WO2008015143A1 - Procede de traitement d'eau par floculation-decantation lestee comprenant une mesure en continu du lest et installation correspondante - Google Patents

Procede de traitement d'eau par floculation-decantation lestee comprenant une mesure en continu du lest et installation correspondante Download PDF

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Jean-François BEAUDET
Sonia Guillot
Valery Ursel
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Definitions

  • a method of water treatment by weighted flocculation-settling comprising a continuous measurement of the ballast and corresponding installation.
  • the invention relates to the field of water treatment and finds particular application in the context of wastewater treatment processes, in particular those implementing a flocculation-settling.
  • These processes consist in adding to the wastewater one or more reagents for flocculating at least a large part of the pollutants present in the water, and then separating the flocs thus formed from the purified water.
  • means for supplying at least one granular material denser than water, such as sand, are provided so as to ballast the flocs in question and thus promote and accelerate the settling of them.
  • a granular material denser than water such as sand
  • the ballast usually fine sand of average diameter between 60 and 300 micrometers, is introduced into the water to be treated upstream or during the flocculation phase with a flocculation reagent, to form a heavy floc and able to decant more quickly, with speeds "in the mirror” can exceed 15 m / h, and sometimes even 100m / h.
  • the ballast After settling, the ballast is separated from most of the sludge constituting the rest of the floc - which is extracted from the installation - while the ballast is recycled at the head of the installation.
  • ballasted settling flocculation we will call hereinafter by the words “ballasted settling flocculation”, “weighted flocculation”, or “ballasted settling”, the techniques of ballasted flocculation decantation of a particulate fine ballast denser than water and insoluble in water.
  • sand ballast whatever it may be, sand or other heavy granular material.
  • weighted flocculation decoction works optimally when the average sand concentration in the flocculation zone, which can be represented by the rate of sand (kg of recycled sand in the flocculation zone per m3 of water entering this zone during the same time), is maintained within a range of given concentration.
  • the optimum concentration remains between 1 and 20 kg of sand / m3, most often around 3 to 10 kg / m3.
  • the concentration of sand in the flocculation zone tends to vary over time, in particular for the following reasons: a part of the ballast circulating in the system can escape with the treated water, either because this ballast consists of a very fine particle of sand attached to a very light floc that tends to float, or because the ballast particle has not been integrated into a floc during the flocculation phase, and tends to decant slower than ballasted flocks, again because some ballasted flocs do not have time to decant in the settling zone due to local hydraulic short circuits;
  • ballast circulating in the system can also escape with the sludge extracted from the system. Indeed, a certain proportion of sand, depending on the size of the particles and the breaking capacity of the hydrocylones usually used to separate the sand from excess sludge before recycling the sand, can overflow hydrocyclones. Accidental plugging of the hydrocyclone underflow can also result in the rapid loss of some sand with the sludge;
  • the variation of the hydraulic conditions may result in a variation of the concentration of sand in the flocculation zone, for example a decrease in this one, particularly when the sand is brought back at the bottom center of the bottom of the decanter by a scraper that can introduce a sand storage effect in the bottom of decanter.
  • the control of the concentration of granular material in the fluid being treated is usually carried out either by direct sampling in the flocculation zone, and by measuring the concentration of granular material, or by dividing the flow of granular material (in kg / h) recycled to ballast the floc by the flow of treated water
  • a technique described in the patent document published under the number FR 2 815 714 proposes to install settling devices on all or part of the sludge extracted from the hydrocyclones.
  • the settled sand height is measured periodically, for example every 15 minutes, and the settled sand discharged by opening a bottom valve after the measurement.
  • an alarm informs the operator of abnormal sand loss and allows him to intervene more quickly.
  • This type of device retains various disadvantages:
  • this technique does not perform the measurement on the ballast during the recirculation thereof.
  • this technique involves the implementation of a derivation of the ballast recirculation means, the measurement being carried out on the derived ballast, in parallel with the recirculation of the bulk of the ballast.
  • the invention particularly aims to overcome the disadvantages of the prior art.
  • the object of the invention is to propose a technique for continuously monitoring the concentration of ballast in the flocculation zone of a weighted flocculation-settling plant.
  • the invention also aims to provide such a technique that allows to quickly detect ballast variations to compensate and optimize the performance of the water treatment plant.
  • the invention also aims to provide such a technique that is inexpensive to implement, in particular in that it avoids the manufacture and implementation of specific heavy equipment such as settling columns in which the ballast height is measured according to the technique described with reference to the prior art.
  • Another object of the invention is to provide such a technique which is simple in design and easy to implement, in particular on existing installations.
  • the invention which relates to a water treatment process by flocculation / decantation comprising steps of injection and recirculation of a ballast, characterized in that it comprises a step of continuously measuring the concentration of said ballast and a step of comparing said measurement with reference values.
  • the continuous measurement makes it possible to quickly compensate for the detected variations and to ensure optimal performance of the treatment facility.
  • the invention is therefore not limited to abnormal operation detection as is the case with the prior art.
