Préambule.
Ce logiciel est un programme de calcul, basé sur une méthode connue et éprouvée dans le domaine des eaux : la méthode HALLOPEAU & DUBIN, modifiée, complétée et implémentée par le concepteur (Protection : Loi 92-597 du 1 juillet 1992, relative au Code de la Propriéte Intellectuelle).

Biblio : J. Hallopeau - "Les équilibres carboniques dans les eaux" - Terres et Eaux, 1960/1961.

Toutes les formules de calculs peuvent être référencées et expliquées : lois thermodynamiques, formules d'équilibres ioniques, relations acido-basiques, etc.
Les options proposées tiennent compte de celles rencontrées en étude et traitement des eaux naturelles.
Certains programmes développés par l'auteur ont été ou sont utilisés dans les bureaux de certains grands groupes industriels du traitement ou de la distribution d'eau.
Certains systèmes de pilotage automatique du process d'usines de traitement ont été mis au point par ces méthodes de calcul, ceux-ci ne nécessitant que peu de paramètres, par ailleurs mesurables en continue.
Les calculs nécessitant des itérations utilisent une méthode par dichotomie qui permet une plus grande rapidité avec une précision suffisante : valeur de contrôle mathématique = de 0.01 à 0.1 selon les cas.

Le programme EQUILWIN est un logiciel codé pour fonctionner sous Windows. Il ne pose donc aucun problème d'utilisation avec les interfaces WINDOWS 7 à 10 (32/ 64 bits).

NB - l'ancienne version Equil v6 (contrairement à Equilwin) a été développé sous Quick Basic V4.5, et de ce fait est un logiciel ne fonctionnant que sous invite de commande DOS (Windows < Vista). La souris n'est pas utilisable : la plupart des actions sont commandées au clavier par appuie sur les touches (chiffres ou lettres).

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Limites du programme et Principes.

La pression exercée est supposée proche de la pression atmosphérique.
En ce qui concerne le calcul des pH, le programme tient compte d'une acidité qui peut être non carbonique (sulfurique, chlorhydrique) et dans ce cas utilise les formules des pKa nécessaires.
EquilWin permet de calculer les équilibres des formes ioniques courantes rencontrées dans la plupart des eaux naturelles.
La plupart des traitements courants y sont représentée et permettent de simuler leur action sur les équilibres ioniques principaux tels que l'équilibre calcium/carbonates/CO2.
En principe, le programme signale toutes valeurs introduites ou calculées excessives, et dans la plupart des cas, permet la poursuite des calculs.

Seuls cinq paramètres sont nécessaires aux calculs courants :
Température, pH, TAC (alcalinité), calcium et résidu sec (ou conductivité ou résistivité).

Une référence est demandée initialement, mais celle-ci est facultative.

Initialisation.
Au démarrage du programme, avant l'introduction des paramètres principaux indispensable aux calculs (menu Caractérisation).

• introduction (ou non) de la valeur maximum de l'indice de saturation à l'équilibre, (valeur initiale, par défaut : + 0.1),
  (utilisable en traitement pour la correction d'agressivité et la reminéralisation).
  Permet d'obtenir une eau traitée légèrement entartrante (ou agressive) après correction et/ou recarbonatation
• introduction (ou non) des paramètres indispensables au calcul de l'indice de Larson (chlorures et sulfates)

NB > enregistrement de chaque caractéristique d'eau ou par session (persistante ou non).














Calculs Principaux.
Après une première introduction des 5 paramètres (image Equilwin d'une eau agressive),

on obtient :

• pHs ou pH (théorique) de saturation au carbonate de calcium : pH que l'on doit obtenir pour être à l'équilibre, à TAC constant.
• CO2 libre (mg/l).
• Indice (IS ou index) de saturation :
  correspond à pH - pHs,
  • s'il est positif (>0.01), l'eau est entartrante,
  • s'il est négatif (<-0.01), l'eau est agressive vis à vis du calcaire,
  • s'il se situe entre -0.01 et 0.01, l'eau est considérée à l'équilibre calco-carbonique.
• Alc/CaO :
  rapport Alcalinité / Calcium(exprimé en équivalents de CaO).
• CO2 agressif :
  correspond à la fraction du gaz carbonique libre, susceptible d'attaque chimique
  sur le calcaire (carbonate de calcium), n'existe évidement que pour les eaux à caractère agressif (IS < -0,01).
• CaCO3 dissolvable : quantité de carbonate de calcium (CaCO3) potentiellement dissolvable dans l'eau, par attaque du CO2 aggressif (acidité carbonique),
  Nota : si l'eau présente un caractère entartrant, il y a indication de CaCO3 précipitable.
  Indication du CCPP (calcium carbonate precipitation potential) : la quantité de CaCO3 qui peut être théoriquement précipitée (eau entartrante) ou dissoute (eaux agressives), dans ce dernier cas la valeur est négative.   
• Ind.de stabilité : indice de stabilité de RYZNAR (IR)
  (2 pHs-pH), donne une indication de la tendance corrosive ou incrustante (entartrante) de l'eau.
  

