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Séparation des eaux de cale

  Pour plus de commodité, les termes suivants sont employés :
 BHT
 WOT
 ST 		:  Bilge Holding Tank, c'est la capacité dans laquelle sont envoyées les eaux de cale.
:  Waste Oil Tank, c'est la capacité dans laquelle sont envoyés les résidus huileux liquides
:  Sludge Tank, c'est la capacité contenant les résidus huileux dits solides, les boues.
  1. Le Bilge Holding Tank
    2.

    L'arrangement idéal pour le BHT est le modèle dit à 4 capacités.

    L'eau de cale est pompée vers la première capacité, où une partie de l'huile et des sédiments sont décantés, huile en surface et sédiments au fond évidemment. Un trop plein permet de communiquer vers la partie 2.

    Dans cette capacité 2, où il y a moins d'huile et de sédiments, a lieu une deuxième décantation. L'eau est alors pompée vers la capacité 3. Les parties 3 et 4 peuvent alors être considérées comme le système caisse de décantation (3) et caisse journalière (4) d'un circuit FO. Donc avec réchauffage.

    Dans la partie 3, il y a toujours un peu d'huile, mais surtout une émulsion d'huile, du chimique et de l'eau. Il y est fait une décantation avec réchauffage, le trop plein allant vers la dernière partie.

    Dans la dernière capacité, il y aura alors un minimum d'huile, mais la présence d'une émulsion eau/chimique/huile. C'est ce mélange qui est alors transféré vers le séparateur de cale.

    Bien entendu ces 4 capacités peuvent toutes être vidangées au sludge tank.

    Bien sûr ce modèle n'existe pas ou très rarement à bord des navires. Il peut cependant être créé sur les navires existants, par exemple en divisant le BHT en 2 parties, la 1ère partie devant alors être égale au tiers du BHT. C'est un moindre mal, même si les 4 parties distinctes sont d'un meilleur effet. Sur les navires existants, la solution peut être de construire des caisses supplémentaires décantation/service en amont du séparateur de cale.




  2. La Séparation
    3.

    La séparation eau/huile se fait par gravité, donc basée sur le principe de la différence de masse volumique.



    Mais la séparation par gravité ne peut pas séparer une émulsion d'eau de cale. C'est le point faible de ce principe, qui ne correspond donc plus à la réglementation. Il faut donc plus qu'une caisse de décantation.

    Il existe 3 méthodes de séparation: par membrane, par séparation centrifuge et par floculation.

    1. par membrane
      2.
  L'eau huileuse passe d'abord à travers un filtre "strainer" qui enlève les plus grosses particules solides contenues dans le mélange. Dans le séparateur eau/huile, la majeure partie de l'huile est séparée. Cette séparation se fait au travers un filtre coalesceur. L'huile séparée est recueillie dans le haut du séparateur et envoyée au ST.

L'eau est alors aspirée à travers un filtre plus fin. Une partie des fines gouttelettes d'huile restantes sont alors retenues jusqu'au processus de nettoyage du séparateur. L'eau est ensuite pompée vers un filtre à membranes. Le système de membranes sépare l'huile émulsifiée et les contaminants. Dans le filtre à membranes, l'eau est alors répartie en deux : eau propre et eau sale. L'eau propre est rejetée à la mer après analyse. L'eau sale est redirigée vers le déshuileur, puis après retrait de l'huile, réinjectée dans le système. L'huile récupérée dans le déshuileur est renvoyée à l'entrée du séparateur, et donc vers le ST après séparation.
    1. par séparation centrifuge
      2.

  La séparation centrifuge est basée sur la différence de densité des différents composants de l'eau de cale à séparer. Cette séparation est rendue difficile par la présence de petites gouttes et particules contenues dans l'émulsion.

Le processus de séparation peut être continu. Une entrée et deux sorties sont nécessaires, une pour l'huile et l'autre pour l'eau, les sédiments tombant dans le fond du séparateur.

Contrairement à la gravité, la séparation centrifuge sépare horizontalement et non verticalement. La gravité est alors remplacée par une force centrifuge qui, lorsque le bol tourne vite, crée des forces des milliers de fois supérieure à la force de gravité.

Une pile de disques (assiettes) dans le bol permet de laminer le débit et ainsi améliorer l'effet de séparation. L'eau à séparer arrive au séparateur par un tuyau central, avec deux sorties, une pour l'huile, l'autre pour l'eau. Les sédiments seront évacués lors des chasses automatiques de nettoyage du séparateur.

L'eau de cale aspirée par une pompe à débit variable au BHT ou dans les puisards et passe par le filtre automatique. Le débit de la pompe est contrôlé automatiquement, le filtre automatique sert à protéger les assiettes du bol du séparateur des particules solides plus grosses que 0.5 mm. Un différentiel de pression contrôle la propreté du filtre automatique.