  • the invention also relates to a water treatment plant for implementing the method described above, comprising: - at least one flocculation zone provided with means for supplying a ballast and stirring means;
  • At least one settling zone provided with a zone for recovering a mixture of sludge and ballast and means for discharging clarified water; means for recirculating said ballast, mixed with said sludge and / or separated from said sludge, towards means for reinjecting the bulk of said recirculated ballast in and / or upstream of said flocculation zone, characterized in that it includes at least one sensor for measuring a correlated parameter at the concentration of said ballast, said at least one sensor being located in an area of said installation in which said ballast is in continuous circulation.
  • said one or more sensors are located on said recirculation means.
  • said at least one sensor immersed in said flocculation zone and / or at its output.
  • the invention proposes to carry out a measurement either on the ballast recirculation means, that is to say in a part of the installation where the ballast is present in large quantities, or directly in the flocculation zone. that is, where the ballast concentration has a direct influence on the quality of the formed floc.
  • the measurement is effected efficiently and quickly, this on the ballast recirculation circuit or directly in the flocculation zone, that is, ie without shunting of the ballast circuit and without the need for specific sub-installation (ballast settling columns).
  • said sensor is a Coriolis effect mass flow sensor.
  • a sensor of this type shows high accuracy and good measurement reliability and generates easy maintenance.
  • said sensor is an ultrasonic sensor.
  • Such a sensor is distinguished by its ease of installation, calibration and maintenance, and has a high accuracy and good reliability of the measurement, this for a low price.
  • said sensor is an acoustic sensor with noise analysis.
  • Such a sensor may for example be a piezoelectric cell, for measuring the concentration of solid particles by analyzing the noise caused by these particles by striking the wall on which the sensor is implanted.
  • said recirculation means comprise sludge / ballast separation means located upstream of said flocculation zone.
  • said sludge / ballast separation means preferably comprise at least one hydrocyclone.
  • said sensor is located on said recirculation means upstream of said hydrocyclone.
  • said sensor is located on said recirculation means under said hydrocylone.
  • said recirculation means are provided for recirculating said ballast in admixture with said sludge to said flocculation zone.
  • the sludge / ballast separation means operate only periodically, or else they are installed on a recirculation circuit operating in parallel.
  • the senor is preferably an infra-red absorption sensor.
  • Such a sensor makes it possible to measure, with good reliability, the concentration of suspended solids in the usual concentration range of the flocculation zone.
  • said ballast is constituted by fine sand whose particles have a mean diameter of between about 60 microns and about 300 micrometers.
  • the installation comprises means for processing data from said one or more sensors including means for comparing said data with predetermined thresholds.
  • said comparison means are coupled to:
  • ballast concentration at a given point of the installation for example in the flocculation zone, or at the measuring point
  • a means for calculating the ballast concentration at a given point of the installation for example in the flocculation zone, or at the measuring point
  • ballast loss based on the slope of the curve representing the concentration as a function of time.
  • a means for injecting a booster in ballast that can be activated / deactivated as a function of said comparison of said data with said thresholds.
  • said data processing means are coupled to at least one means for displaying the concentration calculated as ballast for at least one point of the installation.
  • said data processing means comprise means for calculating the ballast loss from a curve representing the concentration of ballast as a function of time.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a water treatment plant according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a schematic representation of a water treatment plant according to a second embodiment of the invention.
  • the principle of the invention lies in the fact of measuring, in a weighted flocculation-settling water treatment plant, a parameter correlated with the concentration of the ballast, on the ballast recirculation circuit, during the recirculation of it.
  • An installation according to the invention is of the type comprising:
  • At least one inlet 1 of water to be treated at least one agitated flocculation tank 4, into which at least one flocculation reagent is injected by means of injection 2 and a return of a ballast (or ballast) such as only fine sand by an injection means 3;
  • a ballast or ballast
  • At least one hydrocyclone allowing the separation and the recycling of sand before sending the excess of sludge by means to means of storage and subsequent treatment
  • the recirculation circuit 7 provides for the re-injection of most of the recirculated ballast by the underflow 3 of the hyrocyclone.
  • the extraction of the sand / sludge mixture is carried out by a pump 10bis and a pipe 7bis provided for reinjecting the mixture directly in the flocculation tank 4 without passing through the hydrocyclone 8.
  • a sensor for measuring a parameter correlated with the concentration of sand is installed.
  • a sensor 11 is provided on the recirculation circuit, upstream of the hydrocyclone, the sand being in mixture with the sludge.
  • the senor is provided on the sand reinjection circuit, in the underflow 3 of the hydrocyclone 8.
  • a sensor 11a is mounted on the recirculation line 7a, upstream of the point of re-injection of the sand / sludge mixture into the tank 4.
  • the sensor (s) 11, 1 Ibis are preferably of the type belonging to the following group:
  • ultrasonic densimeter measuring the attenuation of the transmission of an ultrasonic signal, such as those marketed by Solarton Mobrey (MSM 400, registered trademarks);
  • acoustic sensor with analysis of the noise produced by the solid particles striking the wall of the piping, such as those marketed by Roxar (SAM 400-TC, registered trademarks).
