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Flottation à air dissous
Présentation du projet
Système de traitement des eaux usées par flottation à air dissous :
La technologie de flottation à air par pompe à air dissous est une technique récente. Elle surmonte les inconvénients de la flottation à air dissous classique (nécessitant davantage d'équipements auxiliaires, consommant beaucoup d'énergie et produisant de grosses bulles), et se caractérise par une faible consommation énergétique. La pompe à air dissous utilise une pompe à vortex ou une pompe multiphasique gaz-liquide. Son principe repose sur l'entrée simultanée de l'air et de l'eau dans le corps de pompe. La turbine, à grande vitesse, fragmente l'air aspiré en de nombreuses petites bulles. Le diamètre des bulles produites est généralement de 20 à 40 µm, la solubilité maximale de l'air aspiré atteint 100 % et la teneur maximale en air dans l'eau dissoute atteint 30 %. Les performances de la pompe restent stables malgré les variations de débit et les fluctuations du volume d'air, ce qui facilite sa régulation et le contrôle du processus de flottation.
L'équipement de traitement des eaux usées par flottation à air dissous est composé d'une chambre de floculation, d'une chambre de contact, d'une chambre de séparation, d'un dispositif de raclage des résidus, d'une pompe à air dissous, d'un tuyau d'évacuation et d'autres éléments. Le principe de base du traitement des eaux usées par flottation à air est le suivant : l'eau est d'abord extraite par la pompe à air dissous sous forme d'eau de reflux pour produire de l'eau aérée (cette eau aérée est alors riche en fines bulles). Cette eau aérée est évacuée dans l'eau de la chambre de contact par le tuyau d'évacuation. Les bulles remontent lentement à la surface et se fixent aux particules d'impuretés, formant ainsi des particules flottantes moins denses que l'eau. Ces particules, formant une écume, sont entraînées par le courant vers la chambre de séparation. L'écume est ensuite éliminée par un dispositif de raclage. L'eau claire est évacuée par le trop-plein, achevant ainsi le processus de flottation à air.
La technologie des équipements d'aération pour pompes à air dissous est bien établie et le dispositif d'aération haute performance EDUR est largement utilisé. Le système de flottation à air haute performance EDUR combine les avantages de la flottation à air concave à vortex pour la réduction des bulles et de la flottation à air dissous pour la stabilisation de l'air dissous. Le système complet se compose principalement d'un système d'air dissous, d'un équipement de flottation à air, d'un racleur de scories, d'un système de contrôle et d'équipements auxiliaires.
La flottation à air dissous sous pression (DAF) est une technique de traitement des eaux usées relativement ancienne, adaptée au traitement des eaux usées à faible turbidité, forte chrominance, forte teneur en matières organiques, faible teneur en huile ou en tensioactifs, ou encore riches en algues. Elle est largement utilisée dans les industries papetière, d'imprimerie et de teinture, de galvanoplastie, chimique, agroalimentaire, de raffinage du pétrole et autres. Comparée à d'autres méthodes de flottation à air, elle présente l'avantage d'une charge hydraulique élevée et d'un bassin compact. Cependant, sa complexité, sa forte consommation d'énergie et le bruit du compresseur d'air limitent son application.
Selon les types et les propriétés des matières en suspension contenues dans les eaux usées, le degré de purification de l'eau traitée et les différentes méthodes de pression, il existe trois méthodes de base : la méthode de flottation au gaz dissous sur l'ensemble du processus, la méthode de flottation au gaz dissous partielle et la méthode de flottation au gaz dissous par reflux partiel.
(1) Procédé complet de flottation à l'air dissous
Le procédé de flottation à air dissous consiste à pressuriser les eaux usées à l'aide d'une pompe et à injecter de l'air avant ou après celle-ci. Dans le réservoir de gaz dissous, l'air se dissout dans les eaux usées, qui sont ensuite acheminées vers le bassin de flottation à air via un détendeur. De nombreuses microbulles se forment alors, se liant aux émulsions d'huile ou aux matières en suspension, et remontent à la surface, formant ainsi une écume. Cette écume est raclée et acheminée vers le bassin de décantation, puis évacuée hors du bassin par un tuyau. Les eaux usées traitées sont ensuite rejetées par le déversoir et le tuyau d'évacuation.
La quantité importante de gaz dissous dans l'ensemble du procédé augmente la probabilité de contact entre les particules d'huile ou en suspension et les bulles. À volume d'eau de traitement égal, le volume du réservoir de flottation à air nécessaire est inférieur à celui requis par la méthode de flottation à reflux partiel avec gaz dissous, ce qui réduit les investissements en infrastructure. Cependant, le passage de toutes les eaux usées à travers la pompe de pression accroît le degré d'émulsification des eaux usées huileuses, ce qui implique que la pompe de pression et le réservoir de gaz dissous requis sont plus volumineux que pour les deux autres procédés. Par conséquent, les investissements et la consommation d'énergie sont plus importants.
