Application de la machine de déshydratation centrifuge à vis décanteuse dans le traitement des eaux usées industrielles
À quoi sert généralement une carafe ?
La centrifugeuse décanteuse retient les particules solides dans la boue après décantation, sans qu'elles ne s'écoulent à travers l'ensemble de l'appareil. Ces particules sont directement raclées par la vis sans fin située près de l'entrée de boue. Dans la zone de décantation du tambour, la spirale de la vis sans fin, de forme rubanée, réduit les perturbations causées par la vis sur le liquide de séparation, améliorant ainsi l'efficacité de la séparation. Une rainure est usinée dans la paroi interne du tambour pour prévenir l'usure de la spirale et de la spirale. Un bloc de carbure cémenté est installé dans la partie de la spirale raclant la boue. L'orifice d'alimentation de la vis et la sortie des résidus du tambour sont équipés de manchons remplaçables en alliage dur pour une meilleure résistance à l'usure. La centrifugeuse décanteuse présente une excellente résistance à l'usure et une longue durée de vie. Une plaque d'interception est installée à la transition entre la section droite de la spirale et la section conique, ce qui permet une compression et un séchage plus poussés de la phase solide. La profondeur du bassin de liquide est importante, ce qui prolonge la durée de clarification de la phase liquide dans le tambour.
La plaque d'écoulement de la centrifugeuse décanteuse est installée sur l'axe de la vis sans fin, côté intérieur du couvercle de vidange. De forme discoïdale, elle est percée en son centre d'un trou de fixation pour l'axe, autour duquel sont disposés des orifices d'écoulement. Ceci permet d'éviter la présence de particules solides lors de la vidange de la phase liquide, et d'obtenir un liquide plus clair. Les particules solides non déposées au fond sont entraînées par spirale vers la sortie des résidus, ce qui améliore le taux de récupération des solides. Ce procédé remplace radicalement les méthodes de traitement actuelles, obsolètes, et permet d'accroître l'efficacité du traitement, de réduire les coûts, de préserver l'environnement urbain et de favoriser une construction respectueuse de l'environnement. Il permet un réglage précis et rapide de la vitesse différentielle afin de garantir une séparation stable. Le tambour rotatif à grande vitesse est équipé d'une vis d'alimentation tournant dans le même sens que lui, la différence de vitesse entre les deux étant générée par le différentiel. La suspension pénètre dans la machine par le tuyau d'alimentation. Sous l'effet de la force centrifuge, les particules solides se déposent sur la paroi interne du tambour.
Principe de déshydratation d'une centrifugeuse décanteuse
La machine de déshydratation centrifuge à vis horizontale est principalement composée d'un tambour, d'une vis, d'un différentiel, d'un orifice d'alimentation, d'une sortie de phase liquide, d'une sortie de phase solide, d'un déflecteur de niveau de liquide, d'un système d'entraînement et d'un système de contrôle.
Le principe de séparation d'une centrifugeuse décanteuse repose sur l'utilisation de la différence de gravité et de la force centrifuge entre les matériaux pour séparer les solides et les liquides. Son principe de fonctionnement précis est le suivant :
1. Le mélange solide-liquide à séparer est envoyé dans le cylindre rotatif de la centrifugeuse décanteuse par l'intermédiaire de la vis de levage.
2. Lorsque le cylindre tourne à grande vitesse, la matière est séparée par la force centrifuge. La matière lourde se dépose sur la paroi du cylindre et retombe pour former la couche interne de l'enveloppe, tandis que la matière légère est projetée vers la couche interne de l'enveloppe centrifuge sous l'effet de la force centrifuge.
3. Les particules solides se déplacent le long du convoyeur à vis jusqu'à la sortie et sont évacuées par la sortie solide, tandis que le liquide nettoyé est évacué par la sortie liquide au milieu de la centrifugeuse.
Le principe de fonctionnement de la centrifugeuse décanteuse est simple et facile à comprendre. Cet équipement trouve de nombreuses applications dans les secteurs de la chimie, de la pharmacie, de l'agroalimentaire, de la protection de l'environnement et autres. De plus, son rendement élevé et son excellente capacité de séparation en font un appareil très apprécié dans l'industrie.
