DCP - Ressources Humaines

Institut Algérien du Pétrole

Sommaire

 Chapitre I: Différents réseaux d’utilités

 Chapitre II: Généralités sur l’eau

 Chapitre III: La chimie des eaux

 Chapitre IV: Traitement des eaux de process

 Chapitre V: Techniques de dessalement

 Chapitre VI: Traitement des eaux résiduaires

Chapitre II: Généralités sur l’eau
Introduction

« L’eau pourrait bientôt être plus convoitée que le

pétrole »

Ce constat d’un expert de l'Unesco sonne comme une mise en garde, car

l’accès à l’eau douce menace d’être le problème majeur du 21 siècle.

Aujourd'hui, une personne sur cinq, soit plus d’un milliards d’être humains, n’a

pas accès à l’eau potable. Un manque croissant déjà source de conflit. L’ONU

recense environ 300 zones potentielles de conflits pour le contrôle de l’eau

dans le monde. Et pourtant, la planète bleue ne manque pas de ressources.

 Introduction

En apparence, l’eau est abondante dans le monde, ce qui a donné

une fausse impression comme quoi elle était une ressource inépuisable. En
effet, 75% du globe terrestre est recouvert d’eau, ce qui donne une impression
d’abondance sur terre. Mais, 97 % de cette masse d’eau est formé par de
l’eau salée (océans et mers), et seulement 3 % qui représente l’eau douce.

Sur ces 3 % d’eau douce, 99 % sont très difficilement exploitables : 77 % sont

gelés au niveau des calottes polaires et dans les glaciers de montagne et 22
% sont profondément enfouis dans le sous-sol.

Sur toute l’eau présente sur la terre, moins de 1 % est donc véritablement
disponible pour les êtres vivants.

L'eau ne disparaît pas mais elle ne se crée pas non plus et la demande d'eau
ne fait qu'augmenter sur tous les continents.
Répartition de l’eau douce et salée
Les états de l’eau

L’eau se retrouve partout sur la Terre, elle peut se présenter sous

différentes formes et chacune de ses formes correspond à un état
physique de l’eau :
 Etat solide: glace, neige, verglas …
 Etat liquide: mers, pluie, nuage…
 Etat gazeux: vapeur d’eau

Nuage Eau liquide Iceberg solide

Le cycle de l’eau
Le cycle de l’eau

Le cycle naturel de l’eau passe toujours par les même phases:

1. L'évaporation : l'eau des océans, des rivières et des lacs s'évapore et

monte dans l'atmosphère.
2. La condensation : dans l'atmosphère, la vapeur d'eau se condense en
minuscules gouttelettes formant des nuages.
3. Les précipitations : les nuages déversent leur contenu sous forme de
pluie, neige ou grêle. La majeure partie de l'eau tombe directement dans
les océans.
4. Le ruissellement et l’infiltration: l’eau qui tombe sur les continents
rejoint les torrents et rivières qui se jettent à leur tour dans les océans, ou
s’infiltre dans le sol et alimente les nappes phréatiques qui donneront
naissance à des sources.

Et le cycle recommence…,
Le moteur du cycle est le soleil.
Le cycle de l’eau
Le cycle de l’eau

L’intervention humaine

a. Les prélèvements : les activités humaines prélèvent l’eau dans les

rivières ou dans les nappes et la traitent avant usage.
b. Les usages : l’homme utilise l’eau pour des activités domestiques et
industrielles.
c. L’épuration : après usage, l’eau subit une épuration.
d. Le rejet dans le milieu naturel : après épuration, l’eau retrouve le
milieu naturel.
Utilisation de l’eau

Utilisations domestique de l’eau par jour et par

personne
Utilisation de l’eau

Utilisations industrielles de l’eau

 Utilisation de l’eau selon sa qualité

Utilisations spécifiques des eaux et niveaux d’exigence maximum de qualité des eaux
Utilisation de l’eau selon sa qualité

Il n’existe pas de qualité intrinsèque d’une eau, mais des qualités d’eau qui
permettent de satisfaire tel ou tel usage. On peut énoncer que la qualité
de l’eau sera d’autant plus poussée que l’eau va être en contact avec un
produit très sensible (cas de l’industrie pharmaceutique). Pour qualifier cette
eau, on va généralement trouver les termes suivants:
 Eaux industrielles pour le transport et le lavage des matières premières
et pour les circuits de refroidissement ;
 Eaux de fabrication ou de processus pour la production de vapeur, le
lavage des équipements, certaines actions de dissolution, dilution des
produits;
 Eau de qualité potable bien entendu dans tout le secteur de
l’agroalimentaire, mais aussi dans ceux de la cosmétique et de la chimie
fine ;
 Eau ultrapure qui est utilisée en électronique et en industrie
pharmaceutique.
Utilisation de l’eau selon sa qualité

Les spécifications caractérisant l’eau au point d’usage

varient d’une utilisation a l’autre (tour de refroidissement,
chaudière, processus de fabrication…) et en fonction des
équipements et des processus de production propres a
chaque industrie. Il faut toutefois considérer qu’il n’est pas
forcement nécessaire de faire de sur qualité, par exemple
produire une eau de qualité potable pour alimenter les circuits
de refroidissement.
Propriétés de l’eau

Utilisation des propriétés thermodynamiques:

Fluide caloporteur: apport ou extraction d’énergie thermique des locaux,
des process.
Production d’électricité par turbine a vapeur.

