Définition d’une station de traitement d’eau : ce que fait réellement chaque unité d’équipement

Une usine municipale traitant des centaines de milliers de mètres cubes par jour et un atelier de placage polissant ses propres eaux de rinçage ne ressemblent en rien sur place. Toutes deux sont des usines de traitement de l'eau et toutes deux sont assemblées à partir de la même courte liste de types de machines : un tamis à l'entrée, une unité de dosage alimentant les produits chimiques, un séparateur éliminant les solides, un aérateur ou un filtre polissant l'eau et une presse de déshydratation traitant les boues qui tombent en cours de route.

Ce chevauchement est la définition pratique sur laquelle il vaut la peine de travailler. Une usine de traitement d’eau n’est pas définie par ses bâtiments, son permis ou son schéma de processus. Elle est définie par les équipements disposés en série et par l'objectif de qualité de l'eau à l'issue de cette série.

La géométrie du bassin, la tuyauterie et la philosophie de contrôle existent pour prendre en charge cette séquence d'équipement. Quiconque spécifie, achète ou exploite une usine finit donc par répondre à des questions d'équipement plutôt qu'à des questions abstraites de processus.

Qu’est-ce qu’une usine de traitement d’eau ? Une définition à partir de laquelle vous pouvez spécifier

La définition s’applique aussi bien aux usines de traitement de l’eau potable, aux usines d’effluents industriels et aux usines de traitement des eaux usées municipales. Ce qui change entre eux, c'est la cible du contaminant et, en conséquence directe, la liste des équipements.

Trois variables déterminent quelles machines apparaissent :

• Qualité de l’eau de source. Les eaux souterraines transportant du fer et du manganèse doivent être oxydées et filtrées ; les effluents industriels mélangés nécessitent généralement une égalisation, un conditionnement chimique et une étape biologique ou physico-chimique.
• Norme de décharge ou de réutilisation. Les limites autorisées pour les matières en suspension, la DBO, la DCO, l'ammoniac ou les métaux lourds déterminent le nombre d'étapes de traitement que l'usine doit contenir.
• Charge de solides. Chaque kilogramme de solides éliminé dans le train liquide devient une boue qu'une machine de déshydratation doit traiter.

La logique va dans un sens. La norme définit le retrait requis, le retrait définit l'étape de traitement et l'étape définit la machine. Les acheteurs qui partent d’une machine et travaillent à rebours ont tendance à se retrouver avec une unité surdimensionnée ou un vide dans le train.

La liste des équipements est ce qui définit une usine de traitement d’eau dans la pratique

Comparez deux descriptions d'installation côte à côte et la différence réside presque toujours dans la liste des équipements plutôt que dans la définition.

Une usine municipale conventionnelle et une usine d'effluents industriels s'ouvrent toutes deux avec dégrillage et se ferment toutes deux avec déshydratation des boues. Le milieu du train est l'endroit où ils divergent, et le tableau ci-dessous mappe cette section centrale aux unités qui la remplissent.

Le choix des équipements détermine également le coût de fonctionnement bien avant la mise en service. L'aération domine normalement la consommation d'électricité dans une usine à boues activées, tandis que le tamisage se situe à l'extrémité opposée de la même liste, ce qui explique précisément pourquoi un tamis sous-dimensionné est une fausse économie.

Machines à tamis à barres : là où la définition commence dans la pratique

Une machine à tamis à barres est la première unité d'équipement du train et elle protège chaque unité derrière elle.

Le principe de fonctionnement est simple. Un ensemble de barres parallèles ou une surface de criblage perforée retient les solides grossiers pendant que le flux passe à travers, et un ensemble râteau, tambour ou treillis élimine le matériau capturé et le décharge vers un convoyeur ou un bac. Ce qui varie d'une conception à l'autre, c'est la manière dont cette élimination se produit et la façon dont l'unité gère les solides spécifiques présents dans le canal.

Qu'est-ce qui affecte la sélection de la machine à tamis à barres

• Ouverture du tamis, adaptée aux tailles de pompe et de vanne en aval plutôt qu'à une valeur par défaut du catalogue
• Méthode de nettoyage, choisie en fonction de la nature et du volume des solides entrants
• Géométrie du canal, profondeur d'installation et angle de montage
• Débit de pointe et charge de solides, y compris les conditions de tempête ou de pointe de production
• Type d'entraînement et si l'unité fonctionne en continu ou selon un cycle intermittent

Tambour, grillage ou dent de râteau ?

Les trois conceptions mécaniques rotatives courantes permettent de réaliser différentes tâches. Une machine de tamisage à barres à tambour convient aux canaux où le débit est élevé et où les solides sont mélangés ; une machine à tamis à barres maillées offre une ouverture plus fine pour les petits débris ; une machine de criblage à barres à dents de râteau fonctionne bien là où un matériau fibreux long s'enroulerait autour d'une surface de criblage plus fine. La sélection se résume généralement à la plus petite ouverture que l'équipement en aval peut tolérer, et non à la plus grande ouverture que le canal peut laisser passer.

