Brevet FR2432482A1 — publié le 19800229

La présente invention concerne le contrôle du fonctionnement des installations de clarification des liquides, notamment dans le cas où le processus de traitement comporte une étape de coagulaation-floculation. On sait que, dans les opérations de clarification des liquides contenant en suspension des particules trop petites pour être filtrées ou décantées, il est en général nécessaire de prévoir une étape de coagulation-floculation au moyen d'un réactif approprié, mais qu'il n'est général pas possible de prévoir le meilleur mode de traitement à envisager, si l'on part des seules caractéristiques analytiques accessibles du liquide. Ainsi, notamment, il n'est pas possible de prévoir la dose exacte du coagulant, et si les caractéristiques de turbidité colloïdale du liquide changent au cours d'un traitement continu,la dose de réactif risque de cesser d'etre appropriée et tout le traitement se trouve compromis. Les moyens destinésà surmonter cette difficulté sont actuellement les suivants - le contrôle du liquide traité : une anomalie n'étant constatée qu a postériori, il faut en général, pour rétablir les condi tions optimales du traitement un délai de 4 à 5 heures, pendant lesquelles l'anomalie subsiste. - des essais sur le liquide avant traitement : il s'agit là d'es sais en laboratoire, qui, pour assurer une fiabilité totale, doivent être poursuivis 24 heures sur 24 par un dispositif automatique. Les difficultés techniques sont telles que ce procédé n'a jamais donné satisfaction. - la reproduction en continu du traitement sur un petit débit en tentant d'anticiper le résultat par l'accélération des phénomènes : un tel dispositif peut tout au plus indiquer une anomalie dans le traitement, sans dire si cette anomalie pro vient d'un excès ou d'un défaut de coagulant . En outre, un taux insuffisant ou excessif n'est décelé comme incorrect que s'il s'éloigne sensiblement du taux optimum. L'invention vise un nouveau procédé permettant à la fois de surveiller constamment si le taux de coagulant est correct et en cas d'incorrection, de déceler le sens de l'anomalie, et ce ,même pour une variation faible autour du taux optimum. A cet effet, ce procédé consiste à prélever une très faible partie du débit d'eau brute à traiter, à lui ajou ter en continu un taux de coagulant légèrement sous-dosé par rapport au taux qui est censé être optimum, utilisé à l'usine, à mettre en oeuvre un dispositif de mélange du réactif coagulant avec l'eau à traiter, et à séparer del'eau les matières coagulées, par tout dispositif assurant cette séparation en un temps ne dépassant pas 20 minutes, et notamment à filtrer le mélange sur une couche de matériaux granuleux constitué de particules de taille déctoissante à partir du bas vers le haut. Le liquide à filtrer circule debas en haut de sorte qu'il rencontre d'abord les particules les plus grosses puis les plus fines.La floculation se poursuit avec également une rétention de la plus grosse partie des matières en suspension au bas du filtre tandis que les matières les plus fines sont arrêtées au fur et à mesure que l'eau traverse les couches plus serrées. A la sortie du filtre, l'eau doit être débarassée de toute turbidité colloîdale dans la mesure où - les paramètres de vitesse de passage, temps de rétention, granulométrie etc... ont été correctement choisis. - le taux de coagulant est parfaitement ajusté. En fait comme indiqué ci-dessus, ce taux sera légèrement sous dosé et les paramètres de fonctionnement seront choisis de telle sorte que l'élimination de la turbidité ne sera pas totale, mais qu'au contraire il subsistera une turbidité résiduelle de l'ordre de 5 à 8 "gouttes de mastic " (méthode usuelle en France, et dans lequelle "1 goutte de mastic" équivaut approximativement à 0,1 J.T.U.); en conséquence la moindre dégradation dans la qualité de l'eau brute,nécessitant un taux de coagulant légère- ment plus élevé, se traduit immédiatement par une nette augmentation de la turbidité du filtrat. Cette turbidité ou tout autre paramètre mesurable en continu et caractérisant le résultat de lacoagulation, étant contrôlé en permanence par un appareil automatique, l'erreur de dosage sera détectée instantanément. Trace à l'artifice selon l'invention, consistant à contrôler un effluent