  • the installation also comprises a means, not shown in the figure, for measuring the flow rate in the circuit equipped with the ultrasonic densimeter.
  • the sensors of the aforementioned type make it possible to obtain satisfactory results and have been selected, in particular taking into account the nature of the mixture of sludge and sand, with variations in the mud concentration between 0 and 20 g / l, and variations the sand concentration between 0 and 600g / l, a series of tests having been carried out on various types of sensors.
  • the measurement of a parameter correlated with the ballast concentration is carried out by ultrasonic absorption. This measurement is calibrated by sampling to be correlated with the ballast concentration circulating in the piping. Concentration threshold values are defined by the operators.
  • the data of the sensor 11, 1 Ibis are transferred to processing means 100 in order to display the calculated concentration in ballast and compare the sensor data with the threshold values so that the exceeding of these thresholds in one or the other direction causes the operation of any one, or any combination, of the following actions: triggering a high level alarm or a low level of concentration,; stopping the weighted flocculation settling flocculation unit; start / stop, or rotational speed change of the discharge pump 10, 10a; decreasing the speed of rotation of the scraper 12 possibly present at the bottom of the settling tank 5; estimation of the instantaneous ballast loss from the value of the slope of the ballast concentration curve as a function of time - injection 14 from a storage 13 of a given quantity of ballast, intended to compensate for the losses in ballast as
  • Figure 2 corresponds to the second embodiment, with a sensor 11 directly immersed in or out of the flocculation zone, upstream of the settling zone.
  • the probe used was a Solitax sc-tsline (trademark) Infra-Red probe, marketed by Hach-Lange, and making it possible to measure the concentration of suspended solids in the concentration range 0.001 to 50g. / l, that is to say well adapted to the usual concentrations in the flocculation zone (0.5 to 15 g / 1 of sand), more only in the ballast recirculation circuit.
  • the probe was installed just after the weir wall at the outlet of the flocculation tank, 40 cm deep, approximately in the middle of the spillway in the horizontal direction.
  • the measurement deviations between the probe and the manual measuring means tested were between 0.4 and 5.8%.

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Abstract

L'invention a pour objet un procède de traitement d'eau par floculation (4) / décantation (5) comprenant des étapes d'injection (3) et de recirculation (7) d'un lest caractérisé en ce qu'il comprend une étape de mesure (11) en continu de la concentration dudit lest et une étape de comparaison de ladite mesure avec des valeurs de référence. L'invention a également pour objet une installation de traitement d'eau pour la mise en oeuvre du procédé.

Description

Procédé de traitement d'eau par floculation-décantation lestée comprenant une mesure en continu du lest et installation correspondante.
L'invention concerne le domaine du traitement de l'eau et trouve notamment son application dans le cadre des procédés de traitement des eaux usées en particulier ceux mettant en oeuvre une floculation-décantation.
Ces procédés consistent à ajouter aux eaux usées un ou plusieurs réactifs permettant de floculer au moins une grande partie des matières polluantes présentes dans les eaux, puis à séparer les flocs ainsi formés de l'eau purifiée.
Selon un type d'installation perfectionnée, des moyens d'apport d'au moins un matériau granulaire plus dense que l'eau, tel que du sable, sont prévus de façon à lester les flocs en question et ainsi favoriser et accélérer la décantation de ceux-ci. Un tel dispositif est notamment décrit dans le document de brevet français publié sous le numéro FR2627704.
Le lest, usuellement du sable fin de diamètre moyen compris entre 60 et 300 micromètres, est introduit dans l'eau à traiter en amont ou pendant la phase de floculation avec un réactif de floculation, afin de constituer un floc pondéreux et apte à décanter plus rapidement, avec des vitesses « au miroir » pouvant dépasser 15 m/h, et même parfois lOOm/h.
Après décantation, le lest est séparé de l'essentiel des boues constituant le reste du floc - qui sont extraites de l'installation - tandis que le lest est recyclé en tête de l'installation.
Nous dénommerons ci après par les mots de « floculation décantation lestée », « floculation lestée », ou « décantation lestée », les techniques de floculation décantation lestée d'un ballast particulaire fin plus dense que l'eau et insoluble dans l'eau. Nous appellerons également sable le lest, quel qu'il soit, sable ou autre matériau granulaire pondéreux.
Pour une eau de caractéristiques données (type d'eau, concentration en
Matières En Suspensions MES et en polluants divers), pour un type de lest donné
(taille, densité, composition) et pour un réactif de floculation donné, la floculation décantation lestée fonctionne de manière optimale lorsque la concentration moyenne en sable dans la zone de floculation, qui peut être représentée par le taux de sable (kg de sable recyclé dans la zone de floculation par m3 d'eau entrant dans cette zone pendant le même temps), est maintenue dans une gamme de concentration donnée. Pour les eaux usuellement traitées, la concentration optimale reste comprise entre 1 et 20 kg de sable/m3, le plus souvent autour de 3 à 10kg/m3.
