de filtre à nettoyer. Les particules collectées sur l'intérieur de l'élément de filtre sont balayées, par l'intermédiaire du bras de rétrolavage, dans la ligne de rétrolavage. Après quelques secondes, la vanne de rétrolavage est fermée, et le bras est déplacé de l'élément de filtre nettoyé à l'élément de filtre suivant à nettoyer. Le cycle se termine lorsque tous les éléments de filtre ont été nettoyés. L'électrochlorateur 10 Il consiste en une cellule électrolytique (100 g C12/h de production de chlore maximale) à partir d'eau de mer, et son armoire d'alimentation/de commande.
La production de chlore est ajustable. Installé au niveau du courant secondaire 8 (débit minimal 2 m3/h), il fonctionne à une faible concentration en « chlore » (environ 50 mg C12/L). Ce système permet d'obtenir, dans le courant principal des eaux salées à traiter, une concentration en TRO comprise entre 0,5 et 4 mg C12/L.
L'équipement UV 21 L'unité consiste en une cuve de réacteur en acier inoxydable dans laquelle une gaine de quartz et une lampe UV moyenne pression (1,5 kW) sont centrés, et son panneau électrique/de commande.
Le réacteur UV est équipé d'un intensimètre UV et d'un capteur de température. Un balai mécanique motorisé permet de nettoyer la gaine de quartz, manuellement ou automatiquement, sur une base temporelle. Sur l'armoire électrique/de commande, les informations clés comme l'intensité à faible rayonnement UV, le défaut UV, la température élevée de la cuve, le remplacement nécessaire de lampe ...sont affichées et renvoyées sur le système central de contrôle/commande. Selon la transmittance UV des eaux salées à traiter et les débits d'eau salée à travers le réacteur UV (5 à 20 m3/h), cet équipement permet d'appliquer des doses UV comprises entre 20 et 80 mJ/cm2.
Phase de déballastage Les vannes V2,V4, et V6 sont ouvertes, tandis que les vannes V1,V3,V5 et V7 sont fermées.
Après 5 jours de rétention, l'eau de ballast du réservoir R3 est déballastée au travers d'une pompe G, de l'équipement UV 21 décrit précédemment, et de l'étape de neutralisation 28.
L'étape de neutralisation 28. Le débit d'eau de déballastage et les concentrations en TRO sont mesurés. Si la concentration en TRO est supérieure à 0,2 mg C12/L, une solution de sulfite de sodium est injectée par l'intermédiaire d'une pompe doseuse pour neutraliser l'excès de la concentration en TRO. A partir du réservoir 30 de stockage de sulfite de sodium, l'injection de la pompe doseuse 29 est régulée en tenant compte de la stoechiométrie de la réaction entre acide hypobromeux et sulfite de sodium ajustée avec un coefficient supérieur à la stoechiométrie, permettant d'augmenter la vitesse de réaction en minimisant le sulfite de sodium résiduel dans l'eau de déballastage neutralisée. Qualité de l'eau utilisée et résultats obtenus Qualité de l'eau avant traitement DCO = carbone organique dissous TSS = solides en suspension totaux POC= carbone organique particulaire ORP = potentiel d'oxydo-réduction ind.= individus cfu = colonies formant plages Salinité DCO POC TSS Transmittance UV (%) Turbidité (NTU) pH ORP (PSU) (mg (mg (mg/L) (mV) C/L) C/L) Eau de 34,2 2,8 2,7 21,8 90 4,1 7,7 299 mer Eau 20,5 8,1 6,1 51,0 59 12,5 7,6 382 saumâtre Organis- mes r 0 ganis- Bactéries hétérotrophes (cellules/ 1 E. Coli Enterococci Vibrio 50 iim mes ._. 00 mL) (cfu/ (cfu/ Cholerae (ind./m3) 10 µm et 100 mL) 100 mL) (cfu/100 mL) < 50 p. . (md./mL) Eau de 341 883 1 616 1,7 105 40 80 0 mer Eau 373 110 1 540 2,6105 60 130 0 saumâtre Ces qualités de l'eau sont conformes aux exigences de l'IMO concernant les procédures d'homologation de traitement de l'eau de ballast.
