Présenté au Salon 36 heures des pros de l‘eau du Québec, le 21 mars 2014

1. L’application & les avantages d’un adoucisseur d’eau équipé de la résine cationique Purolite® SSTC60ᴹᴰTechnologie enveloppe mince (Shallow Shell) Présenté au Salon 36 heures des pros de l‘eau du Québec, le 21 mars 2014 Par Don Downey, Directeur des ventes pour le Canada, Purolite Canada

2. Pourquoi adoucir l’eau? Réduction de la dureté pour: Prévenirl'entartrage par le CaSO4. Réduire les résidus de savons Prévenir les taches par le Fe

3. Pourquoi adoucir l’eau? Ca (HCO3 )2 Bicarbonate de calcium CHALEUR Ca CO3 Dépôts de Carbonate de calcium

4. Comment adoucirl’eau? • Mesure de la dureté de l’eau: • en parties par million (ppm) en CaCO3 • en milligrammes par litre (mg/L) • en milliéquivalents par litre (meq/L) ─ pour le chimiste • en grains par gallon US (gr/gal US) en industrie • exprimée en ions ou en équivalent CaCO3

5. Procédéd’échange de dureté Comment adoucirl’eau? HCO3 Cl SO4 NO3 HCO3 Cl SO4 NO3 Ca Mg Na Na

6. Comment adoucir l’eau? Ca Mg Na Les perlesou grains de résinesontplacéesdansune cave pressurisée En moyenne, un adoucisseur d’eau est conçu pour opérer pendant 20 heures avant d’être régénéré La résine de l’adoucisseur est régénérée avec une solution de sel (NaCl) à 15% afinque la résinepuisseêtre remise en service en peu de temps SAC Résine Na

7. Rétrolavage Expansion du lit 50 - 80 % -pour séparer les perles -pour enlever les matièrescolloïdales -pour assurer un bon contact avec la saumure Volume de l’eau de lavage : 1.5 à 4 fois le volume du lit Durée: -10-20 minutes Débit: -dépend de la température de l’eaunormalement7 - 12 m/h (3-5 gal US/pi2.) Étapes de la régénération Effluent àdrainer SAC Résine Eau de lavage

8. Étapes de la régénération Saumure et eau de dilution Injection de sel Quantité de sel: 64-320g g/L─r(4 ─ 20 lb./pi³-R) Concentration de saumure: 10% en poids (8-15%) Durée de contact: 30 (min) - 60 minutes Débit (incluant eau de dilution): 2 – 7 BV/h (0.25 to 0.9 USGPM/pi3 SAC Résine Eau de dilution Volume de l’eau: 2- 4 fois le volume de résine (15- 30 USG/pi3.) Débit: 2 - 7 BV/h (0.25 - 0.90 USGPM/pi3) Chlorure de drainer Ca, Mg, Na

9. Eau de rinçage Rinçagerapide Volume de l’eau: 3- 6 fois le Volume du lit de résine (25- 50 USG/pi3) Débit: 8 - 40 BV/h (1.0 - 5.0 USGPM/pi3) Étapes de régénération SAC Résine Chlorure de Navers le drain

10. Coûts de régénération Ajoutez les adoucisseurs commerciaux et industriels et quel grand total croyez-vous atteindre dans ce tableau?

11. Et si nous pouvionsfabriquerunerésine qui nécessiterait moins de sel et continuerait de respecter les normes de qualité de l’effluent? Et si nous pouvionsutiliserunerésine qui nécessiterait moinsd’eau et qui continuerait de respecter les normes de qualité de l’effluent? Et si nous pouvionsfabriquerunerésinequel’onpourraitrégénérer avec de l’eau de mer? Faire les choses différemment

12. Faire les choses différemment Et si nous pouvionsfabriquerunerésine et ensuite la régénérer avec les rejets d’un procédéd’osmose inverse? Et si nous pouvionsfabriquerunerésine et utiliser du bicarbonate de soude pour la régénérer? Et si nous pouvionsfabriquerunerésine et utiliser de la vapeur pour la régénérer?