Sélection du type et analyse des paramètres structurels d'une machine de déshydratation centrifuge à décanter
1. Caractéristiques des boues industrielles
Les eaux usées industrielles (provenant principalement des industries chimiques, de l'imprimerie, de la teinture, de la papeterie, etc.) contiennent une grande quantité de fibres, d'impuretés mécaniques, de résidus chimiques, etc. Lors du prétraitement, les entreprises de traitement des eaux usées extraient et réutilisent une partie des impuretés présentes dans les boues par tamisage, dessablage, etc. Les impuretés restantes, fibres, résidus chimiques et impuretés mécaniques sont rejetées dans les eaux usées via le réseau d'égouts et acheminées vers une station d'épuration centralisée.
Les principales caractéristiques de ce type de boues industrielles sont les suivantes :
(1) Forte teneur en impuretés. Comparée à la quantité de boues produites par les eaux usées domestiques urbaines, la teneur en fibres et en impuretés mécaniques est élevée, ce qui favorise l'amélioration des performances de déshydratation des boues, et la quantité d'agent de floculation est relativement faible.
(2) Production accrue de boues. La concentration en matières en suspension de l'eau entrant dans la station d'épuration est généralement de 800 à 1200 mg/L, et la quantité de boues sèches par tonne de produits aquatiques atteint 0,7 à 1,1 kg.
(3) Production facile d'ammoniac, de sulfure d'hydrogène et d'autres gaz corrosifs. De nombreuses matières premières industrielles contenant des produits chimiques et des substances organiques, leur décomposition génère de l'ammoniac, du sulfure d'hydrogène et d'autres gaz hautement corrosifs.
2. Sélection de la machine de déshydratation
En fonction des caractéristiques et des besoins de gestion des boues, la machine de déshydratation centrifuge à vis décanteuse, de conception compacte, à haute efficacité de séparation, à alimentation automatique continue et à bonne étanchéité à l'air, a été sélectionnée.
3. Analyse des paramètres structurels importants
(1) Diamètre et longueur utile du tambour. Le diamètre et la longueur utile du tambour déterminent la surface de sédimentation effective des boues lors de la déshydratation centrifuge, ce qui influe directement sur la capacité de traitement de l'équipement. Une déshydrateuse dotée d'un tambour de grand diamètre et d'une grande longueur utile offre une surface de décantation importante, prolongeant ainsi le temps de séjour des matières dans le tambour et améliorant la séparation à vitesse égale. Par ailleurs, la capacité de transport des scories par la vis est plus élevée pour les tambours de grand diamètre. À capacité de transport des scories égale, une centrifugeuse à tambour de petit diamètre présente une faible vitesse différentielle, ce qui contribue à réduire la consommation d'énergie et les pertes d'équipement.
(2) Angle du demi-cône du tambour. La valeur de l'angle du demi-cône du tambour influe directement sur la vitesse de transport des scories et l'efficacité de la déshydratation. Lors de la séparation de boues biochimiques difficiles à séparer (plus difficiles à séparer que d'autres types de boues), l'angle du demi-cône est généralement fixé à 6° maximum, ce qui favorise l'augmentation de la profondeur de la couche liquide et améliore le taux de récupération des boues. Lorsque les boues à séparer contiennent une grande quantité de fibres et que les boues primaires représentent 60 % du volume total, la séparation est facilitée. Dans ce cas, l'angle du demi-cône du tambour est fixé à 8°, ce qui améliore l'efficacité du transport des scories. Toutefois, cet angle est généralement maintenu à 10° maximum.
(3) Vitesse du tambour. La vitesse de rotation du tambour influe directement sur le facteur de séparation. Si la teneur en humidité du gâteau de boues est élevée et que le durcissement est insuffisant, il convient d'augmenter la vitesse de rotation du tambour afin d'accroître la force centrifuge et d'améliorer la teneur en matières solides du gâteau. Toutefois, une vitesse excessive risque de détruire les flocs de boues et de nuire à la déshydratation. En pratique, une vitesse de rotation de 2 200 à 2 400 tr/min s'avère optimale.
