FR2971782A1 - Procede de traitement d'eaux ou de boues comportant une etape de floculation, et installation pour la mise en oeuvre du procede. - Google Patents

Abstract

Procédé de traitement d'eaux ou de boues, comportant une étape de floculation par ajout (3) d'un ou plusieurs produits de conditionnement au liquide à traiter selon un taux de conditionnement, afin de générer des flocs pour une séparation ultérieure solide/liquide, procédé selon lequel: on estime, par un système de vision industrielle (13), la taille des flocs ; on classe les flocs en deux catégories à savoir gros flocs et petits flocs avec dénombrement par catégorie ; on estime le rapport S/L du nombre S de petits flocs au nombre L de gros flocs ; on choisit une valeur limite Q pour ce rapport S/L, et on régule le taux de conditionnement du produit injecté en fonction du rapport S/L, en augmentant le taux de conditionnement lorsque ce rapport S/L devient supérieur à la valeur limite Q, et en diminuant ce taux de conditionnement lorsque le rapport S/L devient inférieur à la valeur limite Q.

Description

PROCEDE DE TRAITEMENT D'EAUX OU DE BOUES COMPORTANT UNE ETAPE DE FLOCULATION, ET INSTALLATION POUR LA MISE EN OEUVRE DU PROCEDE.

L'invention est relative à un procédé de traitement d'eaux ou de boues comportant une étape de floculation par ajout d'un ou plusieurs produits de conditionnement au liquide à traiter, afin de générer des flocs pour une séparation ultérieure solide/liquide.

i o Le procédé s'applique dans tous les domaines du traitement des eaux ou des boues mettant en oeuvre une floculation. Le terme générique de floculation englobe les termes de coagulation et/ou de floculation relatifs à des opérations qui utilisent des réactifs de natures différentes mais toujours pour agglomérer des particules en suspension dans l'eau ou dans les boues. 15 Une bonne floculation du liquide à traiter, eaux ou boues, est déterminante pour garantir les performances des dispositifs de séparation solide/liquide, par décantation, épaississement, flottation déshydratation, ou autre effet, qui se trouvent en aval de l'étape de floculation. 20 Il est ainsi impératif de déterminer en permanence le taux de conditionnement, c'est-à-dire la dose de produit(s) de conditionnement à ajouter au liquide à traiter. La quantité de produit(s) de conditionnement ajoutée doit être celle : - nécessaire pour obtenir une floculation optimale quelles que soient les 25 variations de charge (débit, concentration, notamment en MES) et de qualité des eaux ou des boues, - et suffisante pour, d'une part, éviter un surdosage, facteur de pertes économiques et, d'autre part, éviter un sous-dosage perturbant le fonctionnement de la séparation solide/liquide et des équipements situés en 30 aval.

Les solutions actuelles consistent à appliquer un taux de conditionnement déterminé par un test en laboratoire. Une telle démarche nécessite le prélèvement d'un échantillon puis son transfert à un laboratoire pour analyse, 35 de sorte qu'un intervalle de temps non négligeable s'écoule entre la prise de l'échantillon et la correction du taux de conditionnement. Entre-temps, la charge et la qualité du liquide à traiter peuvent avoir changé. Le résultat du test en laboratoire est le plus souvent exprimé en masse de produit de conditionnement à fournir rapportée soit : - à un volume, par exemple : g/m3 d'eau ou de boue (grammes de produit de conditionnement par m3 d'eau ou de boue) ; - à une concentration, par exemple kg/tonne de matières sèches (kilogrammes de produit de conditionnement par tonne de matières sèches).

La transposition industrielle s'appuie sur les hypothèses suivantes : - la nature et la concentration du ou des produits de conditionnement est supposée connue et demeurer constante dans le temps ; - la qualité de l'eau ou de la boue est supposée demeurer constante dans le temps ; - seuls le débit et, éventuellement, la concentration de l'eau ou de la boue à traiter peuvent varier. Ces hypothèses ne sont pas toujours vérifiées de sorte que le traitement appliqué, dans les conditions actuelles, demande à être amélioré.

