Tour de refroidissement : contrôle ORP du chlore

La prolifération de micro-organismes et la formation de mucus qui en résulte est un problème qui se produit couramment dans les systèmes aqueux. Les microbes problématiques produisant du mucus peuvent inclure des bactéries, des champignons et/ou des algues. Les dépôts visqueux se produisent généralement dans de nombreux systèmes aqueux industriels, notamment les systèmes d'eau de refroidissement, les systèmes d'usines de pâtes et papiers, les opérations pétrolières, les boues d'argile et de pigments, les systèmes d'eau récréatifs, les systèmes de lavage d'air, les fontaines décoratives, les pasteurisateurs d'aliments, de boissons et de procédés industriels, les systèmes d'eau douce. , systèmes d'épuration de gaz, systèmes au latex, lubrifiants industriels, fluides de coupe, etc.

La croissance de ces organismes constitue un problème sérieux dans les systèmes d'eau municipaux et industriels tels que les systèmes d'eau de refroidissement à passage unique ou à recirculation, les bassins de refroidissement, les conduites d'admission, les réservoirs d'eau de ballast et les réservoirs de navires qui puisent l'eau des plans d'eau infestés. Les microbes peuvent causer de nombreux problèmes, notamment une perte de pression due à l'encrassement de la tuyauterie et de l'échangeur thermique, une perte d'efficacité de l'échangeur thermique due au revêtement des surfaces d'échange thermique, une promotion et une accélération de la corrosion sur les surfaces métalliques, une augmentation des temps d'arrêt ou des cassures des feuilles de papier dans la pâte à papier. et des systèmes papier, ainsi que la détérioration des composants des tours de refroidissement.

Cette croissance peut provoquer de graves colmatages et dommages aux systèmes qu’ils colonisent, entraînant des temps d’arrêt du système et des nettoyages et réparations coûteux. En raison des effets délétères d’une croissance biologique incontrôlée et de la contamination dans de nombreux processus industriels, différents biocides et antimicrobiens ont été développés pour aider à éliminer et à contrôler la croissance biologique. Les biocides et les antimicrobiens sont utilisés pour contrôler la croissance microbienne dans un certain nombre de milieux aqueux différents.

Souvent, un seul biocide ne suffit pas à contrôler la croissance biologique dans les milieux aqueux. Les biocides peuvent agir en combinaison, c'est-à-dire de manière synergique, pour obtenir de meilleures performances biocides par opposition à l'efficacité obtenue lorsque chaque biocide est utilisé séparément. La combinaison de deux biocides peut produire une efficacité accrue au-delà de l'effet cumulatif ou additif des deux biocides. Cela reflète probablement un effet biocide synergique sur certains composants essentiels de la cellule pour la survie et la croissance soutenue. Une combinaison de deux biocides synergiques permet l’ajout de quantités moindres de biocides individuels pour atteindre le niveau de contrôle souhaité. Une pratique courante consiste à alterner l’alimentation de deux types différents de biocides, sans permettre à la croissance biologique de devenir résistante à l’un ou à l’autre. Ceci "choc" le traitement est très efficace pour contrôler la croissance biologique indésirable. Cela a des impacts à la fois environnementaux et économiques avantageux. Il permet de réduire les rejets de polluants environnementaux potentiels et de mettre en place un programme de contrôle plus rentable pour divers systèmes industriels.

Le chlore est utilisé comme biocide oxydant pour contrôler cette croissance biologique dans la plupart des tours de refroidissement industrielles. La surveillance de l'ORP (potentiel de réduction d'oxydation)/redox est très utile dans sa capacité à corréler les lectures en millivolts avec la force de désinfection de l'eau.

Pour que le chlore (Cl2) fonctionne correctement dans les tours de refroidissement, il doit être présent sous les formes oxydantes de l'acide hypochloreux (HOCl) ou de l'ion hypochorite (OCl-). L'équilibre entre les trois espèces dépend du pH et peut être surveillé à l'aide d'électrodes de potentiel d'oxydo-réduction (ORP).

