Disponible à tout moment, il suffit de tourner le robinet pour que l'eau s'écoule sans effort dans votre cuvette, que ce soit pour boire, cuisiner ou se baigner. Ce simple filet d'eau est suffisamment abondant pour être considéré comme sûr à utiliser sans autre traitement, que ce soit l'ébullition ou la filtration. Mais avez-vous déjà réfléchi à la manière dont ce flux d'eau parvient jusqu'à votre maison ?
Les lacs, les rivières et les aquifères souterrains contiennent de l'eau à l'état brut, ce qui peut sembler attrayant au départ, mais qui est loin d'être propre à la consommation humaine ou au retour à la nature, à moins qu'elle ne subisse des procédures de traitement. C'est là que les stations d'épuration assurent le maintien de la santé des citoyens, tout en étant en mesure de protéger la région. Elles sont donc d'une importance capitale en matière de santé publique et de protection de l'environnement.
Introduction aux procédés des stations d'épuration
Une station d'épuration est une installation raffinée où l'eau est soumise à divers processus visant à éliminer les contaminants afin de la rendre propre à l'utilisation. Pour l'eau potable, le produit final doit être potable, c'est-à-dire propre à la consommation. Dans le cas des eaux usées, l'objectif est de rendre l'eau utilisée par les ménages, les entreprises et les industries suffisamment propre pour qu'elle puisse être rejetée en toute sécurité dans les rivières, les lacs ou les océans, réduisant ainsi de manière significative tout dommage potentiel pour l'environnement. Même si ces étapes concernant la technologie utilisée dépendent de la qualité de la source d'eau, le principe de base reste constant.
Ces systèmes comprennent des systèmes complexes et interdépendants de réservoirs, de canalisations, de dispositifs de filtrage, de dispositifs de dosage de produits chimiques, de pompes et de systèmes de contrôle. L'accomplissement de chaque étape dépend de l'équilibre précis du débit d'eau, du dosage des produits chimiques, des réactions et des temps de filtration. Tous ces éléments concourent à un objectif unique d'équilibre sans dysfonctionnement de toutes les parties.
Étape 1 : Explication de la coagulation et de la floculation
L'une des premières étapes du traitement de l'eau brute consiste généralement à s'occuper des petites particules qui ne peuvent pas se déposer d'elles-mêmes. Il s'agit de la coagulation et de la floculation.
Imaginez une eau non traitée qui contient des formes miniatures de terre et de matières organiques en suspension. Ces particules portent souvent une légère charge électrique négative qui les fait se repousser les unes les autres et rester en suspension. Dans le traitement de l'eau, c'est l'ajout de coagulants, tels que des sels ayant une charge électrique positive comme le sulfate d'aluminium (alun), qui transforme l'eau. Ces coagulants neutralisent les charges négatives des particules afin qu'elles puissent précipiter ensemble.
Après avoir ralenti la vitesse de mélange pour éviter que les flocs ne se désagrègent et que le jade ne se produise, il est possible de générer des agglomérats mous suffisamment grands pour être distingués à l'œil nu. Ces agglomérats, appelés "flocs", peuvent être facilement éliminés lors de la filtration ou d'autres processus de lavage induits. Des conditions optimales pour un ajout efficace de coagulant et un contrôle fiable du mélange aboutissent à la formation d'agglomérats solides qui sont facilement récupérables à des stades ultérieurs.
Étape 2 : Sédimentation pour l'élimination des solides
Après la formation du floc, les entrailles de l'équipement de traitement de l'eau effectuent de légers mouvements saccadés, ce qui entraîne un léger mouvement de remous permettant la sédimentation, également connue sous le nom de clarification ; c'est l'étape idéale pour se débarrasser de l'excès d'eau.
L'eau contenant les flocs est dirigée vers de grands bassins de sédimentation tranquilles. Les flocs bénéficient alors des avantages de la gravité. Les flocs étant plus denses que l'eau qui les entoure, ils descendent progressivement au fond de la cuve, s'accumulant en une couche de boue. Au sommet se trouve l'eau contenant beaucoup moins d'impuretés, appelée surnageant, qui s'écoule hors du réservoir et passe à l'étape suivante du traitement.