Par ailleurs, il est indiqué la tendance de l'eau : agressive, entartrante ou à l'équilibre, et également la proposition de rectification de l'eau (mise à l'équilibre /reminéralisation).
Exemple Equilwin (résultat de l'eau agressive précédente) :

Après l'indication des résultats, des choix sont proposés :

certains de ces choix correspondent à des traitements de l'eau, mais ils ne sont utilisés que pour simuler leur action sur les équilibres calco-carboniques.
Nota : pour la plupart des réactifs proposés, il sera demandé d'introduire la pureté en % (teneur en produit pur).

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Correction d'agressivité :
Permet de réduire l'acidité de l'eau (éventuellement, jusqu'au pH d'équilibre de l'eau)

Peut se tester,

• par action d'un réactif chimique (5 produits disponibles),
• par aération (acidité carbonique uniquement).

Nota : des sous-menus sont proposés, par exemple :

• aération simple : arrêt automatique vers 6 mg/l de CO2 libre (proposé si CO2 sup. à 6),
• aération forcée (en tour de contact) qui permet par ailleurs de choisir le CO2 libre résiduel.
  
  

Exemple (image Equilwin) :

Nota : les menus permettent :

• soit de continuer à traiter l'eau,
• soit de changer de dose (sans changer de coagulant),

La baisse de pH (acidification), si elle est possible (contrôlé par le programme), peut être effectuée au moyen de 6 réactifs,

• acide sulfurique,
• acide chlorhydrique,
• acide nitrique,
• gaz carbonique,
• acide phosphorique,
• acide acétique.

Nota : selon le produit (et le programme) choisi, il est demandé d'introduire (ou non) les sulfates, chlorures, nitrates déja présents dans l'eau (si connus).

Également, 4 bases sont proposés ( basification), qui permettent de tester l'action de ceux-ci sur l'équilibre calco-carbonique, soit,

• chaux,
• soude,
• carbonate de sodium,
• hydrogènocarbonate de sodium (bicarbonate).

Nota : selon le produit choisi (et le programme), il peut être demandé d'introduire le sodium.

Les valeurs d'augmentation de certains éléments (même non introduits au départ) sont signalés :

• sulfates,
• chlorures
• sodium.

Exemple Equilwin (pH demandé : 7.5, choix de chaux à 80% de pureté) :

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Reminéralisation :
Permet d'augmentation la minéralisation bicarbonatée calcique.
(éventuellement, jusqu'au pH d'équilibre de l'eau)
Le logiciel teste (actuellement) la reminéralisation par action de :

• gaz carbonique(CO2) + chaux (Ca[OH]2),
• gaz carbonique(CO2) + carbonate de calcium (CaCO3),
• gaz carbonique(CO2) + dolomite non calcinée,
• gaz carbonique(CO2) + dolomite calcinée.

 Nota : l'arrêt de ces calculs se fera sur :

• un TAC désiré,
• ou un TAC désiré et une valeur de pH , pour l'utilisation de chaux.
  

(image Equilwin)

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Adoucissement :
Permet de réduire les bicarbonates calciques ou le calcium seul.
(trois options proposées, après l'introduction de la valeur de calcium désiré).

Soit donc :

• injection de chaux,
• injection de soude,
• résines échangeuses d'ions,
  (dans ce cas demande de la Dureté Totale (TH) ou du Magnésium, du Sodium (facultatif)).
  

Remarque: ce programme n'est pas un logiciel de dimensionnement des appareils et produits employés en échange d'ions, il n'est qu'une approche des volumes de résine à mettre en oeuvre (résine cationique) et des volumes d'eaux à traiter réellement (calcul d'un by-pass).

Doses de réactifs (ajout) :
(permet l'ajout dosé d'un réactif).

(image Equilwin)

Donc, 4 options à choisir :

• ajout dosé d'un produit acide (6 réactifs),
• ajout dosé d'un produit basique (4 réactifs),
• ajout dosé d'un produit calcique (2 réactifs),
• ajout dosé d'un produit chloré (gaz chlore Cl2 ou 3 solutions d'eau de Javel).

Nota : pour certains produits la pureté (%) ou la concentration (g/l) peut être demandé (facultatif).

(image Equilwin)

Remarque : nous pouvons tester le mélange de l'eau initiale en mémoire (ou d'une eau enregistré), avec une 2ème eau, dont nous introduirons les 5 paramètres indispensables.
Le logiciel permet de tester différentes proportions (en %) de mélange des 2 eaux, sans réintroduire les paramètres.

NOTA : enregistrement de chaque eau cractérisée ou par session de travail (persistante ou non).



Larson (indice de corrosion) :
Permet le calcul de l'indice de corrosion des métaux, selon Larson (LR ou Larson Ratio).
Rappel du calcul :  rapport : (somme [sulfates x 2] + chlorures) , sur alcalinité.

Les valeurs étant exprimées en moles/litres (transformation faites par le programme).

. Avec EquilWin, ce calcul n'est effectué que sur l'eau sous caractérisation.

(image Equilwin, exemple)

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MENUS spéciaux dans EQUILWIN
>>> voir sur ces pages internet (interface du logiciel).

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Remarque : Sécurité.

Les contrôles sont effectués au cours ou à la fin des différents calculs de rendre compte des impossibilités, de ne pas dépasser les limites, ou de résultats incohérents.

Selon le type de calcul et les conséquences possibles, EquilWin peut arrêter les calculs et expliquer pourquoi. Les calculs peuvent ensuite continuer ou non (choix donné).

Pierre Ravarini - Août 2015.