L'ORP est une mesure de la force oxydante ou réductrice d'une solution. La manière chimique d’examiner les processus redox est que le réducteur transfère des électrons à l’oxydant. Ainsi, dans la réaction, le réducteur ou l'agent réducteur perd des électrons et est oxydé et l'oxydant ou l'agent oxydant gagne des électrons et est réduit. Lorsque des électrons sont transférés d’une espèce à une autre lors d’une réaction chimique, la réaction est appelée réaction d’oxydoréduction ; où les agents oxydants et réducteurs sont appelés une paire rédox.

Les réactions d'oxydation et de réduction se produisent ensemble, les électrons générés par une réaction de réduction doivent être acquis par une réaction d'oxydation. Le transfert d'électrons entre les deux espèces se poursuit jusqu'à ce que l'équilibre soit atteint.

L'ORP mesure le rapport des activités des espèces oxydantes et réductrices dans une solution. Cela indique l'activité électronique de la solution, c'est-à-dire sa capacité à oxyder ou à réduire une autre substance ; il n'indique pas la concentration de l'agent oxydant ou réducteur prédominant. La vitesse de réponse varie en fonction de la concentration du système redox, les concentrations élevées sont rapides et les concentrations faibles sont lentes.

Activité et mesure du chlore

En dessous d'un pH de 1,9, le chlore existe sous forme de molécule diatomique (Cl2) dans l'eau. À mesure que le pH augmente au-dessus de 1,9, le chlore oxyde l’eau pour produire du HOCl, qui se dissocie ensuite en OCl au-dessus d’un pH de 7,3. Le chlore élémentaire n'est pas aussi efficace pour tuer les organismes que HOCl et OCl-. Ainsi, pour une efficacité optimale, il est souhaitable de contrôler le pH de la tour de refroidissement entre 7 et 8 pH. Il est également nécessaire de contrôler la quantité de chlore dans la tour pour s'assurer qu'il y en a suffisamment pour contrôler la croissance biologique, mais pas au point de provoquer la corrosion de l'équipement ou de créer une charge excessive sur l'installation de traitement de l'eau. Un Système de mesure ORP peut être utilisé pour indiquer à la fois la quantité et l’activité du chlore dans l’eau de refroidissement.

            

                 

Étant donné que l’ajout de chlore augmente le pouvoir oxydant de l’eau, la mesure de l’ORP constitue un indicateur utile de la quantité et de l’efficacité du chlore présent dans l’eau. Cependant, comme nous l'avons vu, le pH affecte le potentiel oxydant du chlore disponible, de sorte que l'ORP varie en fonction des changements de pH ainsi que des changements dans les niveaux de chlore. Pour fournir une indication du niveau de chlore, nous devons compenser la mesure ORP pour les effets des variations de pH. Une façon d'y parvenir consiste à remplacer l'électrode de référence Ag/AgCl normalement utilisée avec l'électrode ORP par une électrode de mesure du pH.

Système de mesure

Si la quantité totale de chlore dans le système reste constante, mais que le pH change, il y aura un changement correspondant dans la lecture ORP mesurée. Par conséquent, pour utiliser l'ORP, afin de contrôler l'ajout de chlore, nous devons compenser la mesure des changements de pH. Le moyen le plus simple de procéder consiste à remplacer l'électrode de référence par une électrode de pH utilisée avec un FLXA21 ou un PH450G configuré pour le service ORP. Cette technique n'est valable que sur une plage étroite de pH 6,5 à 8,0 et ne doit être utilisée que dans des systèmes simples fonctionnant à des températures stables. (La mesure n'est pas compensée pour les changements de température.) Elle ne doit pas être utilisée dans des situations où il peut y avoir un changement important dans la composition du fond, comme dans les flux d'eaux usées ou les bassins de traitement. La figure 1 montre les niveaux typiques de chlore en ppm par rapport aux valeurs de lecture en mV.