L'invention a pour but, surtout, de fournir un procédé de traitement d'eaux ou de boues qui permet d'optimiser la floculation par ajout en permanence de la quantité de produit(s) de conditionnement qui est nécessaire pour obtenir une floculation optimale, et suffisante pour éviter un surdosage.

Selon l'invention, le procédé de traitement d'eaux ou de boues, comportant une étape de floculation par ajout d'un ou plusieurs produits de conditionnement au liquide à traiter selon un taux de conditionnement, afin de générer des flocs pour une séparation ultérieure solide/liquide, est caractérisé en ce que : - on estime, par un système de vision industrielle, la taille des flocs, - on classe les flocs en deux catégories à savoir gros flocs et petits flocs avec dénombrement par catégorie, - on estime le rapport SIL du nombre S de petits flocs au nombre L de gros flots, - on choisit une valeur limite Q pour ce rapport SIL, et - on régule le taux de conditionnement du produit injecté en fonction du rapport SIL, en augmentant le taux de conditionnement lorsque ce rapport SIL devient supérieur à la valeur limite Q, et en diminuant ce taux de conditionnement lorsque le rapport SIL devient inférieur à la valeur limite Q.

Avantageusement, la valeur limite pour le rapport SIL est choisie égale à 1 de sorte que si le rapport SIL devient supérieur à 1, on augmente la dose de produit de conditionnement injecté, et si le rapport S/L devient inférieur à 1, on diminue la dose de produit de conditionnement.

Les flocs de taille intermédiaire comprise entre les deux catégories de gros flocs et de petits flocs ne sont pas pris en compte pour la régulation.

La taille des petits flocs (la taille étant définie comme la dimension moyenne d'un floc) peut être comprise entre 0,2 et 0,5 mm, et la taille des gros flocs peut être comprise entre 2,5 et 8,0 mm.

L'invention est également relativement à une installation de traitement d'eaux ou de boues pour la mise en oeuvre du procédé défini précédemment, cette installation comportant : - des moyens d'alimentation en eaux ou en boues à traiter, un système d'injection de produit(s) de conditionnement, en particulier une pompe doseuse, pour l'ajout d'un floculant dans le liquide à traiter, un dispositif de mélange du floculant en aval de l'injection, et un dispositif de séparation solide/liquide, - un système de vision industrielle en aval du dispositif de mélange du floculant, propre à estimer la taille des flocs, caractérisée en ce qu'elle comporte : - un calculateur ou automate programmable dont une entrée est reliée à une sortie du système de vision industrielle pour en recevoir les informations sur les flots, ce calculateur étant programmé pour établir le rapport S/L du nombre de petits flocs au nombre de gros flocs et pour comparer ce rapport à une limite déterminée Q, une sortie du calculateur étant reliée à une commande de débit du système d'injection de produit(s) de conditionnement pour réguler le taux de conditionnement du produit en augmentant le débit de produit lorsque le rapport S/L devient supérieur à la valeur limite Q, et en diminuant ce débit lorsque le rapport S/L devient inférieur à la valeur limite Q.

Avantageusement, l'installation comporte une vanne entre le système de vision industrielle et le système de séparation solide/liquide et, en amont de cette vanne et en aval du système de vision, une dérivation vers l'égout, dérivation sur laquelle est également installée une vanne, les vannes étant commandées par le calculateur de telle manière qu'un démarrage automatique de l'installation est possible en fermant la vanne d'arrivée sur le système de séparation solide/liquide et en ouvrant celle de la dérivation vers l'égout jusqu'à ce que le rapport S/L du nombre de petits flocs au nombre de gros flocs atteigne la valeur limite Q, auquel cas la vanne sur la dérivation vers l'égout est fermée tandis que celle prévue sur la conduite allant au système de séparation solide/liquide est ouverte.

L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'un exemple de réalisation décrit avec référence aux dessins annexés, mais qui n'est nullement limitatif. Sur ces dessins : 1 o Fig. 1 est un schéma d'une installation mettant en oeuvre le procédé de l'invention. Fig. 2 est un diagramme illustrant l'évolution de la taille des flocs pour un taux de conditionnement croissant porté en abscisse, alors qu'en ordonnée sont portés les nombres de flocs, de gros flocs selon une courbe en 15 trait plein, et de petits flocs selon une courbe en tirets, et Fig. 3 est un diagramme illustrant, en fonction du temps porté en abscisse, l'évolution de la taille des flocs dont les nombres de petits flocs (courbe en tiret) et gros flocs (courbe en trait plein) sont portés en ordonnée, sans régulation au début et avec régulation ensuite de la quantité de floculant 20 injectée.

