Réduction des rejets du décanteur de tubes : comment un tuyau gravitaire DN200 a réduit les déchets de nettoyage de 406 M³ et éliminé le débordement du réservoir

Tous les deux mois, l'usine de traitement d'eau de phase III de CNOOC Fudao arrête un décanteur tubulaire pour le nettoyer. L'opération dure 4 heures. Il décharge1,500 m³de mélange boues-eau dans le réservoir de collecte des boues. Le char n’a jamais été conçu pour ce genre de poussée. Une fois le cycle de nettoyage terminé, le niveau du réservoir est dangereusement élevé, le décanteur en ligne ne peut pas évacuer les boues normalement et le système de traitement des boues brûle des produits chimiques et de l'électricité juste pour suivre le rythme. La solution n'était pas un réservoir plus grand ou une pompe plus grande -, c'était un tuyau, une différence d'élévation de 4,3 mètres et la gravité.

1. LE PROBLÈME : UNE CRISE DE CAPACITÉ TOUS LES DEUX MOIS

La station de traitement d'eau de phase III exploite deux trains de traitement indépendants, chacun utilisant un décanteur tubulaire à contre-courant pour la sédimentation. Un système de traitement des boues partagé gère le rejet des boues des trois phases de l’usine. Le système est construit autour de deux réservoirs de collecte des boues, chacun d'un volume effectif de1,500 m³, pour un total combiné de3,000 m³.

La conception originale supposait un afflux quotidien gérable : 1 200 m³/j de rejet normal de boues provenant de trois décanteurs à tubes, plus 300 m³/j de filtrat provenant du filtre-presse. Mais lors d’un événement de nettoyage, la réalité est bien différente. Comme le montre le tableau 1, le débit total entrant dans le réservoir de collecte des boues augmente jusqu'à3,329.3 m³/d- dépassant la capacité effective de conception de3 029,3 m³/j par 300 m³/j.

Les conséquences se font rapidement sentir : le niveau de liquide du réservoir de collecte atteint un niveau proche du-débordement, le décanteur tubulaire en ligne perd sa capacité normale d'évacuation des boues car il n'y a pas de capacité de réservoir vide pour la recevoir, et le système de traitement des boues - conçu pour un fonctionnement en régime permanent- - doit fonctionner pendant des heures prolongées. Plus de produits chimiques. Plus d'électricité. Plus de travail. Tout cela parce que l'eau claire qui n'avait pas besoin d'être traitée était envoyée vers le système de traitement des boues.

2. COMPRENDRE LES ZONES DES TUBES - ET OÙ SE TROUVE L'EAU CLAIRE

Le décanteur tubulaire est construit sur le principe du réservoir peu profond- : en empilant des modules de tubes inclinés dans la zone de sédimentation, il multiplie la zone de décantation efficace, réduit le rayon hydraulique et favorise l'écoulement laminaire -, ce qui améliore considérablement la séparation des solides dans un encombrement réduit.

Fonctionnellement, le réservoir est divisé en quatre zones verticales. Pour chaque chaîne de traitement Phase III (dimensions intérieures : 8,8 m de largeur × 22,0 m de longueur × 7,9 m de profondeur effective), les hauteurs et volumes de zone sont :

Voici le constat critique : la zone d’eau claire tient406,56 m³ - sur 26 % du volume total du réservoir- et cette eau est déjà traitée. Sa turbidité est inférieure à 10 mg/L. La turbidité de conception de l'eau brute de l'usine est de 30 mg/L. Pourtant, lors de la procédure de vidange et de nettoyage, tout ce volume d'eau propre était mélangé à des boues et envoyé vers le réservoir de collecte pour retraitement-. C’était de l’eau propre qui payait le prix de l’eau sale.

3. LA PROCÉDURE DE NETTOYAGE STANDARD - ET POURQUOI ELLE SURCHARGE LE SYSTÈME

Les décanteurs tubulaires accumulent les boues à l’intérieur et au-dessus des modules tubulaires pendant le fonctionnement. Si rien n'est fait, cette accumulation obstrue l'écoulement à travers les tubes, dégrade la qualité de l'eau décantée et peut même provoquer une pression excessive conduisant à l'effondrement du module de tube. La vidange et le nettoyage périodiques ne sont pas-négociables.

La procédure standard suit quatre étapes : ouvrez les vannes de vidange inférieures, abaissez le niveau d'eau en dessous de la zone des tubes, puis utilisez de l'eau anti-incendie sous pression-pour rincer les modules de tubes par le haut jusqu'à ce que les boues accumulées soient délogeées. Arrêter le rinçage, maintenir les vannes de vidange complètement ouvertes pour évacuer les eaux et les boues des zones de distribution et d'accumulation, et fermer les vannes.

Le problème est quechaque zone s'écoule dans le bac de récupération des boues. La zone d'eau claire - 406 m³ d'eau traitée - se mélange aux eaux chargées de boues- provenant du tube et des zones d'accumulation. Tout cela se dirige vers le réservoir de collecte. La majeure partie est finalement séparée et renvoyée dans le réservoir d'eau brute de toute façon - mais seulement après avoir traversé l'épaississeur, le filtre-presse et deux ensembles de pompes de relevage. L’eau claire fait sans raison un long et coûteux détour par le système de traitement des boues.

4. LE CONTRÔLE DE FAISABILITÉ : TROIS RAISONS DES TRAVAUX DE DÉRIVATION PAR GRAVITÉ

Le concept de rénovation est simple : au lieu d'envoyer les 406 m³ de la zone d'eau claire dans le système de traitement des boues, il faut les renvoyer directement vers le réservoir d'eau brute. Trois conditions doivent être remplies pour que cela fonctionne :

Condition 1 - Compatibilité avec la qualité de l'eau.La turbidité de la zone d'eau claire est inférieure à 10 mg/L. La turbidité de conception de l'eau brute de l'usine est inférieure à 30 mg/L. L'eau claire esten fait plus propre que l'eau de la rivière entrant dans l'usine. La recycler sous forme d’eau brute est parfaitement acceptable.