13. 99% des sites disponibles pour l’échanged’ionssont à l’intérieur de la perle de résine. • La cinétiqueest la vitesse à laquelle les ions sontéchangéssur les sites en surface et à l’intérieur de la perle de résine. • À mesureque la perle de résineaugmente de grosseur, la cinétiqueralentit à cause des difficultés de diffusion. • Si la dimension des perles double la cinétiqueest 4 fois plus lente. Pour améliorer la perle de résine

14. Ca Ca Fe Ca Fe Ca Ca Pour améliorer la perle de résine Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na NOTE: Contamination du “coeur” de la perle et contamination par le Fe

15. À mesureque le produitrégénérantestutilisédans le processus de régénération de la résine, la capacité pour compléter la réactions’épuise. • Le centre de la perle ne peutêtrerégénéré, ce qui résulte en unefuitelorsque le régénérantpénètrejusqu’aucentre de la perle. • À cause de cecentrenon-régénéré ─des métauxlourds─ Fe, Br et Srs’accumulent, ce qui rouille la résine. • Des quantitésexcessives de produitchimique son requisesafin de surmonter les problèmesassociés aux résines standards. Pour améliorer la perle de résine

16. Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na+ Na Na+ Na Na Fe+ Na Na Na+ Na Na Na Na Fe+ Na Na+ Na Na Na Na Na+ Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Améliorations à la perle Technologie enveloppe mince (Shallow Shell) SST60 and SST80 Ajouter un noyau

17. Améliorations à la perle La résine SST60 permet une cinétique plus rapide vs. Les catégories de résine standard et PUROFINE en opération à co-courant Résine SST60 à enveloppe mince et noyau central Résine Purofine C100 de plus grand diamètre Résine standard du plus grand diamètre Diamètre de 1 à 2 mm Diamètre de 0,71 mm Diamètre de 1,87 mm 10 X plus rapide 3.5 X plus rapide 0,375 mm de diamètre La résine SST60 est 10 X plus rapide que la résine standard Diamètre équivalent de 0,375 mm pour la résine SST60 La résine SST60 est 3.5 X plus rapide que la résine Purofine Le taux de diffusion est proportionnelle à 1/r² où «r» est le rayon de la perle

18. 1: Uneétude (2007) sur le terrain illustrant la régénération de la résine SST SAC avec l’eau de mer, aux installations de BP (EOR) à Prudhoe Bay Alaska. 2: Uneétudesur le terrain (2010) démontrant la régénération de la résine SST SAC avec le rejetd’uneunitéd’osmose inverse (CIX-RO) à l’usine ZLD en banlieue de Chicago, Illinois. Applications sur le terrain 3:Une étude (2011) surpapier de l’illustration de l’eauévacuéed’unechaudière à vapeur pour régénérer la résine SST SAC/WAC. 4:Une étude (2011) sur le terrain démontrant la régénérationd’unerésine SST WAC en utilisant la NaHCO³ commerégénérant, sur un projet CBM à Sheridan, Wyoming.

19. Des travauxpréliminaires avec des adoucisseursrégénérés à l’eau de merontmontréque plus de 20 volumes de lit ontéténécessaires pour obtenir 22kg d’OC et 2mg/L de pertes (fuites). L’adoucissementconventionnelutilise 6 BV (volumes de lit de résine) pour obtenir des résultatsidentiques. (Kunin, Amber-Hi-Lights No. 147) Applications sur le terrain À l’installation de BP à Prudhoe Bay (Alaska) on utilise un polymère pour opérer un EOR. Pour optimiser on doitutiliser de l’Eaudouce. La températuremoyenne en hiver estde -480C et le selgèle à -280C.