En se reportant à Fig.1 des dessins, on peut voir schématiquement représentée une installation de traitement d'eaux ou de boues comportant des moyens d'alimentation 1 en eaux ou en boues à traiter, ces moyens étant 25 généralement constitués par une pompe qui débite en sortie dans une canalisation 2. En aval de la pompe 1, soit directement dans la canalisation 2 comme schématiquement représenté, soit dans un bassin non représenté, a lieu une injection 3 d'un ou de plusieurs produits de conditionnement pour provoquer une floculation des matières en suspension dans l'eau ou dans la 3o boue. L'injection du produit de conditionnement est assurée par une pompe doseuse 4 dont l'aspiration est reliée à un réservoir 5 de produit de conditionnement.

Le taux de conditionnement, ou dose de réactif de floculation introduite dans 35 l'eau ou la boue à traiter, correspond au rapport du débit de la pompe doseuse 4 au débit du liquide à traiter dans la conduite 2.

En aval de l'injection de réactif de floculation 3 est prévu un mélangeur 6 statique ou dynamique pour bien répartir le réactif dans le liquide à traiter et assurer une bonne floculation. La sortie du mélangeur 6 est reliée par une canalisation 2a à une entrée d'un système 7 de séparation solide/liquide, par exemple un décanteur ou un appareil de flottation qui fournit sur une sortie 8 du liquide essentiellement libéré des matières solides et, sur une sortie 9, les matières solides extraites du liquide à traiter.

Une vanne 10 est située en amont de l'entrée du système 7, sur la canalisation d'alimentation 2a. En amont de la vanne 10, une conduite de dérivation 11 est i o branchée sur la conduite d'alimentation 2a du système 7. Cette conduite 11 permet de diriger le flux de liquide ou de boue dérivé vers l'égout. La conduite 11 est équipée d'une vanne 12.

Un système de vision industrielle 13 est installé sur la canalisation du système 15 7. Le système de vision industrielle est disposé en aval du mélangeur 6 et en amont de la dérivation 11. Un tel système de vision industrielle 13 est disponible chez des équipementiers et comporte généralement une caméra vidéo à balayage pour former des images numériques des flocs générés dans le liquide, et des moyens d'analyse pour estimer la taille des flocs et, 20 éventuellement, pour les dénombrer.

Les informations fournies en sortie du système 13 sur la taille et le nombre de flocs sont envoyées par une liaison 14 à un calculateur ou automate programmable 15, programmé pour établir le rapport S/L du nombre de petits 25 flocs S au nombre de gros flocs L, et pour comparer ce rapport à une valeur limite déterminée Q. Une sortie du calculateur 15 est reliée par un câble 16 à la commande de débit de la pompe 4.

La régulation du taux de conditionnement est assurée par le calculateur 15 de 30 manière à augmenter le taux de conditionnement lorsque le rapport S/L devient supérieur à la valeur limite Q et à diminuer le taux de conditionnement lorsque ce rapport S/L devient inférieur à la valeur limite Q. Avantageusement, cette valeur limite Q est choisie égale à 1 comme expliqué plus loin.

35 De préférence, les vannes 10 et 12 sont commandées par le calculateur 15 pour un démarrage automatique. A la mise en marche de l'installation, la vanne 10 est fermée tandis que la vanne 12 est ouverte jusqu'à ce que le rapport S/L approche ou atteigne la valeur Q dans la canalisation 2a. Dès que le rapport S/L devient égal à Q ou voisin de cette limite, la vanne 12 est fermée tandis que la vanne 10 est ouverte.

Le procédé de l'invention mis en oeuvre par l'installation est basé sur le fait que la qualité de la floculation peut être caractérisée par la taille des flocs. L'analyse d'images, assurée par le système de vision 13, permet de discriminer les flocs du liquide interstitiel, d'en mesurer la taille, exprimée sous forme de dimensions ou de surface, et d'en déterminer le nombre.