(2) Méthode de flottation à air partiellement dissous
La méthode de flottation à air dissous partiel consiste à prélever une partie des eaux usées sous pression et contenant du gaz dissous, le reste étant directement introduit dans le réservoir de flottation à air où il se mélange aux eaux usées contenant du gaz dissous. Ses principaux avantages sont les suivants : comparée à la méthode de flottation à air dissous complet, elle nécessite une pompe de pression plus petite, ce qui réduit la consommation d’énergie.
Les récents progrès en matière de traitement des gaz résiduaires constituent une avancée significative pour relever les défis environnementaux, tout en offrant aux entreprises la possibilité de prospérer de manière durable et respectueuse de l'environnement. Cette solution innovante, promettant une efficacité élevée, de faibles coûts d'exploitation et l'absence de pollution secondaire, aura assurément un impact positif sur le traitement des gaz résiduaires et la protection de l'environnement.
La méthode de flottation à air avec reflux partiel consiste à prélever une partie des effluents traités par reflux pour extraire le gaz dissous et éliminer l'huile. Après réduction de pression, ces effluents sont directement introduits dans le bassin de flottation à air, où ils sont mélangés aux eaux usées provenant du bassin de floculation. Le débit de retour représente généralement entre 25 % et 100 % du volume des eaux usées. Ses caractéristiques sont les suivantes : utilisation d'eau sous pression, faible consommation d'énergie ; le procédé de flottation à air ne favorise pas l'émulsification ; la formation de fleurs d'alun est optimale, la quantité de floculant dans l'effluent est réduite ; le volume du bassin de flottation à air est supérieur à celui des deux procédés précédents. Afin d'améliorer l'efficacité du traitement par flottation à air, un coagulant ou un agent de flottation à air est souvent ajouté aux eaux usées, le dosage variant en fonction de la qualité de l'eau et étant généralement déterminé par des essais préalables.
Selon la théorie de la flottation à l'air, la méthode de flottation à gaz dissous sous pression de reflux partiel permet de réaliser des économies d'énergie, d'optimiser l'utilisation du coagulant et d'obtenir un meilleur résultat que la flottation à gaz dissous sous pleine pression. L'efficacité du traitement est optimale pour un taux de reflux de 50 %, ce qui explique que la flottation à l'air dissous sous pression de reflux partiel soit la méthode de flottation à l'air la plus couramment utilisée pour le traitement des eaux usées.
Quelles sont les exigences relatives au fonctionnement et au contrôle de la flottation à air dissous sous pression ?
Les systèmes de flottation à air dissous sous pression (DAF) sont largement utilisés dans le traitement des eaux usées pour éliminer efficacement les matières en suspension, les graisses, les huiles et autres polluants présents dans les eaux usées industrielles et municipales. Cependant, pour garantir le bon fonctionnement et le contrôle d'un système DAF sous pression, certaines conditions doivent être remplies.
1. Les opérateurs doivent surveiller de près le processus de coagulation dans le réacteur et la qualité de l'effluent du bassin de flottation afin d'ajuster le dosage des coagulants en conséquence. Il est crucial d'éviter le colmatage du réservoir de dosage, qui pourrait perturber l'ensemble du processus de traitement.
2. L'état de la surface du bassin de flottaison doit être régulièrement contrôlé. L'apparition de grosses bulles d'air à certains endroits du bassin peut indiquer un problème avec le dispositif de décompression, qui doit être inspecté et résolu rapidement.
3. Les opérateurs doivent comprendre le processus de formation des boues et déterminer le cycle de raclage approprié pour éliminer les boues accumulées du système DAF. Ceci est essentiel pour maintenir l'efficacité du système et prévenir l'accumulation de matières solides.
4. Un contrôle précis du niveau d'eau dans le réservoir d'air dissous sous pression est également essentiel au fonctionnement du système. Ceci garantit un rapport air/eau stable et constant, indispensable au processus de flottation.
5. Il convient d'ajuster l'alimentation en air du compresseur afin de maintenir une pression de service stable dans le réservoir d'air dissous. Ceci garantit l'efficacité de la dissolution de l'air dans l'eau.
6. Le contrôle du niveau d'eau dans le bassin de flottation est tout aussi important pour maintenir un débit d'eau de traitement stable. En hiver, lorsque les températures de l'eau sont basses, il est crucial d'augmenter le débit d'eau de reflux ou la pression d'air afin de garantir une qualité d'effluent constante.