Utilisation des propriétés chimiques:

Solvant: lavage récipients, de matières premières, de produits finis

Utilisation de l’énergie mécanique:

Transport ou déplacement de matières: pates à papier, récupération du
pétrole
Découpe hyperbare
Propriétés de l’eau

Utilisation en tant que matière première:

Réponse aux besoins hydriques: arrosage, irrigation, boisson

Fabrication de jus, boissons, conserves

Humidification de l’air

Préparation de solutés en pharmacie, cosmétologie

Et aussi les loisirs

Piscines, bains, complexes nautiques

Evolution du manque d’eau en 100 ans
Schéma simplifié d’une STEP
Importance de l’eau dans une usine

Dans toute l’usine, l’eau a toujours été considérée comme réseau annexe,
mais les arrêts d’unités pour nettoyage (échangeur sale) ou pour
réparation ou remplacement (tubes percés) coute cher, en plus du manque
à produire durant les périodes d’arrêts, l’on aboutit à la conclusion simple
suivante:

 Le circuit d’eau est un poste utilitaire majeur dans l’usine.

 Le bon traitement de l’eau est la condition essentielle permettant, non

pas toujours d’éviter totalement l’entartrage ou la corrosion, mais d’en
déduire l’intensité et la progression afin d’espacer au maximum les
arrêts pour nettoyage ou remplacements.
Les paramètres a connaitre d’une eau

Le spécialiste en traitement des eaux apporte des solutions en

amont des installations répondant aux priorités des industriels:

 Adéquation entre la qualité de l’eau et son utilisation dans le procédé;

 Optimisation de la taille des installations;

 Optimisation de la consommation énergétique;

 Réduction des couts de maintenance;

 Réduction des effluents.

Eau de Process

Eau de process c’est l'eau brute prélevée dans la nature et destinée aux
besoins d'une usine pour :
- sa production de vapeur
- ses circuits de réfrigération
- son procédé de fabrication
Eau de Process

L'eau brute provient de sources variées telles que:

 les eaux de pluie ;
 les eaux de surface : cours d’eau, lacs, réservoirs de surface ;
 les eaux du sol : venant des sources, des puits, des nappes
souterraines ;
 l’eau de mer.
Avec le développement des techniques membranaires, associé à l’objectif
zéro rejet d’industriels soucieux de diminuer leur impact environnemental,
l’usage d’eaux résiduaires comme eaux d’appoint des circuits de
refroidissement se développe.
Eau de Process

 L’eau de pluie est rarement utilisée, mais reste un complément

envisageable à un besoin industriel limité. Elle se caractérise par une
faible salinité.
 Les eaux de surface sont couramment chargées en matières en
suspension d’origine minérale (argile, terre) ou organique (déchets
végétaux, de l’agriculture); Elles sont en général riches en micro-
organismes. Elles peuvent être polluées par des résidus des activités
humaines : égouts des villes, produits d’origine agricole ou de l’élevage,
déchets industriels.
 Les eaux en provenance des nappes phréatiques sont exemptes la
plupart du temps de matières en suspension, moins chargées en
bactéries que les eaux de surface.
Eau de Process

 L’eau de mer se caractérise par une très forte salinité, la

présence de bactéries et d’espèces plus évoluées (phytoplancton
et zooplancton).

 Les eaux résiduaires ne peuvent être utilisées sans

prétraitement physique et bactériologique. Leur usage doit faire
l’objet d’étude préalable.
Schéma du circuit de l’eau dans une chaudière

Perte

Vapeur
Unités

Appoint

Purge

Retour
d’eau Eau
condensée condensée
Circuit de l’eau dans une chaudière

La chaudière reçoit l'eau d'alimentation, qui se compose de diverses

proportions d'eau condensée récupérée et d'eau d’appoint, qui a été

purifiée. Elle transforme l’eau en vapeur, destinée par exemple à alimenter

une turbine pour la production de l’électricité.

Après, que cette vapeur est utilisée, elle sera condensée, traitée et

réutilisée comme eau d’alimentation de la chaudière.