La sédimentation complète de manière transparente la majeure partie de la turbidité de la masse d'eau et de la charge de solides en suspension. Les boues qui reposent à la surface du fond sont périodiquement extraites du bassin pour être raffinées ou mises en décharge. Ce transfert de l'eau surnageante vers le bassin suivant tout en contrôlant l'élimination des boues nécessite des méthodes précises et déconnectées pour gérer l'écoulement des fluides sans perturber le processus de décantation ni créer de blocages. L'efficacité de l'élimination des solides dépend du contrôle optimal de l'eau entrant et sortant de ces réservoirs.
Étape 3 : Filtration pour garantir la clarté de l'eau
Certaines particules minuscules et certains micro-organismes restent présents après la sédimentation. La filtration éliminera efficacement ces impuretés, garantissant ainsi une eau aussi propre et claire que possible.
Un filtre est une barrière composée de plusieurs matériaux à travers laquelle l'eau est filtrée. Les types de filtration les plus courants sont les suivants
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Filtration sur membrane : Elle utilise des membranes semi-perméables dotées de minuscules trous appelés pores pour filtrer l'eau. Il s'agit de la microfiltration (MF), de l'ultrafiltration (UF), de la nanofiltration (NF) et de l'osmose inverse (RO). Chacune de ces méthodes élimine les particules plus petites, les agents pathogènes, les solides dissous et même les ions. Parmi toutes les méthodes, la filtration membranaire est la technologie la plus avancée pour obtenir une eau extrêmement pure.
Lorsque l'eau est filtrée, les particules en suspension et les micro-organismes sont retenus dans le média filtrant ainsi qu'à la surface des membranes. Les filtres peuvent être nettoyés, mais seulement après l'accumulation. Les filtres sont nettoyés par lavage à contre-courant, c'est-à-dire que l'eau propre est pompée à contre-courant à travers un filtre pour éliminer les matières accumulées, puis elle est traitée ou éliminée.
Le contrôle de la circulation peut être défini comme le contrôle des voies de circulation de l'eau, ce qui est essentiel au cours du processus de filtration. L'eau doit être dirigée à travers certains lits de filtration, certains débits doivent être maintenus, les cycles de lavage à contre-courant doivent être lancés et les unités doivent être fermées pour l'entretien. Toutes ces activités nécessitent un contrôle de l'eau, et sans un contrôle précis, les systèmes de filtration ne peuvent pas fonctionner de manière fiable ou efficace.
Étape 4 : Désinfection pour une eau potable sûre
Pour garantir la salubrité de l'eau potable, de nombreuses étapes sont nécessaires, mais la plus critique est sans doute la désinfection. Bien que la filtration soit efficace, des menaces telles que les virus, les parasites et les bactéries peuvent rester présentes. Ces micro-organismes constituent une menace sérieuse pour la santé s'ils sont actifs, c'est pourquoi on utilise la désinfection, conçue spécifiquement pour les neutraliser et les tuer.
| Méthode de désinfection |
Principe |
Avantages |
Inconvénients |
Notes |
| Chloration |
Oxydation chimique |
Efficace, relativement peu coûteux, il laisse une protection résiduelle dans les canalisations. |
Peut former des sous-produits de désinfection (SPD), des problèmes de goût et d'odeur, nécessite une manipulation prudente. |
Le plus utilisé au niveau mondial. |
| Désinfection par UV |
Physique (rayonnement UV) |
Efficace contre une large gamme de pathogènes, sans résidus chimiques, sans DBP |
Pas de protection résiduelle dans les tuyaux, la turbidité peut réduire l'efficacité |
Souvent utilisé en association avec le chlore pour une protection résiduelle. |
| Ozonation |
Oxydation chimique (ozone) |
Désinfectant très puissant, efficace contre les agents pathogènes résistants au chlore, réduit le goût et l'odeur. |
Pas de protection résiduelle, coût élevé, demi-vie courte, nécessité d'une production sur site |
Souvent utilisé comme désinfectant primaire, suivi d'une chloration pour obtenir un effet résiduel. |
La désinfection peut être effectuée par différentes méthodes, qui sont déterminées par la source d'eau ainsi que par la réglementation en matière de coûts. La combinaison de plusieurs méthodes est fréquente lors de la désinfection.
