Fluides de traitement des boues activées, équipement de formation en ingénierie, équipement pédagogique, équipement de formation professionnelle

ZM9105 Fluides de traitement des boues activées, équipement de formation en ingénierie, équipement pédagogique, équipement de formation professionnelle
Installation pilote de traitement des eaux usées par boues activées – 1. Généralités
L'installation pilote à boues activées permet d'étudier et de comprendre le traitement des eaux usées par ce procédé.
Ce traitement constitue une étape intermédiaire, au sein d'une station d'épuration, entre les traitements physiques (dégrillage, dessablage et décantation primaire) et l'étape finale de stérilisation et de chloration. Il a pour but d'éliminer les matières organiques polluantes présentes dans les eaux usées après les traitements physiques susmentionnés.
La charge organique est mesurée en DBO (Demande Biologique en Oxygène) ; le procédé entraîne également une élimination partielle de la DCO (Demande Chimique en Oxygène). Le traitement s'effectue dans un bassin où la charge organique est dégradée par des micro-organismes (bactéries, rotifères, vorticelles, etc.) cultivés en conditions aérobies grâce à l'injection d'air ou, parfois, d'oxygène pur. Ces micro-organismes utilisent les matières polluantes comme nutriments nécessaires à leur développement et à leur survie. Cette masse de micro-organismes présente l'aspect de boues, d'où le nom donné au procédé. Après la phase d'élimination des polluants, il est nécessaire de séparer l'eau clarifiée des boues ; cette opération est réalisée dans le décanteur (ou clarificateur).
L'eau clarifiée est évacuée vers le milieu récepteur ou vers une étape de stérilisation, tandis qu'une partie des boues activées est recyclée dans le bassin d'oxydation afin de stabiliser le processus d'épuration.
Cette installation pilote a été conçue pour permettre aux étudiants d'appréhender les aspects de dynamique des fluides ainsi que les phénomènes physico-chimiques liés à la mise en œuvre d'un procédé à boues activées.
L'unité est entièrement instrumentée et configurée pour la réalisation d'essais permettant d'aborder des problématiques avancées propres à la conception moderne des stations à boues activées, telles que :
1 l'effet de l'agitation dans le bassin de réaction ;
les économies d'énergie et la fiabilité du système de recirculation des boues par « air-lift » ;
l'influence de la concentration en oxygène dissous sur l'épuration et la décantation des boues.

2. Composition
L'installation pilote se compose de :
1 Unité de base (Code 944500)
Appareil de mesure de la DBO (Demande Biologique en Oxygène) à 6 postes (Code 994510) ; EN OPTION
1 Frigothermostat pour l'appareil de DBO (Code 949104) ; EN OPTION
Thermoréacteur pour l'analyse de la DCO (Code 949103) ; EN OPTION
1 Compresseur électrique avec réservoir de 24 L (Code 971227) ; EN OPTION
1 Système d'acquisition automatique de données SAD/IC130D composé de :
3. Description – Circuit d'air
Il se compose de :
un détendeur stabilisateur de pression ;
2 régulateurs de débit : l'un pour le bassin d'oxydation et l'autre pour la recirculation des boues ;
un ensemble d'électrovannes de service ;
1 distributeur/diffuseur d'air dans le réacteur ;
un système « air-lift » pour la recirculation des boues depuis le décanteur. Le circuit peut être alimenté soit par un compresseur, soit par une bouteille d'oxygène.
Circuit de liquide – Il se compose de :
un réservoir de préparation de l'alimentation avec agitateur ;
1 pompe doseuse volumétrique pour étudier l'influence de la dilution D (Q/V) ;
1 réacteur cylindrique en plexiglas permettant le contact entre les trois phases : gaz/liquide/solide ;
1 décanteur en plexiglas avec système « air-lift ».
