Prenant pour exemple le système de désulfuration des gaz de combustion (FGD) d'une centrale thermique au charbon, cette analyse examine les problèmes des systèmes traditionnels de traitement des eaux usées par FGD, tels qu'une conception inadéquate et des taux de défaillance élevés des équipements. Grâce à de multiples optimisations et modifications techniques, la teneur en matières solides dans les eaux usées a été réduite, garantissant ainsi le bon fonctionnement du système et diminuant les coûts d'exploitation et de maintenance. Des solutions et recommandations pratiques ont été proposées, jetant les bases d'un rejet zéro émission d'eaux usées à l'avenir.
1. Présentation du système
Les centrales thermiques au charbon utilisent couramment le procédé de désulfuration des gaz de combustion (FGD) par voie humide au calcaire et au gypse, qui emploie le calcaire (CaCO₃) comme absorbant. Ce procédé génère inévitablement des eaux usées de FGD. Dans ce cas précis, deux systèmes FGD par voie humide partagent une même unité de traitement des eaux usées. Ces eaux usées proviennent du trop-plein d'un cyclone à gypse et sont traitées selon des méthodes traditionnelles (système à trois cuves) d'une capacité nominale de 22,8 t/h. Les eaux usées traitées sont pompées sur une distance de 6 km jusqu'à un site d'élimination pour la réduction des poussières.
2. Principaux problèmes du système d'origine
Les membranes des pompes doseuses présentaient souvent des fuites ou des défaillances, empêchant ainsi un dosage chimique continu. Les taux de panne élevés des filtres-presses à plaques et des pompes à boues augmentaient la charge de travail et entravaient l'élimination des boues, ralentissant la sédimentation dans les clarificateurs.
Les eaux usées, provenant du trop-plein du cyclone à gypse, avaient une densité d'environ 1 040 kg/m³ et une teneur en matières solides de 3,7 %. Ceci a nui à la capacité du système à rejeter en continu de l'eau traitée et à contrôler les concentrations d'ions nocifs dans l'absorbeur.
3. Modifications préliminaires
Amélioration du dosage des produits chimiques :
Des réservoirs de produits chimiques supplémentaires ont été installés au-dessus du système à trois réservoirs pour assurer un dosage constant par gravité, contrôlé par un systèmecompteur de concentration en ligne.
Résultat : Amélioration de la qualité de l’eau, malgré la nécessité persistante d’une sédimentation. Le débit journalier a été réduit à 200 m³, insuffisant pour le fonctionnement stable des deux systèmes de désulfuration des gaz de combustion. Les coûts de dosage étaient élevés, à 12 CNY/tonne en moyenne.
Réutilisation des eaux usées pour la suppression des poussières :
Des pompes ont été installées au fond du clarificateur pour rediriger une partie des eaux usées vers les silos à cendres du site afin d'y effectuer le mélange et l'humidification.
Résultat : La pression sur le site d'élimination a diminué, mais la turbidité est restée élevée et les normes de rejet ne sont toujours pas respectées.
4. Mesures d'optimisation actuelles
Face à des réglementations environnementales plus strictes, une optimisation plus poussée du système était nécessaire.
4.1 Réglage chimique et fonctionnement en continu
Maintien du pH entre 9 et 10 par augmentation du dosage chimique :
Utilisation quotidienne : chaux (45 kg), coagulants (75 kg) et floculants.
Assurait un débit de 240 m³/jour d'eau claire après un fonctionnement intermittent du système.
4.2 Réutilisation du réservoir à lisier d'urgence
Double usage du réservoir d'urgence :
Pendant les périodes d'arrêt : Stockage de la boue.
En cours de fonctionnement : Sédimentation naturelle pour l'extraction d'eau claire.
Optimisation:
Ajout de vannes et de tuyauterie à différents niveaux de réservoir pour permettre des opérations flexibles.
Le gypse sédimenté a été réintroduit dans le système pour être déshydraté ou réutilisé.
4.3 Modifications à l'échelle du système
Diminution de la concentration en matières solides dans les eaux usées entrantes par redirection du filtrat des systèmes de déshydratation par bande sous vide vers le réservoir tampon des eaux usées.
Amélioration de l'efficacité de la sédimentation par réduction du temps de décantation naturelle grâce au dosage chimique dans les réservoirs d'urgence.
5. Avantages de l'optimisation
Capacité améliorée :
Fonctionnement continu avec un rejet quotidien de plus de 400 m³ d'eaux usées conformes.
Contrôle efficace de la concentration ionique dans l'absorbeur.
Opérations simplifiées :
Suppression du besoin de la presse à filtre à plaques et cadres.
Réduction de la main-d'œuvre pour la manutention des boues.
Fiabilité système améliorée :
Plus grande flexibilité dans les calendriers de traitement des eaux usées.
Fiabilité accrue des équipements.
Réduction des coûts :
L'utilisation de produits chimiques a été réduite à la chaux (1,4 kg/t), aux coagulants (0,1 kg/t) et aux floculants (0,23 kg/t).
Le coût du traitement a été abaissé à 5,4 CNY/tonne.
Économies annuelles d'environ 948 000 CNY sur les coûts des produits chimiques.
Conclusion
L'optimisation du système de traitement des eaux usées par désulfuration des gaz de combustion (FGD) a permis d'améliorer considérablement son efficacité, de réduire ses coûts et d'assurer sa conformité aux normes environnementales plus strictes. Ces mesures servent de référence pour les systèmes similaires qui visent le zéro rejet d'eaux usées et une durabilité à long terme.
Date de publication : 21 janvier 2025