L'expérience de ces procédés montre que la concentration en sable dans la zone de floculation a tendance à varier dans le temps, notamment pour les raisons suivantes : - une partie du lest circulant dans le système peut s'échapper avec l'eau traitée, soit du fait que ce lest est constitué d'une très fine particule de sable attachée à un floc très léger ayant tendance à flotter, soit du fait que la particule de lest ne se soit pas intégrée dans un floc lors de la phase de floculation, et ait tendance à décanter moins vite que les flocs lestés, soit encore du fait que certains flocs lestés n'aient pas le temps de décanter dans la zone de décantation du fait de court-circuits hydrauliques locaux ;
- une autre partie du lest circulant dans le système peut s'échapper aussi avec les boues extraites du système. En effet une certaine proportion de sable, fonction de la taille des particules et du pouvoir de coupure des hydrocylones usuellement utilisés pour séparer le sable des boues en excès avant recyclage du sable, peut s'échapper en surverse des hydrocyclones. Un bouchage accidentel de la sousverse d'un hydrocyclone peut également se traduire rapidement par la perte d'une certaine quantité de sable avec les boues ;
- la variation des conditions hydrauliques, par exemple une augmentation du débit d'eau en traitement, peut se traduire par une variation de la concentration en sable dans la zone de floculation, par exemple une diminution de celle ci, particulièrement lorsque le sable est ramené au point centre-bas du fond du décanteur par un racleur qui peut introduire un effet de stockage de sable en fond de décanteur. Avec le type d'installation mentionné précédemment, le contrôle de la concentration en matériau granulaire dans le fluide en cours de traitement est effectué usuellement soit par échantillonage direct dans la zone de floculation, et en mesurant la concentration en matériau granulaire, soit en divisant le flux de matériau granulaire (en kg/h) recyclé pour lester le floc par le débit d'eau traitée
(en m3/h). Le flux de matériau granulaire est mesuré en sousverse de l'hydrocyclone de recyclage.
Cette manière de procéder présente toutefois des inconvénients, et notamment : - les mesures de concentration de sable par échantillonnage sur les souverses des hydrocyclones sont difficiles à exécuter (les sousverses d'hydrocyclonage étant constituées de jets de boues, sable et eau mélangés, pouvant prendre des formes différentes de jet en corde ou en parapluie en fonction des débits instantanés) et peuvent donner des résultats non comparables d'un opérateur à un autre, et donc difficilement exploitables ;
- l'exploitant travaille en aveugle entre deux mesures, et ne peut pas réagir à des incidents d'exploitation (par exemple bouchage d'un hydrocyclone) survenant entre deux mesures : l'installation peut perdre une partie importante de son sable avant que l'exploitant n'ait eu l'opportunité de réagir ; - ce type de mesures manuelles est peu agréable à réaliser, est consommateur de temps, et donc coûteux pour une efficacité limitée.
Afin de minimiser le risque de perte en sable entre deux mesures de concentration, une technique décrite dans le document de brevet publié sous le numéro FR 2 815 714 propose d'installer des dispositifs de décantation sur tout ou partie des boues extraites des hydrocyclones. La hauteur de sable décanté est mesurée périodiquement, par exemple toutes les 15 minutes, et le sable décanté évacué par ouverture d'une vanne de fond de cuve après la mesure. Lorsqu'une hauteur anormale de sable est détectée pendant la période de mesure (en l'occurence 15 minutes), une alarme informe l'opérateur d'une perte de sable anormale et lui permet d'intervenir plus rapidement. Ce type de dispositif conserve cependant divers inconvénients :
- il ne fonctionne que de manière semi continue (avec une période de 15 minutes dans l'exemple décrit ci-dessus), et ne permet donc pas une réaction immédiate, ce qui peut entraîner des pertes de sable non négligeables en cas de bouchage inopiné de la sousverse d'un hydrocyclone par exemple ;
- il détecte des pertes de sable importantes et anormales, mais ne permet pas de mesurer ou de calculer en continu la variation de concentration de sable dans la zone de floculation, ni de réagir automatiquement à ces variations pour les compenser ; cette technique vise donc essentiellement la détection d'un fonctionnement anormal, mais ne permet pas de corriger de faibles variations en vue d'optimiser le fonctionnement ;
- il est réalisé en chaudronnerie fine, et donc relativement onéreux.
Ces inconvénients s'expliquent du fait notamment que la mesure est effectuée sur la surverse de l'hyrocyclone, cette surverse ne contenant le lest qu'en très faible quantités.
En outre, on note que cette technique n'effectue pas la mesure sur le lest pendant la recirculation de celui-ci.
En d'autres termes, cette technique implique la mise en œuvre d'une dérivation des moyens de recirculation du lest, la mesure s 'effectuant sur le lest dérivé, en parallèle de la recirculation de l'essentiel du lest.
