Electrolyse simultanée sel + eau Electrolyse simultanée

Electrolyse simultanée sel + eau
Electrolyse simultanée Sel + Eau
Qui sommessommes-nous ?
Expé
Expérience acquise
Description et originalité
originalité du procé
procédé
Principaux avantages
Conclusions / discussions
Journée Technique Piscine de l’AES
Vermandis, Vincent Delannoy
La Louvière, le 26/11/2008
Electrolyse simultanée sel + eau
Vermandis
Développement en étroite collaboration avec
Aquapro
Electrolyse simultanée sel + eau
Adaptation de l’é
lectrolyse du sel aux
l’électrolyse
piscines publiques
Répondre aux normes en vigueur
Satisfaire les besoins des utilisateurs
⇒
⇒
⇒
⇒
Sécurité
curité
Efficacité
Efficacité
Coû
Coûts
Respect de l’
l’environnement
1
Idée de base
Expériences diverses
Centres de bienbien-être, spas, jacuzzis
Hôtels
Ecoles
Instituts mé
médicodico-pédagogiques
Aquagym, aquabike
Bébés nageurs, hydrohydro-biophé
biophélie
Piscines communales
Piscines privé
privées, etc …
Originalité du procédé
Trè
Très basse concentration en sel (NaCl) :
1,0 à 1,3 gr NaCl / l : 600 à 800 ppm ClElectrolyse simultané
simultanée du sel et de l’eau
Production simultané
simultanée de chlore actif,
actif, à
partir du sel,
sel, ainsi que de radicaux oxygè
oxygènes,
nes,
à partir de l’eau
Production des principes actifs in situ
Procé
Procédé au chlore optimalisé
optimalisé dans son mode
d’introduction et de gestion: « uniquement
ce qu’
qu’il faut, quand il faut, là
là où il faut »
L’efficacité
efficacité du chlore,
chlore, base du traitement de
l’eau, sans les inconvé
inconvénients
Réactions de base
Electrolyse du sel
NaCl + H20
=>
NaClO + H2
Electrolyse de l’eau
H20
=>
½ O2 + H2
2
Hypochlorite de sodium
Electrolyse du sel
Electrolyse du sel
Pas de chlore gazeux
NaCl + H20
=>
NaClO + H2
(1)
NaClO + H20
=>
Na+ + OH- + H+ + ClO-
(2)
Acide hypochloreux
Réaction d’oxydation (désinfection)
sinfection)
HClO
H+ + Cl- + O°
O°
=>
Réactions globales
NaClO + H20
(3)
Oxygène atomique naissant
ou oxygène radicalaire
Recyclage NaCl
=>
NaCl + H20 + O°
O°
H20
=>
L’oxydation des micromicro-organismes est ré
réalisé
alisée par
apport d’é
nergie électrique, transformé
d’énergie
transformée en énergie
chimique, en utilisant l’
l’atome de chlore en tant que
vecteur (effet ré
rémanent)
Pas de consommation intrinsè
intrinsèque de sel
Neutre point de vue pH
(2) + (3)
O°+ H2
Par rapport à l’hypochlorite : suppression des transports,
stockages, apports sel externe, stabilisant pH basique donc
neutralisation
(1) + (2) + (3)
Rendement global d’électrolyse
Réactions de base
Rendement global d'électrolyse = f (concentration NaCl)
Rendement d'électrolyse (%)
100%
NaCl + H20 => NaOCL + H2
90%
Electrolyse du sel
80%
70%
NaCl + H20
60%
50%
Electrolyse « standard »
40%
Goût salé
< 1,3 g NaCl / litre
20%
Hors norme concentration
chlorure
-
< 800 ppm Cl
10%
H20
0%
0
1
2
3
NaClO + H2
Electrolyse de l’eau
Risques de corrosion
30%
=>
4
5
6
7
8
=>
½ O2 + H2
9
Concentration NaCl (g/l)
