Colloque Biofilm et Santé / 11-12 janvier 2010




Monitoring des dépôts en milieu industriel
 Capteurs de biofilm : un ou...
Contexte

                                        Tartre
                        Biofilm
                    ENCRASSEMENT ...
Propriétés requises :
Les capteurs retenus                                                                        •Sensibi...
Objectifs de l’étude


    Tester les capteurs sélectionnés dans des conditions semi-industrielles
       afin d’identifie...
Démarche expérimentale (1/2)
 Pilote SPECTRE (Système Pilote d’Étude des Circuits Tertiaires de Refroidissement des Eaux)
...
Coupons inox
 Démarche expérimentale (2/2)
  Capteurs placés en divers endroits de la boucle d’essais :


                ...
Fonctionnement du capteur thermique en conditions
                 semi-industrielles

                  Fonctionnement au...
épaisseur (mm)




           0,10
                  0,15
                              0,20
                             ...
Corrélation capteurs thermiques / encrassement du circuit

                       Données fiables en terme d’encrassement ...
Epaisseur (µm)                                                                                                            ...
Capteur thermique : indicateur de la qualité des dépôts ?

                            Signal capteur non corrélé avec la ...
épaisseur Bassin chaud (mm)
                                                                                             é...
Capteurs thermiques et entartrage ?

                                                Pas de détection en cas d’arrêt de la...
Conclusions / Perspectives

   Sur les 2 types de capteurs testés, seul le capteur thermique peut être mis en œuvre
de man...
Colloque Biofilm et Santé / 11-12 janvier 2010




Merci de votre attention.

             celine.bouteleux@edf.fr
       ...
Prochain SlideShare
Chargement dans…5
×

Colloque Biofilm (11 et 12 janvier 2010)

1 599 vues

Publié le

Publié dans : Technologie, Business
0 commentaire
0 j’aime
Statistiques
Remarques
  • Soyez le premier à commenter

  • Soyez le premier à aimer ceci

Aucun téléchargement
Vues
Nombre de vues
1 599
Sur SlideShare
0
Issues des intégrations
0
Intégrations
4
Actions
Partages
0
Téléchargements
15
Commentaires
0
J’aime
0
Intégrations 0
Aucune incorporation

Aucune remarque pour cette diapositive

Colloque Biofilm (11 et 12 janvier 2010)

