Situation

La construction d’un nouvel hôpital en Ontario requiert l’installation de deux chaudières à vapeur de 3500 LB/hr, pour le procédé de stérilisation. Le taux d’eau d’appoint est de  95% et l’opération à pleine charge sera d’approximativement 16 heures par jour. Une analyse de l’eau brute dans notre laboratoire révèle une conductivité de 610 μS/cm et une alcalinité M de 246 ppm (CaCO₃). Une règle du pouce dans des eaux de cette charge en solides dissouts serait d’immédiatement avoir recours à l’osmose inversé (OI) comme méthode de prétraitement. Cependant, le but de cette étude est de non seulement techniquement mais financièrement comparer deux approches de prétraitement afin de mieux comprendre les différences clés influençant la méthode à considérer. Le consultant sera donc mieux informé et à l’aise de discuter des deux procédés.
 

Objectifs de l’étude

L’étude poursuit les objectifs suivants:

• Exposer et souligner les différences en capitalisation entre les deux méthodes;
• Exposer et souligner les différences entre les coûts d’opération des deux méthodes;
• Exposer et souligner les différences entre les coûts d’entretien des deux méthodes;
• Présenter une analyse financière;

 

Le besoin de ces procédés

La concentration en minéraux de l’eau d’appoint aux chaudières déterminera le taux de purge. Les solides dissous et l’alcalinité sont des paramètres clés dans l’évaluation du nombre de fois qu’une eau peut être concentrée (cycle de concentration) dans la chaudière avant qu’une purge soit requise. Le principal problème dans les eaux de conductivité élevée est la consommation énergétique et la demande en nouvelle eau (pertes d’énergie) associées à des purges fréquentes. Dans le présent cas, n’utiliser que de l’eau adoucie entrainerait un taux de purge de 33,9%, l’alcalinité étant le déterminant critique de ce taux. Le tableau suivant illustre les effets d’une désalcalinisation de l’eau d’appoint.

Prétraitement	Cycle de Concentration (ratio)	Purge %
Aucun	2.85	33.9
Désalcalinisation	5.74	16.6
Osmose inversé	56.9	1.67

Ce tableau peut déjà nous faire apprécier les avantages de l’osmose inversé pour ce type de qualité d’eau.

Le prix à payer pour la performance

Le tableau suivant présente les besoins en capitalisation des deux alternatives.

Prétraitement	Équipement requis	Capitalisation ($)
Désalcalinisation	Désalcaliseur cycle chlorure Adoucisseur	33 645
Osmose inversé	Filtre au charbon activé Adoucisseur Osmoseur Système de distribution	72 694

Les différences en capitalisation sont causées par le besoin d’un filtre au charbon activé servant à la dé-chloration de l’eau en amont de l’osmose et de l’accroissement en dimension de l’adoucisseur d’eau du au taux de perméat de l’osmose (60% approx.).

Coût d’opération et d’entretien

Afin de bien évaluer les deux projets d’investissement, nous devons absolument considérer les coûts annuels d’opération et d’entretien des deux alternatives.

Dépenses	Désalcalinisation ($/année)	Osmose inversé ($/année)
Électricité	32.36	3432.53
Eau (potable et usée)	5 328.00	8 069.00
Sel et Chimiques	25 609.00	14 858.00
Gaz naturel	28 517.00	2822.00
Entretien	1 116.00	14 500.00
Total	60 602.00	43 681.00

Les coûts moyens d’opération et d’entretien sont de 39% supérieurs pour la désalcalinisation DA versus l’OI principalement en raison de la consommation de gaz naturel associée au faible de taux de purge de l’OI. La consommation de sel et de chimiques représentent également un pourcentage élevé des coûts à 42%. Cependant, les coûts d’entretien de l’OI sont nettement supérieurs à ceux du DA.

Analyse financière

Nous avons choisi de présenter un calcul de VAN afin d’évaluer la meilleure valeur entre les deux options.

Hypothèses de base :
Horizon de l’étude: 15 ans
Taux de rendement: 15%
Taux d’amortissement: 4% (source : Revenu Canada)
Taux d’impôt: 40%
Il faut mentionner que l’équipement ne sera pas vendu à la fin de l’horizon d’étude.

Résultats du calcul de la VAN :

Désalcalinisation DA :     NPV= -381 593.00$
Osmose inversé OI :    NPV= -321 329.00$

La valeur négative indique seulement que le projet ne génère pas de gains opérationnels. À la lueur de ces résultats, l’osmose inverse serait la meilleure option.

Conclusion

Dans cette étude, l’osmose inverse a remporté la palme sur la désalcalinisation en raison des économies potentielles dans les coûts d’opération.

Cependant, il se peut que ce ne soit pas toujours le cas pour une même source d’eau. En effet, la relation entre le prix des appareils d’OI et le débit n’est pas linéaire. De plus, les taux de rejet de l’OI ne seront pas toujours aussi conservatives, générant une consommation d’eau potable et une production d’eau usée plus grande que la DA. Il est une bonne pratique de toujours effectuer ce genre d’analyse afin d’évaluer la méthode la plus propice. Il est également essentiel de tenir en ligne de compte les autres besoins en termes de traitement des eaux sur le projet afin d’optimiser les équipements de traitement.