NaCl
3
Réactions Secondaires
Rendement global d’électrolyse
Rendement global d'électrolyse = f (concentration NaCl)
Rendement d'électrolyse (%)
100%
600
90%
800 ppm Cl
-
NaCl + H20 => NaOCL + H2
Formation d’oxygè
oxygène radicalaire
80%
70%
Formation de radicaux hydroxyles
60%
50%
40%
Formation de dioxyde de chlore
30%
20%
10%
H20 => ½ 02 + H2
0%
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Concentration NaCl (g/l)
NaCl
H20
Réactions Secondaires
Formation d’oxygè
oxygène radicalaire
H20
=>
O°
O°+ H2
⇒Oxydation directe par l’atome oxygè
oxygène naissant
⇒Décomposition des chloramines, soit directement soit
via la formation de coco-produits et autres radicaux
peroxydé
peroxydés (OH°
(OH°, H02°)
Réactions Secondaires
Formation de radicaux hydroxyles
2 OH2 OH°
OH°
=>
=>
2 OH°
OH°+ 2 eH2O+ O °
⇒procé
procédé de désinfection connu sous le nom
d’oxydation anodique
4
Potentiel d’oxydation chimique
Réactions Secondaires
Agent oxydant
EOP (Volt)
EOP par
rapport au
chlore
Radical hydroxyle OH°
OH°
2,78
2,05
Radical oxygè
oxygène
atomique O°
O°
2,42
1,78
Ozone
2,08
1,52
Peroxyde d’
d’hydrogè
hydrogène
1,78
1,30
Chlore
1,36
1,00
Dioxyde de chlore
1,27
0,93
Oxygè
Oxygène molé
moléculaire O2
1,23
0,90
Formation de dioxyde de chlore
Cl°
Cl° + 2 O°
O° => ClO2
⇒biocide et virucide puissant utilisé
utilisé en traitement
des eaux potables
⇒incapable de se lier aux ions ammonium en
solution (élimination des odeurs)
odeurs)
(EOP)
Rendement global d’électrolyse
Rendement global d'électrolyse = f (concentration NaCl)
Rendement d'électrolyse (%)
100%
600
90%
800 ppm Cl
-
NaCl + H20 => NaOCL + H2
Rendement global
80%
70%
60%
En pratique …
Synergie optimale HOCl + radicaux O et OH
50%
Procédé lilipool ® – brevet européen en cours
40%
30%
20%
10%
H20 => ½ 02 + H2
0%
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Concentration NaCl (g/l)
NaCl
H20
Global (y c. radicaux)
5
Inté
Intérêt/né
rêt/nécessité
cessité de faire passer l’
l’eau entre
les électrodes pour profiter des radicaux 0 et
OH participant à la dé
désinfection de l’
l’eau
Systè
Systèmes modulaires
Modè
Modèles disponibles pour tout type et tout
volume de piscine
Pas de formation de chlore gazeux
Electrolyse in situ “réelle”
elle”
Réserves installé
installées en ligne, activables en
cas de demande de chlore exceptionnelle
(≠électrolyse à membrane)
Systè
Systèmes redondants => sé
sécurité
curité dans la
continuité
continuité de la production
Exemple 1 : Aqualasnes
Piscine de 80m3
⇒bébés nageurs
⇒aquagym, cours collectifs
⇒problè
problèmes de chlorures rencontré
rencontrés avec
hypochlorite
⇒conversion hypochlorite => éléctrolyse
(Aquapro 2006)
⇒modè
modèle 60 Ampè
Ampères
6
Exemple 2 : Burenville
Piscine de 140 m3
⇒école communale
⇒cours collectifs
⇒rénovation complè
complète => éléctrolyse
(Aquapro 2006)
⇒modè
modèle 100 Ampè
Ampères
Ex 3 : De Tongelreep - Eindhoven
Piscine de 700 m3
⇒2150 élèves par semaine de 9h00 à 15h00 (5 j.)