Outre la faible réactivité de cette technique, celle-ci implique donc la mise en oeuvre d'une sous-installation de mesure, induisant des coûts d'installation importants.
L'invention a notamment pour objectif de pallier les inconvénients de l'art antérieur.
Plus précisément, l'invention a pour objectif de proposer une technique de contrôle en continu de la concentration en lest dans la zone de floculation d'une installation de floculation-décantation lestée. L'invention a également pour objectif de fournir une telle technique qui permette de détecter rapidement des variations de lest en vue de les compenser et d'optimiser le rendement de l'installation de traitement d'eau.
L'invention a aussi pour objectif de fournir une telle technique qui soit peu onéreuse à mettre en œuvre, en particulier en ce qu'elle évite la fabrication et la mise en œuvre d'équipements spécifiques lourds tels que des colonnes de décantation dans lesquelles la hauteur de lest est mesurée selon la technique décrite en référence à l'art antérieur.
Un autre objectif de l'invention est de fournir une telle technique qui soit simple de conception et facile à mettre en œuvre, en particulier sur des installations existantes.
Ces objectifs ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints grâce à l'invention qui a pour objet un procédé de traitement d'eau par floculation/décantation comprenant des étapes d'injection et de recirculation d'un lest, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de mesure en continu de la concentration dudit lest et une étape de comparaison de ladite mesure avec des valeurs de référence.
Ainsi, contrairement à la technique antérieure, la mesure continue permet de compenser rapidement les variations détectées et d'assurer un rendement optimal de l'installation de traitement. L'invention ne se limite donc pas à une détection de fonctionnement anormal comme c'est le cas avec la technique antérieure.
L'invention a également pour objet une installation de traitement d'eau pour la mise en œuvre du procédé décrit précédemment, comprenant : - au moins une zone de floculation pourvue de moyens d'amenée d'un lest et de moyens d'agitation ;
- au moins une zone de décantation pourvue d'une zone de récupération d'un mélange de boues et de lest et de moyens d'évacuation d'eau clarifiée ; - des moyens de recirculation dudit lest, en mélange avec lesdites boues et/ou séparé desdites boues, vers des moyens de réinjection de l'essentiel dudit lest recirculé dans et/ou en amont de ladite zone de floculation, caractérisée en ce qu'elle inclut au moins un capteur de mesure d'un paramètre corrélé à la concentration dudit lest, ledit ou lesdits capteurs étant situés dans une zone de ladite installation dans lequel ledit lest est en circulation continue.
Selon un premier mode de réalisation, ledit ou lesdits capteurs sont situés sur lesdits moyens de recirculation.
Selon un deuxième mode de réalisation, ledit ou lesdits capteurs immergés dans ladite zone de floculation et/ou en sortie de celle-ci.
Ainsi, l'invention propose d'effectuer une mesure soit sur les moyens de recirculation du lest, c'est-à-dire dans une partie de l'installation où le lest est présent en grandes quantités, soit directement dans la zone de floculation, c'est à dire à l'emplacement où la concentration en lest influe directement sur la qualité des flocs formés.
Cela permet une mesure en continu des variations de concentration du lest, avec par conséquent une grande réactivité.
Contrairement à l'art antérieur décrit dans le document de brevet publié sous le numéro FR-2 815 714, la mesure est effectuée efficacement et rapidement, ceci sur le circuit de recirculation du lest ou directement dans la zone de floculation, c'est-à-dire sans dérivation du circuit du lest et sans nécessité de sous-installation spécifique (colonnes de décantation du lest).
Selon une première variante de réalisation, ledit capteur est un capteur débimètre massique à effet Coriolis. Un capteur de ce type, montre une grande précision et une bonne fiabilité de mesure et engendre une maintenance aisée.
Selon une deuxième variante de réalisation préférée, ledit capteur est un capteur à ultrasons. Un tel capteur se distingue par sa facilité d'installation, de calibrage et de maintenance, et présente une grande précision et une bonne fiabilité de la mesure, ceci pour un faible prix.
Selon une troisième variante de réalisation, ledit capteur est un capteur acoustique avec analyse de bruit.
Un tel capteur peut par exemple être à cellule piézoélectrique, permettant de mesurer la concentration en particules solides par analyse du bruit provoqué par ces particules en frappant la paroi sur laquelle est implanté le capteur.
Selon une solution avantageuse, lesdits moyens de recirculation comprennent des moyens de séparation boues/lest situés en amont de ladite zone de floculation.
Dans ce cas, lesdits moyens de séparation boues/lest comprennent préférentiellement au moins un hydrocyclone.
Selon une première variante, ledit capteur est situé sur lesdits moyens de recirculation en amont dudit hydrocyclone.
Selon une deuxième variante, ledit capteur est situé sur lesdits moyens de recirculation en sousverse dudit hydrocylone.
Selon une autre solution envisageable, lesdits moyens de recirculation sont prévus pour recirculer ledit lest en mélange avec lesdites boues jusqu'à ladite zone de floculation. Dans ce cas, les moyens de séparation boues/lest ne fonctionnent que périodiquement, ou encore sont installés sur un circuit de recirculation fonctionnant en parallèle.
