Comment fonctionne un générateur d’ozone industriel ?
Comprendre la technologie au cœur des procédés d’ozonation
L’ozone (O₃) est aujourd’hui l’un des oxydants les plus puissants utilisés dans l’industrie pour le traitement de l’eau, de l’air, des effluents, des surfaces et des gaz de process.
Son efficacité repose sur sa capacité à être produit directement sur site puis injecté dans le procédé à traiter. Contrairement à de nombreux réactifs chimiques, l’ozone ne peut pas être stocké ou transporté sur de longues distances. Il doit être généré au moment de son utilisation grâce à un générateur d’ozone.
Cette production « in situ » constitue l’un des principaux avantages de la technologie ozone pour les industriels recherchant une solution performante, sans résidus chimiques et compatible avec les exigences environnementales actuelles.
Le principe de génération de l’ozone
Un générateur d’ozone produit du gaz ozone à partir d’oxygène.
La technologie la plus utilisée dans l’industrie est la génération par décharge corona.
Le principe est relativement simple :
- L’oxygène (O₂) est introduit dans la cellule d’ozonation.
- Une décharge électrique haute tension est créée entre deux électrodes.
- Cette énergie électrique casse certaines molécules d’oxygène.
- Les atomes d’oxygène ainsi formés se recombinent immédiatement avec d’autres molécules d’oxygène.
- De l’ozone (O₃) est alors créé.
La réaction peut être résumée ainsi :
O₂ + énergie → 2 O
O + O₂ → O₃
L’ozone obtenu est ensuite envoyé vers le procédé industriel où il sera utilisé pour ses propriétés oxydantes.
Cette technologie permet d’obtenir des productions allant de quelques grammes par heure jusqu’à plusieurs dizaines de kilogrammes par heure pour les applications industrielles lourdes.
Les principaux composants d’un générateur d’ozone industriel
Un générateur d’ozone ne se résume pas à une simple cellule de production. Une installation industrielle comprend généralement :
Préparation du gaz d’alimentation
Selon la taille de l’installation :
- Air sec traité
- Oxygène PSA (95 %)
- Oxygène liquide (LOX)
L’utilisation d’oxygène permet d’augmenter fortement la concentration d’ozone produite tout en améliorant le rendement énergétique.
Cellule de génération
Cœur du système, elle reçoit l’alimentation électrique haute fréquence et transforme l’oxygène en ozone.
Alimentation électrique haute tension
Elle fournit l’énergie nécessaire à la décharge corona.
Les alimentations modernes permettent :
- modulation de puissance ;
- fonctionnement PID ;
- pilotage automatique ;
- réduction de la consommation énergétique.
Système de refroidissement
La production d’ozone génère de la chaleur.
Un refroidissement par air ou par eau est indispensable afin de :
- maintenir les performances ;
- protéger les cellules ;
- garantir la stabilité de production.
Instrumentation et contrôle
Les installations industrielles sont souvent équipées de :
- automate PLC ;
- écran tactile HMI ;
- communication Modbus ou Ethernet ;
- sonde Redox ;
- analyseur d’ozone dissous ;
- capteurs de pression ;
- débitmètres.
Comment l’ozone est-il injecté dans le procédé ?
La production d’ozone n’est qu’une étape.
La performance réelle dépend surtout de :
- l’injection ;
- la dissolution ;
- le temps de contact ;
- le dégazage.
Une installation industrielle comprend généralement :
Injection par venturi
Solution la plus répandue. Le venturi crée une dépression qui aspire l’ozone dans le liquide.
Diffuseurs poreux
Utilisés dans certaines cuves de contact.
Colonnes de contact
Permettent d’augmenter le temps de dissolution et le transfert gaz/liquide.
Réacteurs sous pression
Employés lorsque des rendements de dissolution très élevés sont recherchés.
Destruction de l’ozone résiduel
L’ozone non dissous doit être détruit avant rejet dans l’atmosphère.
Des destructeurs thermiques ou catalytiques sont installés sur les évents du procédé.
Quelle source d’oxygène choisir ?
Air sec
Adapté aux petites installations.
Avantages :
- faible investissement ;
- simplicité.
Limites :
- faible concentration d’ozone ;
- rendement réduit.
Oxygène PSA
Solution privilégiée pour la majorité des applications industrielles.
Avantages :
- production autonome ;
- coût d’exploitation maîtrisé ;
- concentration élevée.
Oxygène liquide (LOX)
Particulièrement adapté aux fortes productions.
Utilisé notamment lorsque la production dépasse plusieurs kilogrammes d’ozone par heure.
Applications industrielles de la génération d’ozone
Les générateurs d’ozone sont utilisés dans de nombreux secteurs :
Agroalimentaire
- désinfection des eaux de process ;
- lavage des fruits et légumes ;
- traitement CIP ;
- maîtrise des biofilms.
Eau potable
- désinfection ;
- élimination des goûts et odeurs ;
- oxydation du fer et du manganèse.
Traitement des eaux usées
- réduction de la DCO ;
- décoloration ;
- élimination de micropolluants.
Aquaculture et pisciculture
- amélioration de la qualité d’eau ;
- réduction de la charge organique ;
- augmentation de la transparence.
Industrie
- destruction d’odeurs ;
- traitement de gaz ;
- oxydation de composés organiques complexes.
Pourquoi le dimensionnement est-il essentiel ?
La réussite d’un projet d’ozonation dépend rarement du seul générateur.
Les paramètres suivants doivent être étudiés :
- débit à traiter ;
- qualité de l’eau ou de l’air ;
- charge organique ;
- température ;
- pression ;
- temps de contact ;
- objectifs de traitement ;
- contraintes réglementaires.
Un générateur surdimensionné augmente les coûts sans bénéfice réel.
À l’inverse, un système sous-dimensionné ne permettra pas d’atteindre les performances attendues.
C’est pourquoi les projets industriels nécessitent généralement une étude préalable, des essais pilotes ou un audit technique avant la mise en œuvre.
OXYTRADING : intégrateur de solutions d’ozonation industrielles
Chez OXYTRADING, nous ne nous limitons pas à la fourniture d’un générateur d’ozone.
Nous accompagnons les industriels dans :
- l’étude de faisabilité ;
- le dimensionnement du procédé ;
- la réalisation d’essais ;
- la conception de skids d’ozonation ;
- l’intégration sur site ;
- la mise en service ;
- la formation des opérateurs ;
- la maintenance préventive.
