Electrolyse simultanée sel + eau Electrolyse simultanée
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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