Dans le cas où le ou les capteurs sont immergés dans la zone de floculation et/ou en sortie de celle-ci, le capteur est préférentiellement un capteur à absorption d'infra-rouge.
Un tel capteur permet de mesurer avec une bonne fiabilité la concentration en matières solides en suspension dans la gamme de concentration usuelle de la zone de floculation.
Avantageusement, ledit lest est constitué par du sable fin dont les particules présentent un diamètre moyen compris entre environ 60 micromètres et environ 300 micromètres.
Préférentiellement, l'installation comprend des moyens de traitement de données issues dudit ou desdits capteurs incluant des moyens de comparaison desdites données avec des seuils prédéterminés. Dans ce cas, selon plusieurs caractéristiques avantageuses envisageables, prises seules ou en combinaison, lesdits moyens de comparaison sont couplés à :
- un groupe moto-pompe de ladite zone de récupération de façon à enclencher/stopper ledit groupe moto-pompe en fonction de ladite comparaison desdites données avec lesdits seuils ; - une alarme susceptible d'être déclenchée en fonction de ladite comparaison desdites donnés avec lesdits seuils ;
- un moyen de calcul de la concentration en lest en un point donné de l'installation (par exemple dans la zone de floculation, ou au point de mesure) en se basant sur la corrélation établie entre le paramètre mesuré par le capteur et la concentration en lest au point de mesure.
- un moyen de calcul de la perte en lest basé sur la pente de la courbe représentant la concentration en fonction du temps.
- un moyen d'injection d'un appoint en lest susceptible d'être activé/désactivé en fonction de ladite comparaison desdites données avec lesdits seuils.
- ladite zone de floculation de façon à stopper/autoriser le fonctionnement de celle-ci.
Selon une autre caractéristique avantageuse, lesdits moyens de traitement de données sont couplés à au moins un moyen d'affichage de la concentration calculée en lest pour au moins un point de l'installation.
Selon encore une autre caractéristique avantageuse, lesdits moyens de traitement de données comprennent des moyens de calcul de la perte en lest à partir d'une courbe représentant la concentration en lest en fonction du temps.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention et ou de plusieurs de ses variantes, donnés à titres d'exemples illustratifs et non limitatifs, et des dessins annexés parmi lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique d'une installation de traitement d'eau selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 2 est une représentation schématique d'une installation de traitement d'eau selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.
Tel qu'indiqué précédemment, le principe de l'invention réside dans le fait de mesurer, dans une installation de traitement d'eau par floculation- décantation lestée, un paramètre corrélé à la concentration du lest, sur le circuit de recirculation du lest, pendant la recirculation de celui-ci.
Une installation selon l'invention est du type comprenant :
- au moins une arrivée 1 d'eau à traiter, au moins un tank 4 de floculation agité, dans lequel sont injectés au moins un réactif de floculation par un moyen d'injection 2 et un retour d'un lest (ou ballast) tel que du sable fin par un moyen d'injection 3 ;
- un bac de décantation 5, muni ou non de lamelles de décantation 15, et pourvu de moyens d'évacuation d'eau clarifiée 6, ainsi que d'une zone de récupération 51 , d'un mélange de boues et de lest ;
- un circuit de recirculation 7 ;
- du mélange de sable et boues décanté, à l'aide d'une pompe d'extraction 10 ;
- au moins un hydrocyclone permettant la séparation et le recyclage de sable avant envoi de l'excédent de boues par les moyens vers des moyen de stockage et de traitement ultérieurs,
Tel que cela apparaît, le circuit de recirculation 7 prévoit la re-injection de l'essentiel du lest recirculé par la sousverse 3 de l'hyrocyclone.
Selon une variante, l'extraction du mélange sable/boues est réalisée par une pompe lObis et une conduite 7bis prévues pour réinjecter le mélange directement dans la cuve de floculation 4, sans passer par l'hydrocyclone 8.
Selon le principe de l'invention, un capteur de mesure d'un paramètre corrélé à la concentration du sable est installé.
Pour cela un capteur 11 est prévu sur le circuit de recirculation, en amont de l'hydrocyclone, le sable étant donc en mélange avec les boues.
Selon une variante envisageable, le capteur est prévu sur le circuit de réinjection du sable, en sousverse 3 de l'hydrocyclone 8.
Selon encore une variante envisageable, un capteur 11 bis est monté sur la conduite de recirculation 7bis, en amont du point de re-injection du mélange sable/boues dans la cuve 4.