 Cibles de purification pour l’eau d’appoint dans une chaudière

Total des
Pression/Paramètres solides Silice Dureté Alcalinité Turbidité
dissous
 Cibles de purification pour l’eau d’appoint dans une chaudière

Le tableau ci-dessus indique les valeurs limites des caractéristiques

admissibles pour l’eau de chaudière selon les conditions de fonctionnement
de la chaudière.
 Les valeurs peuvent varier dans de très grandes proportions selon le
type de chaudière (le timbre de la chaudière): la qualité devrait
augmentrer avec le timbre.
 Seul le constructeur de la chaudière qui peut donner des valeurs limites
d’utilisation.
Schéma d’une eau de Process

Recyclage

Refroidissement

Trait. des eaux

Unités résiduaires

Prétraitement
Trait. Primaire
Vapeur Rejet
Trait. Secondaire
Filière de Dégazage Trait. tertiaire Réutilisation

traitement

Clarification/filtration
Adoucissement
Décarbonatation
Déminéralisation sur résine
Osmose inverse
Conditionnement
Principales causes
Principales causes
Quelques photos de résultats de traitements qui ne sont pas adaptés
aux problèmes qui se posent...

Corrosions sous dépôt Corrosion bactériologique d’un échangeur

Quelques photos de résultats de traitements qui ne sont pas adaptés
aux problèmes qui se posent...

En haut, tube corrodé non nettoyé

Corrosion côté process
En bas, tube corrodé nettoyé
Quelques photos de résultats de traitements qui ne sont pas
adaptés aux problèmes qui se posent...

Ligne de condensats de vapeur Ligne de vapeur condensée

Quelques photos de résultats de traitements qui ne sont pas
adaptés aux problèmes qui se posent...

Corrosion d’un échangeur Entartrage chaudière à tubes

de fumée
 Quelques photos de résultats de traitements qui ne sont pas
adaptés aux problèmes qui se posent...

Echangeur sale (encrassement biologique) Echangeur propre

Quelques photos de résultats de traitements qui ne sont pas
adaptés aux problèmes qui se posent...

Faisceau tubulaire complètement bouché

Constats et recommandations

Constat: dépôt de slim bactérien, hydrocarbures et oxydes métalliques dans un

échangeur de chaleur eau/hydrocarbures (raffinerie).
Recommandations: modifier l’ensemble de traitement chimique et bactériologique
en remplaçant le traitement polyphosphates par un conditionnement
phosphonates/zinc pour avoir un taux de corrosion inférieur à 50 microns/an.
Réaliser un antibiogramme pour mettre en œuvre la molécule biocide la mieux
adaptée.
 Constats et recommandations

Constat: dépôt de forte épaisseur dans un tube de surchauffeur de chaudière MP.

L’analyse du dépôt donne quasi uniquement des sels de sodium.
Recommandations: la chaudière prime, voire sujette à des entrainements d’eau
(vapeur humide). On retrouve dans la composition du dépôt la même composition
ionique que dans l’eau de chaudière. Il faut respecter la salinité maximale de l’eau en
chaudière (revoir le traitement), se poser des questions et les résoudre (revoir les
paramètres de marche de la chaudière : débit, T….) .
Constats et recommandations

Constat: importante corrosion sans percement. Origine bactérienne.

Recommandations: il s’agit d’un échangeur sur un circuit de refroidissement fermé.
Pas de traitement bactéricides périodiques. Il faut faire un antibiogramme et adapter
une molécule biocide convenable.
 Constats et recommandations

Constat: la figure ci-dessus est le

résultat d’une culture
bactériologique effectuée sur une
eau de circuit de refroidissement
d’une raffinerie de pétrole. On
perçoit un taux de pollution
biologique important, qui est du a la
fuite d’hydrocarbures dans l’eau.

Recommandations: il est nécessaire de réaliser un antibiogrammes afin de

déterminer la meilleur molécule active biocide à utiliser pour éliminer ce type de
pollution.
Constats et recommandations

Constat: entartrage d’une chaudière a tube de fumée ( P=15 bars).

Recommandations: il s’agit d’une mauvaise exploitation d’un poste de
décarbonatation/adoucissement sur résines échangeuses d’ions qui laisse passer
de la dureté. De plus, le conditionnement complémentaire antitartre est peu efficace.
Il convient de revoir les performances du poste d’épuration de l’eau d’appoint et
pratiquer un conditionnement complémentaire efficace (phosphatant et dispersant).
Constats et recommandations

Constat: entartrage et corrosion sous dépôt dans un échangeur d’une usine

pétrochimique.
Recommandations: Conditionnement de l’eau a revoir complétement, tant du point
de vu chimique que bactériologique. Compte tenu des caractéristiques de l’eau et du
circuit, un conditionnement chimique phosphonates/zinc serait bien adaptée. Un
antibiogramme est à faire pour déterminer la molécule adaptée de bactéricide à
utiliser.
Constats et recommandations

Constat: importante corrosion sans percement.

Recommandations: Conditionnement de l’eau a revoir complétement, en particulier
le constituant anticorrosion utilisée semble être en fort sous-dosage. Pas
d’antibiogramme réalisé, ce qui est à faire pour ne pas utiliser n’importe quel
bactéricide, mais une molécule adaptée au problème existant.