⇒pointes journaliè
journalières à 685 élèves
⇒fré
fréquentation libre aprè
après 15h00
⇒« 2 à 3 fois plus » le weekend + vacances
⇒150 000 à 200 000 baigneurs par an
⇒Systè
Système modulaire : 3 x 200 Ampè
Ampères
(Lotec 2008)
7
8
Sécurité
Production HClO in situ réelle
Principaux avantages
⇒pas de formation de chlore gazeux
⇒pas de stockage ni de manipulation de dé
dérivé
rivés
chloré
chlorés
⇒pas de risques de mé
mélange
⇒pas de pompes doseuses ni d’
d’injecteurs
d’hypochlorite, donc pas de risque lors des
interventions (pas de cristallisation, …)
Facilité d’utilisation et d’entretien
Entretien simplifié
simplifié, limité
limité à la réactivation des
électrodes
Manipulations limité
limitées au sel alimentaire
Pas de cristallisation des injecteurs
d’hypochlorite
Impact sur les consommations de
réactifs
Aucune consommation de chlore ni de
dérivé
rivés chloré
chlorés
Recyclage du sel : pas de consommation
intrinsè
intrinsèque au procé
procédé
Le sel à ajouter correspond uniquement au
sel sortant de la piscine (eau de contrecontrelavage des filtres,
filtres, …)
Réduction significative de la consommation
d’acide
9
Impact sur la consommation d’acide
Impact sur les teneurs en chlore
De Tongelreep 2008 - Evolution du pH
De Tongelreep 2008 - évolution teneurs en chlore
1,6
7,4
1,4
7,3
8
pH
7,2
6
Addition d'acide
pH
7,1
4
7
2
6,9
Teneur en chlore (ppm)
10
7,5
1,2
Cl2 libre - sept
Cl2 total - sept
Cl2 combiné - sept
Cl2 libre - nov
Cl2 total - nov
Cl2 combiné - nov
1
0,8
0,6
0,4
0,2
6,8
-a
23 oû
-a t
24 oû
-a t
25 oû
-a t
26 o û
-a t
27 oû
-a t
28 oû
-a t
29 oû
-a t
30 o û
-a t
31 o û
-a t
01 oû
-s t
02 ep
-s t
03 ep
-s t
04 ep
-s t
05 ep
-s t
06 ep
-s t
07 ep
-s t
08 ep
-s t
09 ep
-s t
10 ep
-s t
11 ep
-s t
12 ep
-s t
13 ep
-s t
14 ep
-s t
15 ep
-s t
ep
t
0
22
Addition d'acide (litres/jour)
12
Qualité de l’air ambiant (1)
Expé
Expérience De Tongelreep
⇒ 500 à 700 baigneurs par jour
⇒ Consommation d’acide réduite pratiquement à zéro
⇒ Appoint d’eau venant d’autres bassins :
9 à 10 m3 / jour en moyenne,
moyenne, soit 15 à 20 litres / baigneur
⇒ Chlore libre : 0,8 à 1 ppm
⇒ Chlore total : 1 à 1,3 ppm
⇒ Chlore combiné
combiné : 0,2 à 0,3 ppm (nov.
nov. 2008)
⇒ Bilan en cours d’évaluation
’évaluation (appoint d’eau/purges)
eau/purges)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Qualité de l’air ambiant (2)
Selon expé
expérience générale : impact significatif sur la
réduction,
duction, voire disparition des odeurs de chlore.
chlore.
Formation secondaire de chlore combiné
combiné existante
mais réduite :
⇒ consommation d’acide fortement réduite :
pas de zone localement suracidifié
suracidifiée
⇒ chloration répartie sur toute la surface des électrodes :
pas de zone localement surchloré
surchlorée
⇒ Elimination partielle des chloramines par la pré
présence de
radicaux provenant des réactions secondaires
10
Respect de l’environnement
Emploi exclusif de produits naturels : sel et eau
Pas de consommation de mé
missions
métaux lourds, donc pas d’é
d’émissions
dans les effluents (contre(contre-lavage des filtres, …)
Recyclage du sel : pas de consommation intrinsè
intrinsèque au
procé
procédé
Réduction drastique des transports de ré
réactifs, limité
limité au sel
solide
Possibilité
Possibilité de ré
réduire la consommation d’
d’eau
Potentiel d’é
conomies d’
d’économies
d’eau chauffé
chauffée, donc à la fois
économie des ressources eau + énergie
Développement durable
Coûts (2)
Frais d’
d’entretien limité
limités au frais de ré
réactivation des
électrodes, à comparer à :
⇒ remplacement électrodes consommables CuCu-Ag
⇒ entretien/remplacement membranes
⇒ remplacement des lampes UV
⇒ nettoyages injecteurs, pompes doseuses, ré
réservoirs de
stockage, …
Projets à considé
considérer dans leurs ensembles
⇒ réduction des coû
coûts d’
d’amé
aménagement de locaux
séparé
parés pour entreposer les ré
réactifs
Coûts (1)
Frais d’exploitation : exemple De Tongelreep
⇒ 500 à 700 baigneurs par jour
⇒ 25 kWh/jour x 0,16 €/kWh = 4 €/jour
⇒ 5 kg NaCl/jour
NaCl/jour x 0,2 €/kg = 1 €/jour
⇒ Coû
Coût < 0,01 €/baigneur
⇒ 1500 € / an pour 150 000 baigneurs
Potentiel de réduction de la consommation d’eau
Economies d’eau chauffé
chauffée, donc d’énergie
’énergie
Conclusions
Efficacité
Efficacité du chlore
Facilité
Facilité d’exploitation
Bon rapport efficacité
efficacité/prix
Respect de l’environnement
Les avantages du chlore sans
les inconvénients
11
lilipool®
12