délibérément traité par défaut, on surmonte l'inconvénient rencontré dans les appareils contrplant l'eau floculée directement prélevée à l'usine ou qui contrôlent une eau ayant reçu lé taux de coagulant différent. Deux solutions peuvent alors être adaptées selon la nature de l'eau et la manière dont elle réagir à un taux de coagulent incorrect. Selon la première solution, l'eau passant dans le deuxième filtre reçoit un taux de coagulant égal ou légèrement supérieur à celui qui est en place à l'usine. Lorsqu'une dégradation de la qualité de l'eau issue du premier filtre se produit, un dispositif électronique approprié vérifie que la turbidité de l'effluent du deuxième filtre est inférieure à celle du premier, auquel cas il commande une augmentation du taux appliqué à l'usine d'une quantité prédéterminée et l'ensemble des taux est décalé d'autant. Dans le cas où la turbidité de I'effluent du deuxième filtre est supérieure à celle du premier, c'est une diminution du taux qui est commandée. Selon la seconde solution, l'eau passant dans le deuxième filtre reçoit un taux de coagulant légèrement inférieur à celui qui est en place dans le premier filtre. Lorsqu'une dégradation de la qualité de l'eau issue du premier filtre se produit, un dispositif électronique approprié vérifie que la turbidité de l'effluent du deuxième filtre est supérieure à celle du premier, auquel cas il commande une augmentation du taux appliqué à l'usine d'une quantité prédéterminée et l'ensemble des taux est décalé d'autant. Dans le cas où la turbidité de l'effluent du second filtre est inférieure à celle du premier, c'est une diminution du taux qui est commandée. Le choix entre la première et la deuxième solution pourra être effectué en fonction du type d'eau et de réactif coagulant au moment de la mise en service, le dispositif électronique pouvant, par construction, satisfaire à l'un ou l'autre des modes de fonctionnement grâce à l'inversion des circuits adéquats. Le dispositif peut enfin être complété par un aménagement complémentaire, dit "économiseur--de coagulant" qui consisterait à afficher une turbidité minimale pour l'effluent du premier filtre, à partir de laquelle il donne le signal d'une diminution du taux de réactif après avoir vérifié que le deuxième filtre délivre une eau de turbidité inférieure à celle du premier dans le cas de la première solution, inférieure à une valeur consigne prédéterminée dans le cas de la deuxième solution. Sur 1~ plan pratique, le débit traité par chaque petit filtre correspondra au débit nécessaire et suffisant pour le bon fonctionnement du turbidimètre (ou tout appareil de contrôle de remplacement). En toute hypothèse, il ne sera pas inférieur à 25 l/h sous peine de voir les effets de paroi fausser le résultat. Les autres paramètres : vitesse de circulation de l'eau, hauteur totale de matériaux filtrants, granulométrie, temps d'agitation avant filtration, valeurs consignes pour déclencher les processus de contrôle et décalage des taux de réactifs, sont interdépendants si bien qu'il existe toute une série de solutions découlant du choix du premier paramètre, puis du second etc.. Ainsi par exemple, le choix d'une vitesse de filtration comprise entre 7 et 10 m/h pourra conduire aux valeurs suivantes - hauteur totale de matériaux filtrants : 0,8 à 1 m. - granulométrie étagée entre 5 mm et Q,8 mm de bas en haut du filtre. - temps d'agitation avant filtration : 3 minutes - valeurs consignes de turbidité pour le premier filtre : mini mum 3 gouttes de mastic, maximum 8 gouttes de mastic. - décalage entre le taux de réactif appliqué sur les deux filtres: 5 mg/l. - valeur de l'accroissement ou de la diminution commandée 5 mg/l. Une autre série de paramètres serait - hauteur ........... 0,5 m - granulométrie ........... 3 à 0,8 mm - temps d'agitation ........ Sminutes - turbidité ........... minimum : 5 gouttes de mastic maximum :10 gouttes de mastic - décalage entre les taux de réactif appliqués aux deux filtres: 5 mg/l. - valeur de l'accroissement ou de la diminution demandée : 3mg/l. Les filtres devront être lavés à intervalles réguliers, suffisamment rapprochés pour qu'iln'y ait aucun risque de dégradation de l'eau filtrée par encrassement excessif du filtre. Pendant le lavage, le dispositif de commande est neutralisé. Enfin un troisième filtre peut être placé en parallèle, il recevra alors l'eau traitée à l'usine après qutelle aura reçu lecoagulant, il servira de contrôle et d'alarme en cas d'incident indépendant du dispositif de commande (panne de la pompe doseuse distribuant le réactif par exemple). On va maintenant reprendre la description du procédé selon 11 invention en se référant au dessin annexé qui se compose de trois graphiques, à savoir - le graphique A qui illustre la courbe de variation de la turbi dité d'un échantillon en fonction de la dose reçue en coagulant. - le graphique Bqui représente une courbe semblable dédoublée dans le sens où l'eau traitée exige pour être clarifiée une dose de coagulant plus importante, pour présenter les mêmes caracté ristiques dé turbidité. - le graphique C est un graphique semblable aux précédents mais dans lequel lteau traitée reçoit une dose de coagulant inférieure paur présenter les mêmes caractéristiques de turbidité. Si l'on se réfère tout d'abord au graphique-A, sur lequel la courbe I représente les variations de la turbidité d'une eau en J.T.U. en onction de la dose de coagulant reçue en PPM, on voit que cette courbe présente un minimum admi#ssible, correspondant à une turbidité d' environ 0,5 J.T.U. pour une dose de coagulant indiquée par la mentionttJar-tesf généralement appréciée par un essai préalable en laboratoire. Il est clair que si la dose de coagulant est différente, soit en excès , soit par défaut de la dose du "Jar-test", la turbidité del'eau sera plus élevée - pour une dose indiquée par la référence 1, inférieure au "Jar test", la turbidité sera de l'ordre de T1,supérieure à 0,5. - de même pour une dose indiquée par la référence 2, supérieure au "Jar-test", la turbidité sera T2 ,supérieure à 0,5. - bien entendu pour une dose indiquée par la référence 3 encore inférieure à la dose 1, la turbidité T3 sera encore supérieure à T1 et T2. De l'examen de ce graphique, il est clair que si l'on mesure ainsi les turbidités des eaux recevant des doses variables de floculant, on pourra en déduire à la fois si la dose reçue est correcte, c'est à dire de l'ordre de celle du "Jar-test" et d'autre part si elle# se trouve en excès ou par défaut, selon la répartition de T1,T2 et T3. Ainsi si l'on se réfère tout d'abord au graphique B,on voit que l'eau traitée, par rapport à la courbe I du graphique A s'est déplacée vers la droite et correspond maintenant à la courbe Il, pour laquelle le "Jar-test"II indique une dose de coagulant supérieure au "Jar-test" I pour assurer la turbidité minium de 0,5 précitée. Dans ce cas, si l'on applique les doses de coagulant correspondant aux références 1, c'est à dire inférieures au "Jar-test" I, puis 2 correspondant à une valeur supérieure à 1, puis 3- correspondant - à une valeur inférieure à 1, les valeurs T1,T2 et T3, pour la courbe I, se déplacent en T'1, T'2 et T'3,réparties respectivement entre elles et par rapport aux précédentes de la manière suivante: T'1 > T1 Tt > T2 T'3 > à toutes les autres Cette répartition des turbidités indique non seulement que le taux de coagulant appliqué à l'eau traitée est incorrect mais encore que cette incorrection se traduit par défaut, ce qui signifie que l'eau traitée exige un taux de coagulant supérieur à celui qui est appliqué. A l'inverse, si l'on se reporte au graphique C,on voit que le phénomène inverse est constaté, l'eau étant d'une qualité telle que le "Jar-test" III est situé à une valeur inférieure au "Jar-test" I. Dans ce cas, cela révèle que l'eau correspondant à la courbe III exige moins de coagulant que la courbe I. Le procédé selon l'invention fait apparaître lors des mesures de turbidité une répartition des turbidités respectives T"1, T"2 et T"3 l'une par rapport à l'autre et par rapport aux turbidités T1,T2 et T3 cor respondant a'u#déplacements ci-après T"1 > T1 T"2 T2 T"3 Cette répartition révèle. donc non seulement que le taux de coagulant introduit dans l'eau correspondant à la courbe III était incorrect, mais au surplus que cette. incorrection était par excès, ce qui doit conduire l'opérateur à diminuer cette dose dans l'installation. Comme il a été indiqué précédemment, il est clair que l'on obtient le même couple d'informations (dose incorrecte et sens de l'incorrection) en rapprochant les valeurs T1,T2 et T3 de T'1,T'2et T'3 aussi bien