Condition 2 - Tête à gravité.L'élévation inférieure de la zone d'eau claire est+5.8 m. Le niveau d'eau maximum de conception du réservoir d'eau brute est+1.5 m. C'est un4,3 mètres de dénivelé. Aucune pompe nécessaire. La gravité fait le travail.

Condition 3 - Évitement des coûts.Dans le cadre de la disposition existante, l'eau claire est pompée deux fois (pompe du réservoir de collecte + pompe du réservoir de retour), dosée en PAM et décantée dans un réservoir à flux radial - - avant de retourner dans le réservoir d'eau brute. Un tuyau gravitaire contourne chacune de ces étapes. L’électricité, les produits chimiques et la durée de fonctionnement des équipements diminuent tous.

5. LE SCHÉMA DE TUYAUTERIE : DN200, DEUX BASSIN, UN TUYAU CHACUN

Le décanteur tubulaire se compose d'un bassin est et d'un bassin ouest partageant une cloison de séparation commune. Une ligne de dérivation gravitationnelle distincte a été conçue pour chacun.

Après avoir calculé la résistance à l'écoulement gravitaire en fonction de la longueur du pipeline, des raccords, du matériau, de la différence d'élévation et du débit requis,Tuyau en acier au carbone DN200 mma été retenu pour les deux bassins. Le diamètre du tuyau est critique : trop petit et le débit de dérivation est trop lent pour être pratique ; trop grande et l'ouverture de la paroi du réservoir crée un risque structurel inutile.

La position d’admission est tout aussi importante. Trop proche de la zone des tubes, la vitesse d'admission pourrait aspirer les boues hors des tubes. La conception place l'admissionverticalement à 0,2 m au-dessus du fond de la zone d'eau claire(0,2 m au-dessus du sommet de la zone de décantation des tubes) - suffisamment près pour drainer efficacement, suffisamment loin pour éviter de perturber les tubes.

Chaque pipeline s'étend de son point de prise d'eau à travers le mur du décanteur jusqu'au canal de tamis à barres de prise d'eau brute de l'usine de phase III. Des supports de tuyaux sécurisent le cheminement et unvanne de régulation de débit et vanne à vannesont installés à proximité du canal du tamis à barres. Le robinet-vanne assure une fermeture positive pendant le fonctionnement normal, empêchant ainsi un reflux involontaire. La vanne de régulation de débit régule le taux de dérivation pour éviter d'aspirer les boues des tubes ou de surcharger le réservoir d'eau brute.

6. RÉSULTATS MESURÉS

Après la rénovation, les chiffres racontaient une histoire claire. Lors des événements de nettoyage, les eaux de boues-déchargées du décanteur tubulaire sont tombées de1 529,3 m³/j à 1 122,8 m³/j. Le débit total entrant dans le réservoir de collecte des boues a diminué de3 329,3 m³/j à 2 922,8 m³/j- désormais confortablement en dessous de la limite de conception de 3 029,3 m³/j.

Le risque de débordement a été éliminé. Le décanteur tubulaire en ligne a retrouvé une capacité normale d’évacuation des boues. Et le système de traitement des boues n'avait plus besoin de traiter 406 m³ d'eau déjà-propre à chaque cycle de nettoyage.

Les aspects économiques, bien que modestes, méritent d’être soulignés. Le décanteur tubulaire est nettoyé six fois par an, chaque cycle renvoyant 406,5 m³ d'eau claire directement dans le réservoir d'eau brute - soit un total annuel de2,439 m³de charge d’eaux usées évitée. Sur la base de la consommation du système de traitement des boues en poudre de PAM (~10 g/m³ à 25 RMB/kg) et de l'électricité consommée par la pompe de relevage du réservoir de collecte (15 kW, 50 m³/h) et la pompe du réservoir de retour (22 kW, 150 m³/h) à un débit industriel de 0,9 RMB/kWh :

Les économies directes de 1 591 RMB/an sont secondaires par rapport au bénéfice opérationnel : un réservoir de collecte des boues qui ne risque plus de déborder, un système de traitement des boues qui fonctionne dans son enveloppe de conception et une procédure de nettoyage qui ne perturbe plus le reste de l'usine.

PRINCIPAUX À RETENIR

1.Si la zone d’eau claire de votre décanteur contient de l’eau traitée, elle ne doit pas être acheminée vers le système de traitement des boues. Un retour direct au réservoir d'eau brute élimine la double-manipulation.

2.Un dénivelé de 4,3 m est largement suffisant pour un écoulement gravitaire. Avant d’ajouter des pompes, vérifiez si les élévations du réservoir vous donnent déjà ce dont vous avez besoin.

3.La position d’admission est importante. Placer la prise d'eau à 0,2 m au-dessus du sommet de la zone de tubes empêche le flux de dérivation d'extraire les boues des tubes - suffisamment près pour pouvoir s'écouler, suffisamment loin pour éviter toute perturbation.

4.Le dimensionnement des tuyaux nécessite un calcul de résistance à l'écoulement gravitaire - et non une règle empirique. Le DN200 convenait à cette installation ; Le diamètre du tuyau de votre usine dépend de votre dénivelé spécifique, de la longueur du tuyau et du débit requis.

5.Une vanne à vanne pour une fermeture positive et une vanne de régulation de débit pour la régulation du débit constituent la configuration minimale de la vanne. Sans les deux, vous risquez soit un reflux en fonctionnement normal, soit des effets de succion lors du détournement.