Systèmes de contrôle et de régulation
L'installation pilote de boues activées IC130D assure :
le contrôle de la concentration en O2 dissous dans le bassin d'oxydation via un capteur sensible et un indicateur de mesure d'O2 ;
une régulation agissant sur le débit d'air envoyé au bassin ;
le contrôle de la température du mélange d'alimentation ;
le contrôle de la quantité de boues dans le bassin d'oxydation par recirculation des boues pilotée par une minuterie ;
1 panneau synoptique lumineux pour suivre le processus en temps réel.
Instruments de mesure
L'installation pilote est équipée d'instruments pour mesurer les grandeurs indiquées ci-dessous : débits d'air envoyés au bassin d'oxydation et au décanteur ;
débit et température de l'alimentation en eaux usées ;
pH dans le réacteur ;
quantité d'O2 dissous.
Par ailleurs, des opérations simples permettent de mesurer la quantité de boues recyclées et la quantité de boues purgées. L'équipement suivant est également fourni avec l'unité :
un cône pour déterminer le pourcentage de boues ;
un jeu de produits chimiques pour recréer un environnement favorable aux cultures bactériennes ;
une quantité de bactéries lyophilisées ;
des bandelettes de détection du taux de nitrates ;
des bandelettes de mesure du pH.
4. Gamme d'expériences
Détermination de l'efficacité de l'épuration en fonction du temps de séjour hydraulique de l'alimentation dans le bassin d'oxydation.
Détermination de l'efficacité de l'épuration en fonction du brassage.
Évaluation de l'effet à différentes concentrations d'O2 dissous.
Détermination de la sédimentation des boues en faisant varier la concentration en O2 de travail.
Influence de l'âge des boues.
Influence du pH.
Efficacité de l'épuration en fonction de la température.
Influence du charbon actif sur le processus d'épuration.
Essais utilisant de l'O2 au lieu de l'air.
5. Utilités requises
Alimentation électrique : 220 V - 50/60 Hz - 3 kW | Alimentation en air comprimé : 800 l/h - 6 bars
Alimentation en eau : 200 l/h - 2 bars.
6. Dimensions et poids
Dimensions : avec réservoir d'alimentation 2450 x 700 x 1700 (h) mm | Poids net : 270 kg
Composants de l'installation pilote
En référence à la figure 1, la station d'épuration à boues activées IC130D se compose de :
1.- réservoir d'alimentation d'une capacité de 150 l
2.- agitateur à vitesse fixe - 100 tr/min, 90 W
3.- indicateur de niveau bas
4.- vanne d'arrêt de l'alimentation
5.- vanne de vidange de l'alimentation
6.- filtre d'alimentation
7.- pompe doseuse - capacité 0-20 l/h
8.- amortisseur de 1,5 l
9.- soupape de mise à l'air libre
10.- débitmètre d'alimentation (pleine échelle 60 l/h) 11.- Vanne d'activation du débitmètre
12.- Vanne de lavage du débitmètre
13.- Vanne de dérivation (by-pass)
14.- Lavage du débitmètre
15.- Vanne d'activation du débitmètre
16.- Transducteur de débit d'alimentation (*)
17.- Totalisateur numérique (*)
18.- Réchauffeur d'alimentation (2000 W)
19.- Cuve de réaction d'oxydation - capacité env. 35 l
20.- Agitateur à vitesse variable (200 W)
21.- Dispositif de mesure du pH
22.- Vanne de vidange du réacteur
23.- Indicateur-régulateur numérique de température
24.- Indicateur-régulateur numérique d'oxygène dissous
25.- Débitmètre d'oxygénation (500 l/h pleine échelle)
26.- Vanne d'oxygénation
27.- Vanne d'« air-lift »
28.- Débitmètre d'« air-lift » (500 l/h pleine échelle)
29.- Minuteur numérique pour « air-lift »
30.- Détendeur air/oxygène
31.- Vanne de décharge des boues désactivées
32.- Minuteur numérique pour la décharge des boues désactivées
33.- Récupération des boues par « air-lift »
34.- Vidange du réacteur
35.- Décanteur
36.- Cuve de collecte des boues désactivées
37.- Évacuation de l'eau clarifiée
38.- Composants de la version informatisée
39.- Console et tableau électrique