1 o Les résultats des mesures permettent de classer les flocs dans différentes catégories en fonction de valeurs de seuil, hautes et basses, réglables pour chacune des catégories. Selon l'invention, l'optimisation de la floculation fait intervenir deux catégories : - les petits flocs, dont la taille (définie comme la dimension moyenne d'un floc) 15 est par exemple comprise entre 0,2 et 0,5 mm, - les gros flocs dont la taille (définie comme la dimension moyenne d'un du floc) est par exemple comprise entre 2,5 et 8,0 mm.

Il est à noter que les flocs de taille intermédiaire, comprise entre 0,5mm et 20 2,5mm selon l'exemple, ne sont pas pris en compte pour la régulation.

Le diagramme de Fig. 2 illustre l'évolution de la taille des flocs pour un taux de conditionnement croissant. La quantité de réactif de floculation, exprimée par exemple en kg/tonne de MES, est portée en abscisse tandis que le nombre de 25 gros flocs et petits flocs pour une quantité de réactif injectée, et pour un volume déterminé de liquide, est portée en ordonnée. La courbe en tirets 17 correspond aux petits flocs, et la courbe 18 en trait plein correspond aux gros flocs.

Lors d'une floculation à taux de conditionnement croissant, comme illustré sur 3o Fig. 2, on constate que : - le nombre de petits flocs (courbe 17) diminue puis tend vers une asymptote parallèle à l'axe des abscisses, ou recroit légèrement ; - le nombre de gros flocs (courbe 18 en trait plein) augmente puis tend vers une asymptote parallèle à l'axe des abscisses, ou re-décroît légèrement. 35 En fonction du type d'eaux ou de boues à traiter, et des performances attendues du dispositif 7 de séparation solide/liquide, les valeurs de seuil définissant les deux catégories de flocs petits et gros peuvent être réglées de telle sorte que le point de fonctionnement optimum se situe à l'intersection 19 des deux courbes 17 et 18 de Fig. 2.

Comme il apparaît d'après ce diagramme, pour le taux de conditionnement initial le nombre de petits flocs est d'environ 3 400 tandis que celui des gros flocs est d'environ 1 700. Pour le taux de conditionnement le plus élevé, situé à l'extrémité droite, le nombre de gros flocs est d'environ 3 500 tandis que celui de petits flocs est d'environ 1 200. Au point de croisement 19 le nombre de gros flocs est sensiblement égal à celui de petits flocs.

La régulation consiste à ajuster la quantité de produit de conditionnement injectée dans l'eau ou la boue à traiter en fonction du rapport S/L : - si S/L est supérieur à une valeur égale à 1 dans le cas considéré, alors on augmente la quantité de produit de conditionnement ; - Si le rapport S/L est inférieur à 1 pour l'exemple considéré, alors on diminue la quantité de produit de conditionnement. Cette opération est réalisée automatiquement par le calculateur 15 qui effectue séquentiellement : 1/ l'acquisition des nombres L de gros flocs et S de petits flocs, par unité de volume, en provenance du système de vision 13 ; 2/ le calcul : - du rapport du nombre de petits flocs S sur le nombre de gros flocs L, - du sens et de la nature de la correction à appliquer à l'injection de produit de conditionnement, - de l'amplitude de la correction ; 3/ la commande du ou des dispositif(s) de dosage de produit de conditionnement, dans le cas présent la commande de la pompe doseuse 4.

Le diagramme de Fig. 3 illustre l'évolution de la taille des flocs sans régulation et avec régulation, par une courbe 17' en tirets pour les petits flocs, et une courbe 18' en trait plein pour les gros flocs. Sur ce diagramme, pendant une première période de temps correspondant au segment 20 de l'axe des abscisses, la régulation n'est pas mise en action, par exemple en débranchant la connexion entre la ligne 16 et la commande la pompe 4. Avec le taux de conditionnement appliqué pendant cette période, le nombre de petits flocs est d'environ 3 400 et celui de gros flocs d'environ 1 000.