Des conseils détaillés sur les tailles d'ouverture, les dispositions d'entraînement et le remplacement des pièces d'usure sont présentés dans cette revue de Dimensionnement du tamis à barres à dents de râteau, types d'entraînement et maintenance .

Équipement de dosage et de préparation des polymères : l’étape chimique

L'équipement de dosage convertit un besoin chimique en un flux contrôlé et reproductible, et c'est l'unité qui décide le plus souvent si une étape de traitement chimique fonctionne comme prévu.

Deux familles couvrent la plupart des installations. Un dispositif de dosage entièrement automatique prépare et alimente la solution en continu, ajustant la sortie en fonction d'un signal de débit ou de processus. Un dispositif de dosage semi-automatique repose sur un opérateur pour préparer les lots et définir les taux. Lorsqu'un polymère est impliqué, un système de préparation du polymère ajoute des étapes de mouillage, de vieillissement et de dilution, car un polymère sec qui n'est pas correctement dispersé ne floculera pas efficacement les solides, quelle que soit la précision avec laquelle il est pesé.

Facteurs de sélection de l'équipement de dosage

• Forme chimique, qu'il s'agisse d'un polymère en poudre, liquide ou en émulsion
• Plage de dosage requise et taux de préparation dont le processus a réellement besoin
• Fonctionnement continu ou par lots et fréquence de changement du point de service
• Niveau d'automatisation et si l'unité doit suivre un signal de débit
• Volume du réservoir de mélange et de vieillissement, plus accès pour le nettoyage et l'inspection
• Compatibilité des matériaux avec les produits chimiques dosés

Équipement de déshydratation : là où se termine habituellement la définition d'une usine de traitement de l'eau

L’équipement de déshydratation convertit les boues liquides en un gâteau transportable et marque le point auquel s’arrêtent la plupart des définitions d’usines.

Trois voies mécaniques dominent. Une machine de déshydratation des boues par presse à vis utilise une vis à rotation lente à l'intérieur d'un cylindre en fil métallique, augmentant progressivement la pression à mesure que le gâteau se déplace vers la décharge. Un filtre-presse à bande presse les boues entre les bandes mobiles. Une machine de déshydratation centrifuge à vis horizontale sépare les solides par force centrifuge. Chacun produit un gâteau par un mécanisme différent et chacun comporte une demande en polymère, un besoin en eau de lavage et un profil de maintenance différents.

Ce qui compte lors de la comparaison des machines de déshydratation

• Type de boue et concentration de solides d'alimentation, qui déterminent si l'unité maintient sa capacité
• Consommation de polymères par tonne de matières sèches, généralement le coût d'exploitation le plus élevé
• Besoin en eau de lavage et coût du traitement de cette eau
• Pièces d'usure et à quelle fréquence elles doivent être remplacées
• Si l'unité peut fonctionner sans surveillance ou nécessite la présence d'un opérateur

Que vérifier avant de spécifier une unité

La vérification doit avoir lieu avant l'achat plutôt qu'après l'installation, car la plupart des plaintes concernant les équipements remontent à une inadéquation déjà visible sur papier.

HENYEPCC (Yixing Hengye Environmental Protection Technology Co., Ltd.) fabrique des machines à tamis à barres, des dispositifs de dosage, des équipements de séparation et d'aération et des machines de déshydratation des boues pour les applications d'eaux usées industrielles, dimensionnant chaque unité en fonction du débit de conception et de la charge solide ou chimique de l'étape qu'elle dessert. Plus de détails sur l'entreprise et son périmètre de fabrication sont disponibles sur le Profil de l'entreprise HENYEPCC .

Foire aux questions

Quelle est la définition la plus simple d’une station de traitement d’eau ?

Une usine de traitement d'eau est une installation construite autour d'une séquence fixe d'unités d'équipement telles que le criblage, le dosage, la séparation solide-liquide, le traitement biologique et la déshydratation, qui, ensemble, réduisent les contaminants présents dans l'eau brute ou les eaux usées à une norme de rejet ou de réutilisation définie.

Est-ce que chaque station d’épuration inclut un traitement biologique ?

Les usines traitant les eaux souterraines, les aliments pour chaudières ou les effluents industriels en grande partie inorganiques dépendent souvent d'unités physiques et chimiques uniquement. Les équipements d'aération et les emballages de biofilms n'apparaissent que lorsqu'une charge organique ou azotée dissoute doit être oxydée.

Quelle unité d'équipement doit être spécifiée en premier ?

La grille d'entrée, dans la plupart des cas. L'ouverture du tamis et la méthode de nettoyage déterminent la taille des solides qui atteignent chaque pompe, vanne et séparateur en aval, de sorte qu'un tamis mal saisi entraîne une maintenance dans l'ensemble de l'usine.

Un équipement peut-il être remplacé sans reconcevoir l’installation ?

Généralement oui, à condition que le remplacement corresponde au débit de conception, à la géométrie du canal ou du tuyau de raccordement et à la charge chimique ou solide de cette étape. Les machines à tamis à barres, les dispositifs de dosage et les machines de déshydratation sont généralement remplacées en tant qu'unités autonomes, et la véritable contrainte réside dans l'espace et les connexions aux services publics plutôt que dans la définition de l'usine.