20. BPI BPCC SII Affluent non traité Applications sur le terrain FC SOI Rejet après régénération Effluent traité FC ROI Entrée du régénérant Jauge de pression et indicateur de débit Adoucisseur avec une résine à enveloppe mince (SST) SAC RII Valve d'échantillonnage BPC ─ Régulateur du débit de contournement BPI ─ Isolateur de la dérivation SII─ Isolateur d’entrée de service SOI ─ Isolateur de sortie de service RII ─ Isolateur du débit de régénérant ROI ─ Isolateur du rejet de régénérant Contrôleur de débit Valve manuelle

21. Applications sur le terrain

22. En se basantsurl’étude de 2007 avec l’eau de mer─ nous avonsposé les questions suivantes: Quelleest la quantitéminimaled’eau de merrequise pour régénérerefficacement la résice SST? En excluant le NaCL commercial quellesautres sources de NaCL en concentration suffisantepouvons-nous utilisergratuitementcommerégénérant? Applications sur le terrain Alimentation Perméat (eau pure) , 75% Rejetconcentré de l’OI, 25%

23. Dessalementd’eausaumâtre – utilisant la saumurerejetée par l’OI > 0.5 (1)% Applications sur le terrain CIX-RO Échanged‘ionscyclique – récupération par OI SST65 SST65 90 - 95% de récupération Pompe à rejets Cuve de récupération des rejets

24. CIX-BBD Applications sur le terrain Vapeur Économiseur SST65 SST65 Chaudière à vapeur à passage unique Purge de la chaudière Échangeur de chaleur

25. Boucle de Higginsᴹᴰ Applications sur le terrain • Inventée par Irwin Higgins en 1951 à EAC pour la séparationd’ionsradioactifs à l’aide de résines I-X • Commercialisée en 1955. Acquise par Severn Trent Services -1991 • Première technologiedéveloppée par le Gouvernementaméricaincommercialisée par l’industrieprivée. • Conçue pour la séparationd’ionssélective et en continue • Applique à l’échanged’ions la mise en contact à contre-courant des liquides et de la résine • Utilisée dans les applications commerciales d’adoucissement de l’eau qui deviendra vapeur (SPE 1958)

26. Rétrolavage Système Boucle de Higginsᴹᴰ pour échange d’ions Pulsation Applications sur le terrain Configuration de la boucle Robinets papillon sur la boucle • Boucle cylindrique de la résine • 4 sections séparées par les robinets sur la boucle • Adsorption – Ions chargés sur la résine • Régénération – Ions résorbés de la résine • Rétrolavage – Fines particules et matières solides enlevées • Pulsation – Régularise le mouvement de la résine dans la boucle • Débits à contre-courant • La résine se déplace dans le sens des aiguilles d’une montre • L’alimentation et la régénération se déplace dans le sens contraire des aiguilles d’une montre Adsorption Résine liquides Régénération

27. Le projetCBM de Sheridan Wyoming Applications sur le terrain • Une boucle de Higgins Modèle 3012 (30” de diamètre pour la section adsorption et 12 de diamètre pour la section régénération) à étéinstalléesur un site de traitementd’eau CBM-EWMS en opérationdans le Wyoming. • Environ 50 pi³ de résine de Purolite SST104 (à ions hydrogène) a d’abordétéépuisée à un volume maximum sous la forme de sodium, puisintroduitedans la boucle de Higgins. • Environ 5pi³ de résineadditionnellefutajoutée par incréments pendant l’opérationinitiale à mesureque le volume de résinedans le système CCIX s’approchait des conditions d’état stable pour l’expansion/contraction.

28. Applications sur le terrain

29. Enlèvement du fer du manganèse par la résine Purolite SST60 (avec ions Na) Enlèvement des fluorures ─ Purolite SST60 (avec inos Al or Ca) Désalcanisation – Purolite SST104H Déminéralisation de petit lait de fromage– Purolite SST80H Déminéralisation d’acide lactique – Purolite SST80H Adoucissement d’eau de forte teneur en matière solides dissoutes – Purolite SST104Na Autres applications

30. Documents de référence • IWC 11-06 Régénération par l’eau de mer de la résinePurolite SST80 SAC à l’enveloppe mince – D. Downey • IWC 10-56 Récupération accrue en osmose inverse par Cyclic IX – F. Boodoo • IWC 11-37 Régénération de résined’adoucissement à l’aided’eau de vidanged’unechaudière – S. Moylan • 2013 PWS – 20 casd’eauproduite par adoucissementdans un système à boucle de Higgins– D Beagle