Quelle que soit la méthode utilisée, une désinfection efficace exige un contrôle méticuleux, soit de la dose de désinfectant appliquée dans les méthodes chimiques, soit du temps de contact de l'eau avec le désinfectant dans les autres méthodes. Un temps de contact très court, associé à une quantité insuffisante de désinfectant, permettra la survie de certains agents pathogènes, tandis qu'une quantité excessive de désinfectant chimique entraînera des problèmes de goût et d'odeur, ainsi que d'autres sous-produits nocifs. Pour la sécurité microbienne, l'eau provenant de l'usine doit être sûre, l'eau chimiquement sûre doit être exempte de micro-organismes et il convient donc de contrôler le débit dans l'unité de désinfection, ainsi que l'ajout de produits chimiques. Ce degré de précision repose sur des systèmes de contrôle solides et rapides.
Le rôle crucial des vannes dans le traitement de l'eau
Au cours des différentes étapes du traitement de l'eau dans une station, y compris le prétraitement, le traitement avancé, l'ajout de produits chimiques, la filtration, la désinfection et la distribution, l'électricité joue un rôle important et constitue la principale source d'énergie. En outre, les pompes sont également alimentées par l'électricité. Les vannes sont un composant qui n'a souvent pas reçu l'attention nécessaire, mais qui joue un rôle important dans le contrôle des flux d'eau, car elles contrôlent et gèrent l'écoulement de l'eau. Les vannes sont des outils obsolètes qui contrôlent et gèrent les flux d'eau, de produits chimiques, d'air et même de boues à l'intérieur d'une usine de canalisation complexe.
Les différentes fonctions des valves :
| Fonction de la vanne |
Description |
Importance dans le traitement de l'eau |
| On/Off (Isolation) |
Démarrage ou arrêt complet de l'écoulement pour isoler des sections de conduites ou d'équipements. |
Indispensable pour l'entretien, les réparations, la dérivation du système et l'isolation des sections pour le nettoyage ou l'inspection. |
| Régulation du débit |
Contrôle de la quantité de fluide passant par la valve. |
Indispensable pour maintenir des débits optimaux dans les processus de traitement (par exemple, filtration, temps de contact), un dosage précis des produits chimiques et un contrôle de la pression. |
| Contrôle directionnel |
Changement de la voie d'écoulement des fluides entre différents tuyaux ou processus. |
Nécessaire pour diriger l'eau à travers différentes unités de filtration, gérer les cycles de lavage à contre-courant ou réacheminer le flux pendant l'entretien. |
| Contrôle de la pression |
Régulation de la pression dans le système. |
Important pour protéger l'équipement, assurer un débit constant et optimiser les performances du processus. |
| Sécurité/Protection |
Empêcher les retours d'eau, soulager la pression excessive ou agir comme des verrouillages de sécurité. |
Protège contre la contamination par refoulement, protège l'équipement contre la surpression et assure des séquences opérationnelles sûres. |
Le rôle des vannes automatisées dans les stations d'épuration (équipées d'actionneurs électriques, pneumatiques ou hydrauliques) est de la plus haute importance. Les usines étant de plus en plus modernisées et automatisées afin d'améliorer l'efficacité, de réduire les coûts d'exploitation et d'accroître la fiabilité, les vannes d'eau doivent fonctionner à un niveau plus élevé. Les systèmes SCADA sont capables de contrôler à distance et les vannes automatisées répondent instantanément aux signaux d'ajustement du débit, de commutation des voies ou d'isolation des sections, surveillant et optimisant l'ensemble du processus de traitement de l'eau en temps réel.
La qualité et la fiabilité des solutions de vannes revêtent une importance majeure à cette fin. Une vanne qui ne fonctionne pas correctement peut entraîner un traitement inadéquat, une utilisation excessive de produits chimiques, des dommages à l'équipement et à la sécurité de l'eau traitée. Ces vannes pour le traitement de l'eau nécessitent des matériaux très spécifiques tels que la résistance à la corrosion, un contrôle précis du dosage des produits chimiques et une automatisation poussée pour garantir la fiabilité.
Connaissant ces exigences sévères de diverses industries, notamment le traitement de l'eau, le traitement chimique et la production d'énergie, Vincer s'est établi dans les solutions de vannes automatisées depuis 2010. Afin de servir, nous avons conçu une gamme complète de vannes automatisées, y compris des vannes à bille électriques, des vannes papillon électriques, des vannes à guillotine électriques et des vannes de contrôle pour répondre aux spécifications rigoureuses des usines de traitement de l'eau dans le monde entier.