  1. 1. Colloque Biofilm et Santé / 11-12 janvier 2010 Monitoring des dépôts en milieu industriel Capteurs de biofilm : un outil d’aide au pilotage des circuits de refroidissement ? Céline BOUTELEUX & Olivier HORNER
  2. 2. Contexte Tartre Biofilm ENCRASSEMENT DES CIRCUITS DE REFROIDISSEMENT Matières en suspension Risques sanitaires (biofilm : réservoirs de pathogènes) Risques environnementaux (traitements biocides et/ou antitartres) Pertes de performances et incidence sur la durabilité des composants Nécessité de posséder des moyens de suivi de l’encrassement
  3. 3. Propriétés requises : Les capteurs retenus •Sensibilité •Précision •Simplicité d’utilisation •Simplicité d’interprétation 1. L’électrode à disque tournant* •Economique •Solidité • Principe électrochimique + Fonctionnement en eau • Mesure du courant limite de diffusion brute de rivière • Détermination de l’épaisseur du biofilm grâce à la relation de Levich : n = nombre d'électrons (dans notre cas, n = 1) × × × × × E = n×F×S×D×[traceur]×(1/I- 1/IL) S = surface de l’électrode de travail (m2) D = coefficient de diffusion du ferro/ferricyanure (m2/s) [traceur] = concentration du ferro/ferricyanure (mol/m3) I = courant après x jours de colonisation (A) pas d’enregistrement en continu IL = courant de Levich (à t=0) (A) 2. Le capteur de la société Néosens • Principe thermique • Alternance de cycles de chauffe et de non chauffe Capteur propre Capteur encrassé • Mesure du ∆T et détermination de l’épaisseur du biofilm grâce à un algorithme La sonde est reliée au transmetteur qui enregistre les données en continu. * C. Foret (2006). Thèse de l’université de Poitiers.
  4. 4. Objectifs de l’étude Tester les capteurs sélectionnés dans des conditions semi-industrielles afin d’identifier leurs opportunités d’utilisation sur les circuits de refroidissement d’EDF: Vérifier le bon fonctionnement des capteurs (fiabilité, robustesse, sensibilité) avec la qualité d’eau des circuits de refroidissement (eau brute) et dans des conditions de fonctionnement types de centrales Évaluer l’intérêt des capteurs comme indicateur d’encrassement du circuit Étudier la capacité des capteurs à constituer un élément de suivi d’un traitement biocide Explorer la possibilité de relier les indications fournies par les capteurs avec l’état de colonisation du circuit dans la phase eau et dans la phase biofilm (risque légionelles)
  5. 5. Démarche expérimentale (1/2) Pilote SPECTRE (Système Pilote d’Étude des Circuits Tertiaires de Refroidissement des Eaux) 4 boucles d’essais parallèles et indépendantes de simulation d’un circuit avec TAR à l’échelle 1/145000è Condenseur Bassin chaud Eau appoint Système de désinfection Aéroréfrigérants Capteurs pour enregistrement Bassin froid Purge du panache en continu et pilotage à distance
  6. 6. Coupons inox Démarche expérimentale (2/2) Capteurs placés en divers endroits de la boucle d’essais : 1250 L/h Tour Coupons Bassin Coupons packing chaud packing Condenseur Coupons inox Coupons béton + inox Coupons béton Bassin froid Fc=1,6 Appoint Purge (Eau brute) Analyses régulières de l’eau et du biofilm (coupons dans ≠ compartiments) : légionelles, amibes, flore totale, COD, COT, MS, calcium, prise de poids des coupons Comparaison des signaux des capteurs Réactivité et tenue des capteurs lors d’évènements programmés avec les analyses de - monochloramination l’eau et des dépôts - arrêt de la vaccination acide (pour obtenir une eau entartrante) 6 mois d’essais