Paramètres physicochimiques Paramètres biologiques Exigences Salinité DOC POC TSS Densité des organismes ._. 50 p.m dans IMO (PSU) (mg (mg (mL) leur dimension minimale C/L) C/L) 100 000 ind./m3. Densité des organismes __ 10 itm et < 50 irin dans leur dimension minimale _>_ 1 000 ind./m3. Au moins 5 espèces, et 3 phyla différents Bactéries hétérotrophes 10 4 cellules/mL Il convient d'effectuer des dénombrements de Coliformes, d'Enterococci et de Vibrio Cholerae. > 32 > 1 > 1 > 1 3 à 32 >5 >5 >50 < 3 > 5 > 5 > 50 ' _. traitée ours de stockage _...._ ..._ . _ rs- 0 ganis- Bactéries E. Coli Entero- Vibrio Organi mes hétérotrophes (cfu/ cocci Cholerae mes >_ 10 m et p (cellules/ 100 mL ) (cfu/ (cfu/ 50 µm (ind./m3 (I) .< ndi50 il 100 mL) 100 mL) 100 mL) mL) Eau de mer I 0 0 0 Eau 2 1 - 0 0 0 saumâtre Paramètres TRO Bromates (lie) Bromoforme Dibromochloro méthane Acide C12/L) (mg (Itg/L) (Itg/L) dibromoacétique (ltg/L) Eau de mer 0,10 10,8 72,5 1,2 0,1 Eau 0,10 3,4 55,4 3,2 0,9 saumâtre Organi.s_ 'eau non traitée après 5 jours de stockage (test de contrôle) mes k . Organis- mes Bactéries E. Coli Entero- cocci (cfu/ 100 mL) Vibrio 50 p.m 10 µm et hétérotrophes (cfu/ Cholerae (indlm3) < 50 P. (cellules/ 100 mL) (cfu/ (ind./mL) 100 mL) 100 mL) Eau de mer 17 340 222 - 16 18 0 Eau 20 908 1 931 - 54 - 0 saumâtre TRO Bromates (lig/1-) Bromoforme Dibromochloro méthane Acide (mg C12/L) (1-Lg/L) (i-Le) dibromoacétique (110-) Eau de mer 0 < 0,1 8,1 1,2 0,1 Eau 0 <0,1 2,4 - 0,8 saumâtre Qualité de l'eau de mer après phase de déballastage Pendant les tests, le taux des TRO après 5 jours de stockage n'excédait jamais 0,2 mg C12/L. En conséquence, une injection de sulfite de sodium pour la neutralisation n'était pas nécessaire. Comme seule l'étape d'irradiation d'UV était impliquée, seules des analyses biologiques ont été réalisées. Organis- r 0 ganis- Bactéries E. Coli Entero- cocci (cfu/ 100 mL) Vibrio mes __ mes _... hétérotrophes (cfu/100 mL) Cholerae 50 pAn 10 µm et (cellules/ (cfu/ (ind./m3) < 50 µ 100 mL) 100 mL) (ind./mL) Eau de mer 0 0 - 0 0 0 Eau 0 - 0 0 0 saumâtre Autres applications pour le procédé proposé En tant que tel, le procédé est applicable à de l'eau saumâtre (salinité comprise entre 10 et 32 USP (unité de salinité pratique). Il est également utilisable avec de l'eau fraîche et de l'eau saumâtre de faible salinité si l'électrochlorateur est alimenté en eau salée préparée à une salinité adaptée au type d'électrochlorateur installé, pour optimiser la production de chlore, et stockée sur les navires.
La chaîne de traitement est également applicable dans l'épuration de coquillages: traitement de l'eau de mer alimentant les bassins dans lesquels les coquillages sont stockés pour une décontamination bactériologique ou un traitement des effluents issus de ces bassins avant rejet dans l'environnement.
Il est également applicable pour traiter l'eau issue des établissements de pisciculture utilisant une chaîne de traitement au fil de l'eau ou un système de recirculation de l'eau ainsi que pour traiter les effluents issus des établissements de pisciculture.15
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Procédé de traitement d'eau, en particulier eau salée ou saumâtre, de ballastage de navires, selon lequel, au moment du ballastage, l'eau destinée au ballast subit un premier traitement de filtration, caractérisé en ce que, après le traitement de filtration, l'eau est soumise : - à une première étape de désinfection selon laquelle une fraction de l'eau filtrée est dérivée d'un courant principal d'eau filtrée pour subir une électrochloration, et pour être réinjectée dans le courant principal d'eau filtrée, - puis à une deuxième étape de désinfection par irradiation UV.
- 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fraction d'eau filtrée dérivée pour subir une électrochloration est comprise entre 0,5% et 20% du courant principal.
- 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la concentration en chlore totale du courant secondaire en sortie de l'électrochloration est comprise entre 25 mg C12/L et 1500 mg C12/L .
- 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la concentration en chlore totale du courant principal après mélange avec le courant secondaire qui a subi l'électrochloration est comprise entre 0,2 mg C12/L et 5 mg C12/L .
- 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la concentration en 25 oxydants résiduels totaux (TRO) est mesurée en continu, de préférence à l'aide d'un capteur ampérométrique, ou d'un capteur de potentiel d'oxydoréduction, et elle est ajustée en réglant l'intensité du courant électrique de l'électrochloration.
- 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé 30 en ce que l'eau du ballast, au moment du déballastage, est soumise à une irradiation UV suffisante pour inactiver la réparation potentielle du plancton et la croissance de nouvelles bactéries.
- 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'eau, en particulier 35 l'eau du déballastage, est soumise à un traitement de neutralisation des TRO par un agent réducteur, en particulier choisi parmi le thiosulfate de sodium (Na2S2O3), le sulfite de sodium (Na2SO3), le bisulfite de sodium (NaHSO3) ou le 2 994 174 18 métabisulfite de sodium (Na2S2O5), qui est ajouté pour la neutralisation des TRO.
- 8. Installation pour la mise en oeuvre d'un procédé selon la revendication 1, 5 pour le traitement d'eau, en particulier eau salée ou saumâtre, de ballastage de navires, comportant un filtre prévu pour être traversé, au moment du ballastage, par l'eau destinée au ballast, caractérisée en ce qu'elle comporte en aval du filtre: - une conduite de dérivation (8), de la conduite principale (6) d'eau filtrée, sur 10 laquelle est installé un électrochlorateur (10) dont la sortie (19) est reliée à la conduite principale (6) pour réinjection de la fraction électrochlorée dans le courant principal d'eau filtrée, - et, en aval de l'électrochlorateur (10), un dispositif (21) de désinfection par irradiation UV. 15
- 9. Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'elle comporte en aval de l'étape d'irradiation UV, une unité de neutralisation (28) comportant un réservoir d' un agent réducteur, en particulier choisi parmi le thiosulfate de sodium (Na2S2O3), le sulfite de sodium (Na2SO3), le bisulfite de sodium 20 (NaHSO3) ou le métabisulfite de sodium (Na2S2O5), et un moyen d'injection (29, 31) de l'agent réducteur dans l'eau traitée.
- 10. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comporte un moyen (38) pour court-circuiter le filtre (1) et l'électrochloration (10) pour le traitement d'une eau de déballastage.
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