(4) Vitesse différentielle. La vitesse différentielle correspond à la vitesse relative entre le tambour et la vis sans fin. Lorsque la concentration en matières solides de l'alimentation de la machine de déshydratation est supérieure ou égale à 3 %, la vitesse différentielle doit être ajustée en conséquence afin que les sédiments se déposant sur la paroi interne du tambour soient rapidement évacués par la sortie de boues. Lorsque la concentration en matières solides de l'alimentation est inférieure à 3 %, la vitesse différentielle doit être réduite, le temps de sédimentation prolongé et l'épaisseur du sédiment augmentée, ce qui favorise l'amélioration de la teneur en matières solides du gâteau de boues et du taux de récupération des boues.
Problèmes courants et contre-mesures en gestion des opérations
1. Problèmes courants rencontrés au début du débogage
(1) Turbidité du filtrat et faible taux de récupération des boues. Le taux de récupération des boues dépend principalement de la concentration en matières en suspension dans le filtrat de déshydratation. Lorsque cette concentration est élevée, le filtrat est trouble. Une partie des boues ne forme pas de gâteau de boues, mais est évacuée avec le filtrat et renvoyée dans le réseau d'assainissement, ce qui réduit l'efficacité du traitement des boues par le déshydrateur.
Lors de la mise au point initiale de l'équipement, outre la vérification du rapport boues/médicament, il est essentiel de s'assurer que la hauteur du déflecteur de niveau de liquide dans la centrifugeuse est appropriée. Cette hauteur influe directement sur le volume de décantation effectif et la longueur de la zone de séchage. Si la profondeur de la couche de liquide dans le tambour est faible, les particules en suspension à la surface de la couche de résidus sont facilement entraînées par le liquide, ce qui diminue le taux de récupération des boues. Par conséquent, si le rapport boues/médicament est adéquat et que le filtrat reste trouble, il est possible d'augmenter la hauteur du déflecteur de niveau de liquide afin de la rapprocher de la valeur critique de la couche de liquide (seuil de turbidité et point de démarcation). Une fois les résultats optimaux obtenus, les autres réglages de l'équipement peuvent être effectués.
(2) Le matériau se bloque fréquemment dans le tambour. Ce phénomène est courant. Un type de blocage survient lors du démarrage de l'équipement, généralement à cause d'une alarme de surcharge du moteur. Après inspection, on constate la présence de boues relativement sèches dans le tambour. Il convient alors de prolonger le rinçage lors du prochain arrêt jusqu'à ce que l'eau filtrée soit claire. Un autre type de blocage se produit en cours de fonctionnement. Il s'agit d'un problème d'utilisation, comme une concentration élevée de boues d'alimentation ou un contrôle insuffisant de la vitesse différentielle, entraînant un temps de sédimentation prolongé et une couche de sédiments trop épaisse, ce qui provoque le blocage du tambour. Dans ce cas, il est possible de résoudre le problème en augmentant la vitesse différentielle afin d'accélérer l'évacuation des boues.
Il existe également un type d'obstruction dû à l'accumulation d'impuretés solides dans les boues industrielles, comme les déchets plastiques courants. En effet, les feuilles de plastique, flexibles et difficiles à découper par la machine de coupe, se collent à la paroi interne du tambour de la centrifugeuse avec les boues, entraînant une accumulation progressive de ces matériaux. Pour résoudre ce problème, la machine de coupe a été modifiée : la découpe par extrusion a été remplacée par une découpe par lame. De plus, le couvercle de la machine est ouvert et nettoyé régulièrement, ce qui réduit efficacement la fréquence des obstructions. La solution à ce type d'obstruction réside dans la prévention de l'introduction de feuilles de plastique dans les boues à la source.