  7. 7. Fonctionnement du capteur thermique en conditions semi-industrielles Fonctionnement autonome et lecture directe à l’écran Capable de détecter la formation d’un dépôt et sa dynamique (alternance développements / décrochages) Sensible aux « disfonctionnements » du circuit (arrêt pilote) Pas de saturation du signal sur 6 mois de fonctionnement (jusqu’à 1 mm d’épaisseur) 0,85 0,80 0,75 Arrêts pilote Bassin chaud 0,70 0,65 (+600µm) 0,60 épaisseur (mm) 0,55 0,50 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 28/03/09 30/03/09 01/04/09 03/04/09 05/04/09 07/04/09 09/04/09 11/04/09 13/04/09 15/04/09 17/04/09 19/04/09 21/04/09 23/04/09 25/04/09 27/04/09 29/04/09 01/05/09 03/05/09 05/05/09 07/05/09 09/05/09 11/05/09 13/05/09 15/05/09 17/05/09 19/05/09 21/05/09 23/05/09 25/05/09 27/05/09 29/05/09 31/05/09 02/06/09 04/06/09 06/06/09
  8. 8. épaisseur (mm) 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 28/03/09 30/03/09 01/04/09 03/04/09 05/04/09 07/04/09 09/04/09 11/04/09 13/04/09 15/04/09 17/04/09 19/04/09 21/04/09 23/04/09 25/04/09 27/04/09 29/04/09 01/05/09 03/05/09 Bassin froid / Bassin chaud 05/05/09 07/05/09 09/05/09 11/05/09 13/05/09 15/05/09 Encrassement différent selon la localisation dans le circuit : 17/05/09 19/05/09 21/05/09 Lieux d’implantation du capteur thermique 23/05/09 25/05/09 27/05/09 29/05/09 31/05/09 02/06/09 04/06/09 06/06/09 froid chaud Bassin Bassin (+200µm) (+600µm)
  9. 9. Corrélation capteurs thermiques / encrassement du circuit Données fiables en terme d’encrassement global : bonne corrélation entre la prise de poids des coupons et l’épaisseur mesurée par le capteur positionné en parallèle Bonne sensibilité du capteurs (détecte l’apparition du dépôt dès sa formation) Bassin chaud Bassin froid 1,0 45 0,35 2400 Poids - coupons BETON 40 2200 0,9 Capteur Neosens 2000 35 0,8 0,30 1800 Prise de poids (mg) Prise de poids (mg) 30 1600 Epaisseur (mm) Epaisseur (mm) 0,7 1400 25 0,6 0,25 1200 20 1000 0,5 15 800 0,4 0,20 600 10 400 0,3 Poids - coupons INOX 5 Capteurs Neosens 200 0,2 0 0,15 0 06/04/09 20/04/09 04/05/09 18/05/09 01/06/09 15/06/09 30/03/09 13/04/09 27/04/09 11/05/09 25/05/09 08/06/09 06/04/09 27/04/09 11/05/09 01/06/09 30/03/09 13/04/09 20/04/09 04/05/09 18/05/09 25/05/09 08/06/09 Date Date Influence du matériau sur l’encrassement
  10. 10. Epaisseur (µm) Epaisseur (µm) 100 150 200 250 300 350 400 100 150 200 250 300 350 30/03/2009 30/03/2009 400 06/04/2009 13/04/2009 13/04/2009 20/04/2009 27/04/2009 27/04/2009 04/05/2009 Flore totale 11/05/2009 11/05/2009 18/05/2009 25/05/2009 25/05/2009 01/06/2009 08/06/2009 08/06/2009 15/06/2009 22/06/2009 22/06/2009 29/06/2009 06/07/2009 06/07/2009 Capteur Néosens – Bassin froid Capteur Néosens – Bassin froid 13/07/2009 20/07/2009 20/07/2009 27/07/2009 03/08/2009 03/08/2009 10/08/2009 17/08/2009 24/08/2009 17/08/2009 31/08/2009 31/08/2009 Legionella pneumophila 07/09/2009 14/09/2009 21/09/2009 14/09/2009 28/09/2009 05/10/2009 28/09/2009 1,0E+02 1,0E+03 1,0E+04 1,0E+05 1,0E+06 1,0E+07 1,0E+05 1,0E+06 1,0E+07 1,0E+08 1,0E+09 Concentration Lp (UFC/L) Concentration (UFC/L) Epaisseur (µm) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 30/03/2009 13/04/2009 27/04/2009 11/05/2009 25/05/2009 Naegleria totales 08/06/2009 22/06/2009 06/07/2009 20/07/2009 03/08/2009 17/08/2009 Capteur Néosens – Bassin chaud 31/08/2009 Capteur thermique : indicateur de la qualité de l’eau ? 14/09/2009 28/09/2009 d’amibes et de légionelles dans l’eau 1,0E+01 1,0E+02 1,0E+03 1,0E+04 1,0E+05 les concentrations de bactéries totales, Signal des capteurs non corrélé avec Concentration Lp (UFC/L)
  11. 11. Capteur thermique : indicateur de la qualité des dépôts ? Signal capteur non corrélé avec la concentration de légionelles dans le biofilm : Bassin Froid Bassin Chaud 1,E+07 0,4 1,E+07 1,3 1,2 1,E+06 1,E+06 1,1 [ Legionella ] (UFC/cm2) [ Legionella ] (UFC/cm2) 1,0 Epaisseur (mm) 1,E+05 Epaisseur (mm) 1,E+05 0,3 0,9 1,E+04 1,E+04 0,8 0,7 1,E+03 1,E+03 0,6 0,5 0,2 1,E+02 1,E+02 0,4 1,E+01 0,3 1,E+01 0,2 1,E+00 0,1 1,E+00 0,1 30/03/09 13/04/09 20/04/09 27/04/09 18/05/09 25/05/09 01/06/09 06/04/09 04/05/09 11/05/09 13/04/09 11/05/09 08/06/09 22/06/09 06/07/09 20/07/09 03/08/09 17/08/09 31/08/09 30/03/09 27/04/09 25/05/09 L.pneumophila - coupons béton L.pneumophila - coupons inox Capteur Néosens Capteur Néosens Idem pour la flore totale dans le biofilm
