dimensionnement d’une filtration dérivée

L’air de refroidissement va apporter dans l’eau du circuit, des matières en suspension ( MES ), le plus souvent d’origine organique, mais pas uniquement.

Par exemple : la tour de refroidissement dans une cimenterie générera une entrée de MES prioritairement d’origine minérale liées aux poussières de ciment.

C’est pourquoi, il est important d’implanter la tour de refroidissement en fonction des vents dominants.

Néanmoins, il reste nécessaire de maitriser l’entrée de MES, sinon très vite le circuit s’embourbera.

Pour exemple : hypothèses :

• Débit de circulation du circuit: 1 000m³/h ;
• MES dans l’atmosphère : 0,5mg/Nm³ (valeur guide : 0,1 à 1 mg/Nm³) ;
• Débit d’air de refroidissement: 700 000Nm³/h (valeur guide : 500 à 1 000Nm³/m³ d’eau) ;
• MES dans l’appoint: 2mg/l ;
• Facteur de concentration (K) du circuit: 3 ;
• Débit de l’appoint (A): 50m³/h.

Le calcul du bilan matière permet d’en déduire la concentration en MES dans le circuit :

• Entrée de MES par l’appoint = 50m³/h x 2g/m³ = 100g/h ;
• Entrée MES à la tour de refroidissement = 700 000 Nm³ x 0,5 mg/Nm³ = 350g/h ;
• Débit de purge : A/K = 50/3 = 16,7m³/h ;
• MES dans le circuit au point d’équilibre = (100 + 350) / 16,7 = 27 mg/l.

Pour limiter les encrassements dans le circuit et les risques de prolifération de la légionnelle, les MES dans le circuit peuvent être maintenues inférieur à 10mg/l. Il est donc pour notre exemple nécessaire de prévoir une élimination de cet excès de 17mg/l.

Quantité de MES à éliminer (hors purge) = 16,7 m³/h x 17g/m³ = 284g/h ou 6,8 kg/jour.

La filtration sur sable avec lavage à l’air est la technologie la plus adaptée. Vitesse de filtration : 15 à 20m/h en fonction du type de matières à retenir.

Pour notre exemple, le choix d’un filtre à sable (TEN 0,75 (taille effective nominale)) de diamètre de 1 600mm soit une section de 2m² permettra de capter environ 4,5kg de MES par cycle de filtration (2 à 2,5 kg de MES /m²).

Compte tenu de la vitesse de filtration (15 – 20m/h), de la température relativement élevée de l’eau, et de la nature de la matière à filtrer (présence importante de MO ), on peut estimer que la fuite en MES sur l’eau filtrée sera de l’ordre de 20%, et donc un captage de 80% des MES sur le filtre à sable.

De fait le débit de filtration sera de 284g/h / (10g/m³ x 80%) = 35,5m³/h soit sur un Ф1 600 = 17,2m/h.

Le volume du cycle de filtration sera de 4 500g / (10 x 80%) = 560m³, ou en heure 560 / 35,5 = 16h.

Note : les pertes en eau lors du lavage sont de l’ordre de 5 à 6m³/m² de surface de filtre, ce qui représente, pour notre exemple, 11m³ pour un cycle de 16h ou en moyenne horaire 0,7m/h. Ce débit de 0,7m³/h participe à la déconcentration du circuit si le lavage est réalisé avec l’eau du circuit.