Parce que nous mettons l'accent sur l'automatisation, nos vannes sont conçues pour fonctionner de manière fiable dans chaque système de contrôle intégré. Nos vannes sont fabriquées à partir de matières premières de haute qualité et d'éléments d'étanchéité importés. Nous garantissons qu'elles résistent aux milieux difficiles et souvent corrosifs rencontrés dans le traitement de l'eau, tout en conservant une excellente résistance à l'usure, une tolérance aux températures élevées et une durée de vie prolongée.
Vincer répond à différents besoins, qu'il s'agisse d'un robinet-vanne électrique robuste pour isoler des conduites de grand diamètre, d'un robinet à boisseau sphérique électrique précis pour l'injection de produits chimiques, ou d'une vanne de régulation modulante pour ajuster les points de consigne en fonction des informations en temps réel fournies par les capteurs.
Traitement des eaux usées : Une vue d'ensemble
Cet article est centré sur les principaux aspects de l'eau potable, mais il est nécessaire de changer de vitesse et de se concentrer sur le traitement des eaux usées pendant un moment. Le traitement concerne les eaux usées provenant des ménages, des établissements commerciaux et même des installations industrielles, où la concentration de polluants est nettement supérieure à celle de l'eau brute. L'objectif est ici de s'assurer que l'eau est traitée à un niveau tel que lorsqu'elle est rejetée dans la nature, elle ne cause aucun dommage.
Bien que les approches diffèrent en matière de traitement des eaux usées, elles semblent toujours s'articuler autour des mêmes principes fondamentaux, en mettant l'accent sur la décomposition biologique des déchets. En général, les étapes sont les suivantes : le traitement préliminaire qui comprend le filtrage et le dessablage, le traitement primaire qui implique la sédimentation, le traitement secondaire qui comprend des processus biologiques tels que les boues activées ou les filtres à ruissellement suivis d'une sédimentation secondaire et, si nécessaire, le traitement tertiaire qui comprend la désinfection ainsi qu'une filtration avancée et l'épuisement des nutriments. En outre, le traitement des boues est également l'un des principaux composants des stations d'épuration des eaux usées.
Tout comme les usines de production d'eau potable, les vannes sont un élément indispensable du système dans les stations d'épuration des eaux usées. Elles gèrent l'afflux d'eaux usées, contrôlent les processus d'aération (l'air permet une meilleure décomposition des matières dans le traitement biologique), contrôlent le flux de boues entre les réservoirs, contrôlent le flux à travers les différentes unités de traitement et contrôlent le flux d'effluents traités. En outre, la nature grossière des eaux usées, comme les gaz corrosifs, rend difficile le contrôle de la conception et des matériaux des vannes. Pour un bon fonctionnement du système, les infrastructures d'assainissement doivent fonctionner de manière sûre, conforme et efficace, ce qui rend essentielle l'utilisation de solutions de vannes automatisées fiables. La gamme de vannes industrielles de Vincer, conçue pour des conditions difficiles et un contrôle précis, est également bien adaptée aux défis des applications de traitement des eaux usées.
Conclusion : L'importance de l'eau propre
Les stations d'épuration constituent l'une des merveilles de l'ingénierie moderne, l'eau subissant une myriade d'étapes différentes, chacune nécessitant des prouesses scientifiques pour aboutir à un produit final. Ce n'est qu'après avoir été rincée par des produits chimiques et neutralisée par des agents biologiques que l'eau peut répondre aux normes de sécurité imposées par une installation de traitement.
Outre la conception technique approfondie du matériel et des logiciels, il existe encore tout un écosystème au sein de l'installation. Il y a des superviseurs, des serveurs et des aides chimiques pour la séparation et, bien sûr, des administrateurs. Les vannes de contrôle automatisées jouent le rôle d'un marionnettiste qui fait couler l'énergie vitale de l'usine, en commandant l'équilibre entre la pression et la température, ce qui, sans elles, provoquerait une catastrophe pour les unités de maintenance des systèmes stables, directs et indirects.
L'accès à l'eau potable est un besoin humain fondamental et une pierre angulaire de la santé publique et de la durabilité environnementale. Comprendre le fonctionnement des usines de traitement de l'eau permet de mieux apprécier ce service vital et les technologies, telles que les vannes d'automatisation avancées, qui le rendent possible, assurant ainsi la disponibilité continue d'une eau salubre pour les communautés du monde entier.
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