  12. 12. épaisseur Bassin chaud (mm) épaisseur Bassin chaud (mm) 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 16/06/09 16/06/09 18/06/09 18/06/09 20/06/09 20/06/09 22/06/09 22/06/09 24/06/09 24/06/09 26/06/09 26/06/09 biocide ? 28/06/09 28/06/09 30/06/09 30/06/09 02/07/09 02/07/09 04/07/09 04/07/09 06/07/09 06/07/09 08/07/09 08/07/09 10/07/09 10/07/09 NH2Cl 12/07/09 12/07/09 14/07/09 14/07/09 16/07/09 16/07/09 18/07/09 18/07/09 20/07/09 20/07/09 22/07/09 22/07/09 24/07/09 24/07/09 26/07/09 26/07/09 28/07/09 28/07/09 30/07/09 30/07/09 01/08/09 01/08/09 03/08/09 03/08/09 05/08/09 05/08/09 07/08/09 07/08/09 (CRT=0,25ppm) via la mesure d’épaisseur 09/08/09 09/08/09 11/08/09 11/08/09 13/08/09 13/08/09 15/08/09 15/08/09 17/08/09 17/08/09 Capteur Néosens - Bassin chaud 19/08/09 19/08/09 21/08/09 21/08/09 23/08/09 23/08/09 25/08/09 25/08/09 27/08/09 27/08/09 29/08/09 29/08/09 31/08/09 31/08/09 Capteur Néosens - Bassin froid 02/09/09 02/09/09 04/09/09 04/09/09 0,1 0,2 0,3 0,4 0,1 0,2 0,3 0,4 0,15 0,25 0,35 0,15 0,25 0,35 épaisseur Bassin froid (mm) épaisseur Bassin froid (mm) Traitement à la monochloramine Période de monochloramination détectée par le capteur situé dans le bassin chaud NH2Cl Capteur thermique : outil d’aide au suivi d’un traitement bassin froid arrêt de NH2Cl (CRT=0,15 ppm) Signal ≠ dans le Chute brutale du signal dès ajout de Reprise rapide de l’encrassement dès
  13. 13. Capteurs thermiques et entartrage ? Pas de détection en cas d’arrêt de la vaccination acide Arrêt d’acide Epaisseur mesurée dans le bassin chaud (mm) 1,3 0,5 Epaisseur mesurée dans le bassin froid et en 1,2 Capteur intrusive - bassin chaud chaud Sonde Néosens – Bassin 0,45 1,1 1 Capteur Néosens – Sortie condenseur Sonde intrusive - sortie condenseur 0,4 Paramétrage effectué avec le sortie condenseur (mm) 0,9 coefficient thermique d’un 0,35 0,8 biofilm, près de 4x plus faible 0,7 0,3 que celui du tartre* 0,6 0,5 0,25 Optimisation du paramétrage 0,4 0,2 selon le type d’encrassement à 0,3 surveiller en priorité? 0,15 0,2 Capteur Sonde intrusive - bassinfroid Néosens – Bassin froid 0,1 0,1 24/07/09 26/07/09 28/07/09 30/07/09 01/08/09 03/08/09 05/08/09 07/08/09 09/08/09 11/08/09 13/08/09 15/08/09 17/08/09 19/08/09 21/08/09 23/08/09 25/08/09 27/08/09 29/08/09 31/08/09 02/09/09 Sensibilité différente des capteurs Néosens selon nature du dépôt (organique/minéral) * Schmidt, 1999
  14. 14. Conclusions / Perspectives Sur les 2 types de capteurs testés, seul le capteur thermique peut être mis en œuvre de manière simple pour obtenir des données en ligne sur l’évolution in situ de l’encrassement d’un circuit industriel : Vérifier le bon fonctionnement des capteurs (fiabilité, robustesse, ☺ sensibilité) dans des conditions semi-industrielles types des centrales Evaluer les capteurs comme indicateur d’encrassement du circuit ☺ Étudier la capacité des capteurs à constituer un élément de pilotage ☺ à approfondir d’un traitement biocide Explorer la possibilité de relier les indications fournies par les capteurs avec l’état de colonisation du circuit dans la phase eau et dans la phase biofilm Nécessité de vérifier : Leur capacité à constituer un élément de suivi des traitements biocides Le lieu d’implantation des capteurs le plus approprié sur circuit industriel L’intérêt des capteurs par rapport aux indicateurs actuels d’encrassement des centrales (∆P, ∆T…)
  15. 15. Colloque Biofilm et Santé / 11-12 janvier 2010 Merci de votre attention. celine.bouteleux@edf.fr olivier.horner@edf.fr

×