Le (ou les) capteur(s) 11, 1 Ibis sont préférentiellement du type appartenant au groupe suivant :
- débitmètre massique à effet Coriolis, tels que ceux commercialisés par la société Krohne (Optimass 7100 (marques déposées), ou par la société Endress Hauser (Promass 83F (marques déposées);
- densimètre à ultrason, mesurant l'atténuation de la transmission d'un signal ultrasonore, tels que ceux commercialisés par la société Solarton Mobrey (MSM 400, marques déposées) ;
- capteur acoustique avec analyse du bruit produit par les particules solides heurtant la paroi de la tuyauterie, tel que ceux commercialisés par la société Roxar (SAM 400-TC, marques déposées). On note que dans le cas d'utilisation de densimètre ou de capteur acoustique, l'installation comporte également un moyen, non représenté sur la figure, de mesure du débit transitant dans le circuit équipé du densimètre à ultrasons.
Les capteurs du type mentionné précédemment permettent l'obtention de résultats satisfaisants et ont été sélectionnés, notamment compte tenu de la nature du mélange de boues et de sable, avec des variations de la concentration de boue entre 0 et 20g/l, et des variations de la concentration de sable entre 0 et 600g/l, une série de tests ayant été effectuée sur divers types de capteurs. Les tests effectués sur différents capteurs ont notamment montré que les capteurs basés sur l'absorption infrarouge fonctionnent mais ne s'avèrent pas suffisamment fiables, notamment à des fortes concentrations de sable (concentrations supérieures à 150 g/1 pour certains capteurs IR, à 400g/l pour d'autres), ainsi que les capteurs basés sur l'absorption des micro-ondes qui fonctionnent également mais qui sont chers, mal adaptés aux gros diamètres et basses températures, ainsi qu'au fortes concentrations de microsable.
Les tests effectués pour des gammes de concentration de sable (diamètre effectif 85 micro-mètres, et plus généralement diamètre moyen compris entre 60 micromètres et 300 micromètres) conformes aux concentrations usuelles dans ce type d'ouvrage et comprises entre 0,001 et 600 grammes par litre, et pour des températures comprises entre 0 et 800C, ont mis en évidence les performances suivantes :
- avec les capteurs acoustiques et analyse de bruit : mise en place simple et rapide (moins de 15 minutes, y compris sur des tuyauteries de grand diamètre), et réponse rapide aux événements ; avec les capteurs à ultrasons : on obtient une bonne précision comparée aux mesures directes (2%), une excellente fiabilité, la possibilité d'installation sur des tuyauterie de grand diamètre (300mm et plus), une grande facilité d'entretien, ceci à un prix raisonnable et avec perte de charge induite minimale ; avec les capteurs à effet Coriolis : on obtient une excellente précision comparée aux mesures directes (0.15%), et une excellente fiabilité ; une grande facilité d'entretien, prix important, perte de charge -induite par la taille de tuyauterie limitée- restant acceptable. Ce type de capteurs contrairement à tous les autres, mesure non seulement une concentration en microsable (lest) mais aussi son flux (massique). Ceci présente un énorme avantage sur les autres types de capteurs (ultrasons, acoustique, etc..) car il n'y a pas besoin de rajouter une mesure de débit sur la boucle de recirculation, ou bien rentrer (programmer) une valeur (design) du débit dans l'automate de pilotage pour obtenir le flux massique.
Dans une variante préférée, la mesure d'un paramètre corrélé à la concentration en lest est réalisée par absorption d'ultrasons. Cette mesure est calibrée par échantillonnage pour être corrélée avec la concentration en lest en circulation dans la tuyauterie. Des valeurs seuils de concentration sont définies par les opérateurs. Les données du capteur 11, 1 Ibis sont transférées à des moyens de traitement 100 en vue d'afficher la concentration calculée en lest et de comparer les données du capteur avec les valeurs seuils de telle sorte que le dépassement de ces seuils dans l'un ou l'autre sens entraîne le fonctionnement de l'une quelconque, ou de toute combinaison, des actions suivantes : déclenchement d'une alarme de niveau haut ou de niveau bas de concentration, ; arrêt de l'unité de floculation décantation à floc lesté ; démarrage/arrêt, ou changement de vitesse de rotation de la pompe de refoulement 10, lObis ; augmentation diminution de vitesse de rotation du racleur 12 éventuellement présent en fond de cuve de décantation 5 ; évaluation de la perte instantanée en lest à partir de la valeur de la pente de la courbe de concentration en lest en fonction du temps - injection 14 à partir d'un stockage 13 d'une quantité donnée de lest, destinée à compenser les pertes en lest constatées par la mesure.
La figure 2 correspond au second mode de réalisation, avec un capteur 11 directement immergé dans ou en sortie de la zone de floculation, en amont de la zone de décantation.
Lors de la réalisation des essais, la sonde utilisée était une sonde Infra- Rouge Solitax sc-tsline (marque déposée), commercialisée par Hach-Lange, et permettant de mesurer la concentration des matières solides en suspension dans la gamme de concentration 0.001 à 50g/l, c'est à dire bien adaptée aux concentrations usuelles dans la zone de floculation (0.5 à 15 g/1 de sable), plus faibles que dans le circuit de recirculation du lest.
La sonde était installée juste après le mur déversoir en sortie du bac de floculation, à 40 cm de profondeur, approximativement au milieu du déversoir dans le sens horizontal.