7. La tenue de registres d'exploitation détaillés est essentielle. Ces registres doivent inclure des informations sur la quantité d'eau à traiter, la qualité de l'eau à l'entrée, les dosages de produits chimiques, le rapport air/eau, la pression du réservoir d'air dissous, la température de l'eau, la consommation d'énergie, les cycles de raclage des boues, la teneur en eau des boues et la qualité de l'eau traitée.
En conclusion, en respectant ces exigences, les opérateurs peuvent garantir le fonctionnement efficace des systèmes de flottation à air dissous sous pression dans les installations de traitement des eaux usées.
Réservoir d'air dissous
Quels sont les éléments structurels des réservoirs de gaz dissous couramment utilisés ? Quelles sont les formes spécifiques de ces réservoirs ?
Le réservoir de gaz dissous peut être soudé à partir de tôles d'acier ordinaires et bénéficier d'un traitement anticorrosion. Sa structure interne est relativement simple : sans garniture, ce réservoir creux, outre le tracé précis des canalisations d'eau, est un réservoir vide ordinaire. Il existe de nombreuses spécifications de réservoirs de gaz dissous, le rapport hauteur/diamètre étant généralement de 2 à 4. Certains réservoirs sont installés horizontalement et leur longueur est divisée en trois sections : entrée d'eau, section de garniture et section de sortie d'eau. L'entrée et la sortie d'eau sont stables et les impuretés présentes à l'entrée sont retenues afin d'éviter l'obstruction du dispositif de libération de gaz dissous.
Le rôle du réservoir de gaz dissous sous pression est d'assurer un contact optimal entre l'eau et l'air afin de favoriser la dissolution de ce dernier. Ce réservoir est un élément clé qui influe sur l'efficacité du processus. Sa structure externe comprend une entrée d'eau, une entrée d'air, une interface de soupape de sécurité d'échappement, un voyant de niveau, un orifice de manomètre, un orifice d'échappement, un indicateur de niveau, une sortie d'eau et un orifice de remplissage.
Dispositif de libération de gaz dissous
Quels sont les dispositifs de libération de gaz dissous couramment utilisés ?
Le diffuseur de gaz dissous est l'équipement principal du procédé de filtration sur lit de particules. Sa fonction est de libérer le gaz contenu dans l'eau sous forme de fines bulles, afin qu'il adhère aux impuretés en suspension dans les eaux usées à traiter. Les diffuseurs les plus couramment utilisés sont de type TS, TJ et TV.
Quelles sont les formes des réservoirs à flottaison à air ?
Il existe de nombreuses formes de bassins de flottation à air. Selon les caractéristiques de qualité des eaux usées, les exigences de traitement et les diverses conditions spécifiques de l'eau à traiter, on distingue différents types de bassins de flottation à air, notamment à advection et à flux vertical, de forme carrée et circulaire, ainsi que des bassins combinant flottation à air et réaction, précipitation, filtration et autres procédés.
(1) Le bassin de flottation à air horizontal est le type de bassin le plus répandu. Le bassin de réaction et le bassin de flottation à air sont généralement intégrés. Après la réaction, les eaux usées pénètrent dans la chambre de contact de flottation à air par le fond du bassin, permettant ainsi un contact optimal entre les bulles et les flocs, avant d'atteindre la chambre de séparation. Les écumes présentes à la surface du bassin sont raclées et acheminées vers le bac de récupération des résidus à l'aide d'un racleur. L'eau propre est collectée par le tuyau de collecte situé au fond de la chambre de séparation.
(2) L'avantage d'un bassin de flottation à flux vertical réside dans le fait que la chambre de contact est située au centre du bassin, permettant une diffusion homogène de l'eau. Les conditions hydrauliques y sont meilleures qu'avec un bassin à flux horizontal à sortie unilatérale, et il est plus aisé de l'intégrer aux structures de traitement suivantes. Son inconvénient est un faible taux d'utilisation du volume du bassin et une difficulté de raccordement à un bassin de réaction précédent.
(3) Le réservoir de flottation à air intégré peut être divisé en trois formes : type flotteur à air-corps de réaction, type flotteur à air-corps de précipitation, type flotteur à air-corps de filtration.
Quelles sont les exigences de base pour un racleur de scories de réservoir de flottation à air ?
(1) Un racleur à scories à chaîne est généralement utilisé pour les petits bassins de flottation à air rectangulaires. Un racleur à scories à pont peut être utilisé pour les grands bassins de flottation à air rectangulaires (portée inférieure à 10 m). Pour les bassins de flottation à air circulaires, on utilise un racleur à scories planétaire (diamètre de 2 à 10 m).
(2) Une grande quantité d'écume ne peut être éliminée à temps ou la couche de scories est fortement perturbée lors du raclage, le niveau de liquide et la procédure de raclage des scories sont inappropriés lors du raclage, et la machine de raclage des scories se déplaçant trop rapidement affectera l'effet de flottation à l'air.