L'eau de cale est ensuite réchauffée à environ 85°C, avant le séparateur. Pendant le démarrage ou la chasse, l'eau à séparer est redirigée vers le BHT. Dans le séparateur, l'eau est séparée des fines particules d'huile et envoyée sous pression à la décharge par une pompe centripète. En cas d'émulsion complexes, il peut être nécessaire d'utiliser un dosage chimique de polymères. Pour assurer une valeur de 5 ppm, l'eau de cale peut être dirigée vers un filtre à absorption optionnel avant d'être déchargée à la mer.

Les particules solides séparées et accumulées dans l'espace de sédiments sont périodiquement déchargées au ST. L'huile est dirigée vers le WOT.
      L'eau séparée est analysée avant la mer. Un résultat supérieur à 15 ou 5 ppm (suivant la configuration du système) renvoie l'eau au BHT. Un processus de contrôle peut adapter la capacité du système aux changements de qualité d'eau de cale. La pompe alimentaire à vitesse variable est à vitesse maximum quand le taux de ppm (à la sortie) est inférieur à 8 ppm. Plus le taux augmente, plus la pompe est réduite et elle sera au minimum pour un taux de 13 ppm.

    1. par floculation
      2.
                     
      La floculation est un procédé chimique qui consiste à favoriser une précipitation des suspensions par agrégation des particules constituantes. En ajoutant à l'eau de cale un floculant tel que du polychlorure d'aluminium, les particules sont agglomérées par l'action des hydroxydes. Ce processus va fabriquer des particules supérieures à 100 nanomètres, particules qui vont alors décanter plus facilement. Pour que le processus soit vraiment efficace, il faut que le pH de l'eau de cale soit compris entre 6 et 8. Le problème rencontré en utilisant comme agent floculant du chlorure de fer est que le processus sera beaucoup plus sensible au pH de l'eau de cale



      L'eau de cale est pompée à travers un filtre vers le séparateur. Dans le séparateur, l'eau circule vers le haut, en périphérie. L'huile séparée est reprise en haut du séparateur et redirigée vers le ST. L'eau redescend par un tube central. En bas de ce tube il y a des assiettes « chicanes » qui permettent de séparer les fines gouttelettes d'huile de l'eau. Puis l'eau est dirigée par une pompe vers un aérateur. A la sortie de l'aérateur, l'agent floculant est injecté dans l'eau de cale et dosé en fonction du débit. C'est le début du processus de floculation, la formation de particules supérieures à 100 nanomètres. Quand l'eau de cale, ainsi aérée et chimiquement dosée arrive dans le ballon de floculation, les particules, grâce à l'air, vont flotter et remonter par le tuyau central du ballon vers le haut du ballon, d'où elles sont écrémées et renvoyées vers le ST. Ces particules contenant des agents de floculation peuvent être incinérées. L'eau est alors pompée vers la mer, à travers d'abord un filtre aqualite puis un filtre à charbon actif à deux étages. L'eau est ensuite analysée avant d'être déchargée à la mer avec un taux de 0 à 5 ppm, ou retour au BHT.


    Conclusion

    Combien de navires sont armés avec différentes caisses de décantation reliées au système d'eau de cale et de séparation ? Très peu à la livraison. Le navire sort du chantier avec un BHT simple, sans même une cloison interne. Ensuite certains armements font installer, généralement par le bord, une ou plusieurs caisses supplémentaires, pas toujours bien étudiées et pas souvent utilisées comme il le faudrait.

    Bien évidemment la classe et/ou le pavillon doivent donner leur accord pour de telles modifications qui doivent être inscrites sur le supplément du certificat IOPP (dit Form B).

    Ensuite de ces 3 systèmes de séparation présentés, un (la séparation à membrane) est totalement inefficace et reconnu comme tel par tous les utilisateurs. Un autre (la séparation centrifuge) est considérée comme performant, même s'il nécessite pas mal d'entretien pour un bon résultat. Enfin le 3ème (la floculation) est certainement le meilleur système. Très efficace, les résultats de l'eau rejetée à la mer sont de 0 à 5 ppm. Mais il est aussi très cher et gros consommateur de produits chimiques qui seront incinérés.

    Alors lequel de ces 3 systèmes retrouvons-nous à bord des navires ?
    Gagné. C'est le moins cher, mais aussi celui qui donne les pires résultats.


    On voit arriver quand même de plus en plus de systèmes à séparation centrifuge. Il faudra encore bien du temps, mais il faut garder espoir …
Cdt Hubert ARDILLON

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