Pendant la période d'essais, les écarts de mesure entre la sonde et les moyens de mesure manuels testés ont été compris entre 0.4 et 5.8%.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de traitement d'eau par floculation/décantation comprenant des étapes d'injection et de recirculation d'un lest, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de mesure en continu de la concentration dudit lest et une étape de comparaison de ladite mesure avec des valeurs de référence.
2. Installation de traitement d'eau pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1, comprenant :
- au moins une zone de floculation (4) pourvue de moyens d'amenée (3) d'un lest et de moyens d'agitation ;
- au moins une zone de décantation (5) pourvue d'une zone de récupération (51) d'un mélange de boues et de lest et de moyens d'évacuation d'eau clarifiée (6) ;
- des moyens de recirculation (7), (7bis), dudit lest en mélange avec lesdites boues et/ou séparé desdites boues, vers des moyens de réinjection de l'essentiel dudit lest recirculé dans et/ou en amont de ladite zone de floculation (4), caractérisée en ce qu'elle inclut au moins un capteur (11) de mesures d'un paramètre corrélé à la concentration dudit lest, ledit capteur étant situé dans une zone de ladite installation dans laquelle ledit lest est en circulation continue.
3. Installation de traitement d'eau selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit ou lesdits capteurs sont situés sur lesdits moyens de recirculation.
4. Installation de traitement d'eau selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit ou lesdits capteurs immergés dans ladite zone de floculation et/ou en sortie de celle-ci.
5. Installation de traitement d'eau selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que ledit capteur (11) est un capteur débimètre massique à effet Coriolis.
6. Installation de traitement d'eau selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que ledit capteur (11) est un capteur à ultrasons.
7. Installation de traitement d'eau selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que ledit capteur (11) est un capteur acoustique avec analyse de bruit ;
8. Installation de traitement d'eau selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisée en ce que lesdits moyens de recirculation (7) comprennent des moyens de séparation boues/lest (8) situés en amont de ladite zone de floculation (4).
9. Installation de traitement d'eau selon la revendication 8, caractérisée en ce que lesdits moyens de séparation boues/lest (8) comprennent au moins un hydrocyclone.
10. Installation de traitement d'eau selon la revendication 9, caractérisée en ce que ledit capteur (11) est situé sur lesdits moyens de recirculation (7) en amont dudit hydrocyclone.
11. Installation de traitement d'eau selon la revendication 10, caractérisée en ce que ledit capteur (11) est situé sur lesdits moyens de recirculation (7) en sousverse (3) dudit hydrocyclone.
12. Installation de traitement d'eau selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisée en ce que lesdits moyens de recirculation (7bis) sont prévus pour recirculer ledit lest en mélange avec lesdites boues jusqu'à ladite zone de floculation (4).
13. Installation de traitement d'eau selon la revendication 4, caractérisée en ce que ledit capteur (11) est un capteur à absorption d' infra-rouge.
14. Installation de traitement d'eau selon l'une quelconque des revendications 2 à 13, caractérisée en ce que ledit lest est constitué par du sable fin dont les particules présentent un diamètre moyen compris entre environ 60 micromètres et environ 300 micromètres.
15. Installation de traitement d'eau selon l'une quelconque des revendications 2 à 14, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de traitement de données (100) issues dudit ou desdits capteurs (11) incluant des moyens de comparaison desdites données avec des seuils prédéterminés.
16. Installation de traitement d'eau selon la revendication 15, caractérisée en ce que lesdits moyens de comparaison sont couplés à un groupe moto-pompe (10), (lObis) de ladite zone de récupération (51) de façon à enclencher/stopper ledit groupe moto-pompe (10), (lObis) en fonction de ladite comparaison desdites données avec lesdits seuils.
17. Installation de traitement d'eau selon l'une des revendications 15 et 16, caractérisée en ce que lesdits moyens de comparaison sont couplés à une alarme susceptible d'être déclenchée en fonction de ladite comparaison desdites donnés avec lesdits seuils.
18. Installation de traitement d'eau selon l'une quelconque des revendications 15 à 17, caractérisée en ce que lesdits moyens de comparaison sont couplés à un moyen d'injection (14) d'un appoint en lest susceptible d'être activé/désactivé en fonction de ladite comparaison desdites données avec lesdits seuils.
19. Installation de traitement d'eau selon l'une quelconque des revendications 15 à 18, caractérisée en ce que lesdits moyens de comparaison sont couplés à ladite zone de floculation (4) de façon à stopper/autoriser le fonctionnement de celle-ci.
20. Installation de traitement d'eau selon l'une quelconque des revendications 15 à 19, caractérisée en ce que lesdits moyens de traitement de données (100) sont couplés à au moins un moyen d'affichage de la concentration calculée en lest pour au moins un point de l'installation.
21. Installation de traitement d'eau selon l'une quelconque des revendications 15 à 20, caractérisée en ce que lesdits moyens de traitement de données (100) comprennent des moyens de calcul de la perte en lest à partir d'une courbe représentant la concentration en lest en fonction du temps.
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