A l'instant t1, correspondant à la fin du segment 20, la régulation est mise en marche en faisant commander la pompe doseuse 4 par le calculateur 15. Il apparaît sur le diagramme de Fig. 3 que, très rapidement, par suite de l'augmentation du taux de conditionnement du réactif de floculation, le nombre de petits flocs chute jusqu'à une valeur voisine de 2 700 tandis que le nombre de gros flocs augmente jusqu'à une valeur voisine de 2 600, les nombres étant maintenus au voisinage de ces valeurs correspondant au rapport S/L = 1.

Dans la pratique, il suffit de quelques minutes à partir de l'instant t1 pour que le rapport S/L du nombre de petits flocs au nombre de gros flocs devienne voisin i o de 1.

Le procédé de l'invention présente de nombreux avantages, dont les suivants : - réduction des interventions humaines et donc des risques d'erreur pour la conduite du procédé et la régulation ; 15 - capacité d'auto-adaptation aux conditions extérieures telles que: - modifications, volontaires ou involontaires, du produit de conditionnement ou de sa concentration, - variations de la qualité de l'eau ou de la boue à traiter, - possibilité de démarrage automatique "à froid" de l'installation et du 20 dispositif de séparation solide/liquide sans intervention humaine, - consommation optimisée de produit de conditionnement.

Claims (6)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de traitement d'eaux ou de boues, comportant une étape de floculation par ajout (3) d'un ou plusieurs produits de conditionnement au liquide à traiter selon un taux de conditionnement, afin de générer des flocs pour une séparation ultérieure solide/liquide, caractérisé en ce que : - on estime, par un système de vision industrielle (13), la taille des flocs, - on classe les flocs en deux catégories à savoir gros flocs et petits flocs avec dénombrement par catégorie, - on estime le rapport SIL du nombre S de petits flocs au nombre L de gros flots, - on choisit une valeur limite Q pour ce rapport SIL, et - on régule le taux de conditionnement du produit injecté en fonction du rapport SIL, en augmentant le taux de conditionnement lorsque ce rapport SIL devient supérieur à la valeur limite Q, et en diminuant ce taux de conditionnement lorsque le rapport SIL devient inférieur à la valeur limite Q.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur limite Q pour le rapport SIL est choisie égale à 1 de sorte que si le rapport SIL devient supérieur à 1, on augmente la dose de produit de conditionnement injecté, et si le rapport SIL devient inférieur à 1, on diminue la dose de produit de conditionnement.
3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les flocs de taille intermédiaire comprise entre les deux catégories de gros flocs et de petits flocs ne sont pas pris en compte pour la régulation.
4. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la taille des petits flocs (la taille étant définie comme la plus grande dimension du floc) est comprise entre 0,2 et 0,5 mm, et la taille des gros flocs est comprise entre 2,5 et 8,0 mm.
5. 5. Installation de traitement d'eaux ou de boues pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant : - des moyens d'alimentation (1) en eaux ou en boues à traiter, un système d'injection de produit(s) de conditionnement pour l'ajout d'un floculant dans le liquide à traiter, un dispositif de mélange (6) du floculant en aval de l'injection (3), et un dispositif de séparation solide/liquide (7),- un système de vision industrielle (13) en aval du dispositif de mélange du floculant, propre à estimer la taille des flocs, caractérisée en ce qu'elle comporte : - un calculateur ou automate programmable (15) dont une entrée est reliée à une sortie du système de vision industrielle (13) pour en recevoir les informations sur les flocs, ce calculateur étant programmé pour établir le rapport S/L du nombre de petits flocs au nombre de gros flocs et pour comparer ce rapport à une limite déterminée Q, une sortie du calculateur (15) étant reliée à une commande de débit du système d'injection de produit(s) de conditionnement pour réguler le taux de conditionnement du produit en augmentant le débit de produit lorsque le rapport S/L devient supérieur à la valeur limite Q, et en diminuant ce débit lorsque le rapport S/L devient inférieur à la valeur limite Q.
6. 6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comporte une vanne (10) entre le système de vision industrielle (13) et le système de séparation solide/liquide (7) et, en amont de cette vanne et en aval du système de vision, une dérivation (11) vers l'égout, dérivation sur laquelle est également installée une vanne (12), les vannes (10, 12) étant commandées par le calculateur (15).