que de T"1,T"2 et T"3, mais il convient de considérer qu'il ne s'agit pas là d'informations fournies en double inutilement à ltopérateur : on doit considérer l'une ou l'autre combinaison, selon les différents paramètres de l'eau à traiter et les installations, pour utiliser de préférence ceux qui donnent les résultats et les informations les plus nettes. De même, au lieu de contrôler des-valeurs ponctuelles de la turbidité,pour les différentes doses de coagulant introduites, on peut également contrôler la pente de la courbe de chaque graphique, les informations étant alors déduites des variations de cette pente , fournies par exemple par un dispositif électronique dérivant par exemple les valeurs successives de turbidité enregistrées par un turbidimètre enregistreur. Le résultat peut être dans ce cas plus aisément déduit de cette variation de pentes que de la comparaison des valeurs pnnctuelles. Enfin, bien quel'on se soit référé depuis le début de la présente description à un système de séparation des matières coagulées par filtrage, il est bien entendu que tout autre système assurant le même résultat pourra être utilisé. Ainsi, par exemple, on peut utiliser également une centrifugeuse, comme décrit par exemple dans le brevet n075 02 520 du 28 janvier 1975 de la Déposante. On pourrait également utiliser tout autre dispositif tel que cyclone, séparateur lamellaire ou analogues. L'invention n'est donc nullement limitée à la description qui vient d'en être donnée mais couvre au contraire toutes les variantes englobées par les revendications ci-après. REVENDICATIONS 1. Procédé etdispositif pour le contrôle du traitement de l'eau dans une installation de clarification au moyen d'un agent coagulant, du type dans lequel la turbidité dfun échantillon de l'eau traitée est mesurée en continu après séparation des matiè res coagulées, caractérisésen ce que l'on prélève sur l'eau brute, c'est à dire avant son passage sur l'installation, deux échantillons, à savoir un premier échantillon qui reçoit une dose d'agent coagulant inférieure à la dose utilisée dans l'ins tallation et un second échantillon recevant soit une dose encore inférieure à la précédente, soit une dose supérieure à la dose précédente, et, après séparation des matières coagulées, on observe la différence de turbidité entre le premier et le second échantillon pour en déduire la nature de l'anomalie éven tuelle du traitement subi par l'eau dans l'installation. 2. Procédé et dispositif selon la revendication 1, caractérisésen ce que la dose de coagulant reçue par le premier échantillon est inférieure d'une valeur x % à celle utilisée dans l'installation, et la dose de floculant reçue par le second échantillon est supérieure de y t à celle du premier échantillon de sorte que si la turbidité du second échantillon est inférieure à la valeur normalement obtenue pour la dose y %, on en déduit que l'eau traitée exigeait davantage de coagulant tandis que si elle est supérieure, on en déduit que l'eau traitée exigeait moins de coagulant. 3. Procédé et dispositif selon la revendication 1, caractérisés en ce que la dose de coagulant reçue par le premier échantillon est inférieure de x % à celle utilisée dans l'installation, et la dose decoagulant reçue par le second échantillon est encore inférieure de z t à celle reçue dans l'installation, avec zç x de sorte que si la turbidité de ce second échantillon est su périeure à-la valeur normalement obtenue , on en déduit que l'eau traitée exigeait davantage de coagulant tandis que si elle est supérieure, on en déduit que l'eau traitée exigeait moins de coagulant. 4. Procédé et dispositif selon les revendications 1 à 3, caracté risés en ce que l'on combine les processus des revendications 2 et 3 et l'on considère conjointement les informations reçues de manière à en déduire de la façonla plus nette la variation de qualité de l'eau traitée dans l'installation et les modifi cations éventuelles à apporter à la dose de coagulant utilisée dans l'installation. 5. Procédé et dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisés en ce que l'on utilise le contrôle corres pondant au premier échantillon de manière à modifier la dose de coagulant dans le sens de l'économie ~ quand la turbidité observée est inférieure à une certaine valeur seuil fixée à l'avance.