2. Problèmes courants de fonctionnement
(1) La nature des boues d'alimentation varie. Le degré d'altération des boues dans les eaux usées industrielles influe fortement sur leurs propriétés. Lorsque la teneur en fibres est élevée, les boues se déshydratent facilement, ce qui permet de réduire la dose de floculant et l'épaisseur de la couche liquide. En revanche, lorsque les fibres sont courtes (souvent associées à l'altération), les boues présentent une viscosité élevée et se déshydratent difficilement. Par conséquent, le volume d'alimentation du déshydrateur doit être réduit, le facteur de dilution de l'agent augmenté et la surface de contact des boues traitées améliorée afin d'optimiser la déshydratation.
Les variations saisonnières et de température influent fortement sur les propriétés des boues. Ces variations se manifestent généralement lors des changements de saison, notamment au printemps et en été, ainsi qu'en automne et en hiver. Par basses températures, la charge négative des boues activées est moindre qu'à haute température. Leurs sécrétions extracellulaires contiennent alors davantage de substances visqueuses, ce qui les rend plus hydrophiles. Leur compressibilité est réduite, ce qui complique leur décantation. Dans ces conditions, il convient de réduire le volume d'alimentation de la machine de déshydratation, d'augmenter le taux de dilution du floculant et d'ajouter un sel de fer aux boues introduites afin de diminuer leur viscosité superficielle et leur hydrophilie. Ceci contribue à réduire la résistance spécifique des boues et à améliorer la filtration de l'eau.
(2) Utilisation inappropriée du floculant. Dans le cadre de la déshydratation des boues, le polyacrylamide cationique est généralement utilisé comme floculant afin de réduire la résistance spécifique des boues et de faciliter leur déshydratation après séparation solide-liquide. Une utilisation inappropriée du floculant entraîne une déshydratation insuffisante, un faible taux de récupération des boues et la production de déchets pharmaceutiques.
Lors du choix du polyacrylamide, il est essentiel de prendre en compte les caractéristiques du déshydrateur centrifuge décanteur. Le fonctionnement de la centrifugeuse implique la rotation à grande vitesse du tambour, ce qui favorise une meilleure stratification eau-boue et permet d'obtenir une couche de dépôt relativement dense. Par conséquent, le poids moléculaire du polyacrylamide est généralement supérieur à 10 millions et son ionicité se situe entre 50 % et 70 %.
Le dosage du floculant doit être modéré et la clarté de l'eau filtrée ne doit pas être surestimée. Un dosage excessif de floculant représente non seulement un gaspillage important, mais provoque également la formation de mousse dans l'eau filtrée, ce qui complique la gestion. En général, il est recommandé de maintenir le taux de récupération des boues à environ 95 %, ce qui permet d'optimiser l'efficacité de la déshydratation et le dosage du floculant.
(3) Influence des gaz corrosifs sur les équipements. Les gaz corrosifs tels que le sulfure d'hydrogène et l'ammoniac, souvent produits lors de la déshydratation des boues industrielles, sont très nocifs pour les composants des équipements. Le convertisseur de fréquence, l'écran LCD, le contrôleur et d'autres composants du système de commande de la centrifugeuse sont particulièrement vulnérables à la corrosion. Pour pallier ce problème, l'isolation du système de commande de la centrifugeuse par rapport à la machine de déshydratation, associée à l'ajout d'un système d'alimentation en air sous pression positive pour assurer une bonne ventilation de la salle d'isolation, a donné d'excellents résultats. Il est donc recommandé de prendre en compte l'influence des gaz corrosifs sur les équipements dès la conception de la salle de la machine de déshydratation et de placer cette dernière et l'armoire de commande dans des pièces séparées. Cette configuration permet de réduire les risques de corrosion et d'allonger la durée de vie des équipements.
Conclusion
(1) La machine de déshydratation centrifuge à vis horizontale est adaptée au traitement des boues générées dans le traitement des eaux usées industrielles.
(2) La clé du fonctionnement et de la gestion d'un système de déshydratation centrifuge à vis décanteuse réside dans l'équilibre entre les boues, l'équipement et le floculant. Il est essentiel que les opérateurs sur site observent et analysent attentivement les opérations, et qu'ils tirent constamment des enseignements de leur expérience, afin de garantir une efficacité optimale du déshydrateur.