(3) Afin que la vitesse de déplacement du racleur ne soit pas supérieure à la vitesse de débordement des scories dans le réservoir de collecte des scories, la vitesse de déplacement du racleur doit être contrôlée à 50 ~ 100 mm/s.
(4) En fonction de la quantité de scories, réglez le temps de fonctionnement du racleur de scories.
À quels points faut-il prêter attention lors de la mise au point de la méthode de flottation à air dissous sous pression ?
(1) Avant la mise en service de l'eau, il faut tout d'abord purger et nettoyer à plusieurs reprises la canalisation et le réservoir de gaz dissous avec de l'air comprimé ou de l'eau à haute pression jusqu'à ce qu'il n'y ait plus d'impuretés particulaires facilement obstruantes, puis installer le dispositif de libération de gaz dissous.
(2) Un clapet anti-retour doit être installé sur la conduite d'entrée pour empêcher l'eau sous pression de refluer dans le compresseur d'air. Avant la mise en service, vérifiez que le clapet anti-retour situé sur la conduite reliant le réservoir de gaz dissous au compresseur d'air est bien orienté vers ce dernier. En fonctionnement, la pression de sortie du compresseur d'air doit être supérieure à la pression du réservoir de gaz dissous ; ouvrez ensuite la vanne sur la conduite d'air comprimé pour injecter de l'air dans le réservoir.
(3) Déboguez d'abord le système de gaz dissous sous pression et le système de libération de gaz dissous avec de l'eau propre, puis injectez des eaux usées dans le réservoir de réaction une fois que le système fonctionne normalement.
(4) La vanne de sortie du réservoir de gaz dissous sous pression doit être complètement ouverte pour empêcher le flux d'eau d'être bloqué au niveau de la vanne de sortie, afin que les bulles soient libérées à l'avance et fusionnent pour devenir plus grosses.
(5) Réglez la vanne de sortie d'eau ou le déversoir réglable du bassin flottant et stabilisez le niveau d'eau à 5-10 cm en dessous de la fente de récupération des scories. Une fois le niveau stabilisé, ajustez le débit d'eau de traitement à l'aide des vannes d'entrée et de sortie jusqu'à atteindre le débit nominal.
(6) Une fois que l'écume s'accumule à l'épaisseur appropriée (5 ~ 8 cm), démarrez le racleur de scories pour le raclage des scories et vérifiez si le raclage et l'évacuation des scories sont normaux et si la qualité de l'eau d'effluent est affectée.
Quels sont les points à prendre en compte dans le fonctionnement et la gestion quotidiens d'une machine à flottation à air ?
(1) Lors de l'inspection, observez le niveau d'eau dans le réservoir d'air dissous à travers l'orifice d'observation pour vous assurer que le niveau d'eau n'inonde pas la couche de garnissage et n'affecte pas l'effet du gaz dissous, ni qu'il n'est inférieur à 0,6 m pour empêcher une grande quantité d'air non dissous de sortir de l'eau.
(2) Lors de l'inspection, observez attentivement la surface du bassin d'eaux usées. Si la surface de la couche d'écume dans la zone de contact est irrégulière et que l'eau y circule fortement, il est possible que le dispositif de libération soit obstrué ou délogé ; un entretien et un remplacement sont alors nécessaires. Si la surface de la couche d'écume dans la zone de séparation est plane et que de grosses bulles sont fréquemment présentes, cela indique une mauvaise adhérence entre les bulles et les flocs d'impuretés ; il convient alors d'ajuster le dosage ou de changer de coagulant.
(3) Lorsque la basse température de l'eau en hiver affecte l'effet de coagulation, en plus de prendre des mesures pour augmenter le dosage, le nombre de microbulles et leur adhésion au floc peuvent également être augmentés en augmentant l'eau de reflux ou la pression du gaz dissous, afin de compenser la diminution des performances de flottation du floc avec l'air due à l'augmentation de la viscosité de l'eau et d'assurer la qualité de l'eau.
(4) Afin de ne pas affecter la qualité de l'eau d'effluent, le niveau d'eau dans le réservoir doit être augmenté lors du raclage des scories, nous devons donc prêter attention à l'accumulation de l'expérience d'exploitation, résumer l'épaisseur et la teneur en eau optimales de l'accumulation d'écume, faire fonctionner régulièrement le racleur de scories pour éliminer l'écume et établir un système de racleur de scories adapté à la situation réelle.
(5) En fonction de la floculation du réacteur, la qualité des eaux usées et des effluents dans la zone de séparation du réacteur de flottation à air doit être ajustée régulièrement, et le fonctionnement du tube de dosage doit être fréquemment vérifié afin d'éviter tout blocage (surtout en hiver).
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