ÉTUDES DE CAS
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L'équipement de manutention de poudres améliore la filtration dans une usine de dessalement
TAMPA, FL — L'usine de dessalement d'eau de mer de Tampa Bay de 2 787 mètres carrés produit jusqu'à 94,6 millions de litres d'eau potable par jour, ce qui en fait la plus grande usine de dessalement d'eau de mer en Amérique du Nord. Depuis mars 2007, l'usine a dessalinisé plus de 3 milliards de gallons d'eau potable de la baie de Tampa.Cependant, en 2005, l'usine a été fermée, car elle ne pouvait pas atteindre la viabilité opérationnelle attendue. Tampa Bay Water, l'agence gouvernementale responsable de l'usine, a confié les travaux de réhabilitation à American Water et Acciona Agua, par le biais de leur partenariat American Water-Pridesa, un groupe qui a conçu et construit plus de 50 usines de dessalement dans le monde entier.
Parmi les nombreuses améliorations apportées par l'entreprise, mentionnons l'ajout d'un système de filtration en pré-couche utilisant un système de manutention de matière vrac pour la terre à diatomées. Cela s'est avéré déterminant dans le rétablissement de l'usine en tant que source majeure d'eau potable pour la région de Tampa Bay.
L'osmose inverse transforme l'eau de mer
Les usines de dessalement s'appuient sur l'osmose inverse (OI), qui utilise une pression élevée pour faire passer l'eau à travers des membranes semi-perméables qui éliminent le sel de l'eau de mer. Pour assurer une OI efficace, l'eau de mer doit être prétraitée pour éliminer les particules. Dans le cadre des travaux de réhabilitation de l'usine de Tampa, American Water Acciona Agua a amélioré le prétraitement en ajoutant des opérations de coagulation et de floculation, en améliorant le fonctionnement des filtres à sable existants et en installant un système de filtration de terre de diatomées pour éliminer les matériaux microscopiques de l'eau avant la OI, rapporte Nacho Lopez, directeur de construction du projet Tampa.
La terre de diatomées est une poudre de silice (dioxyde de silicium hydraté) composée de parois cellulaires de phytoplancton appelé diatomées. Appliquée sur le côté où arrive la pression sur les éléments filtrants, la terre de diatomées piège des particules d'une taille de l'ordre d'un micron qui, autrement, passeraient à travers un média filtrant ordinaire. La poudre de terre de diatomées est ajoutée à l'eau de mer en amont du filtre, formant un nuage de particules de terre de diatomées qui recouvre le média filtrant et, à son tour, emprisonne les contaminants solides lorsque l'eau passe à travers le revêtement en terre de diatomées. Lorsque les contaminants commencent à s'accumuler, ce qui est détecté par une augmentation de la pression, le filtre est lavé à contre-courant, après quoi une autre dose de terre de diatomées est ajoutée à l'eau pour recouvrir à nouveau le média filtrant.
L'usine de Tampa Bay consomme 1 814 à 2 722 kg par jour de terre de diatomées, livrée dans des Big Bags de 408 kg qui sont stockés dans une zone où la température et le taux d'humidité sont contrôlés pour éviter le compactage du matériau. Lorsque le processus d'osmose inverse requiert l'utilisation de terre de diatomées, une grue déplace un sac de la zone de stockage vers l'un ou l'autre des deux systèmes de pesage par lot qui versent la terre de diatomées dans un réservoir de 1 136 l où il est ajouté à l'eau pour atteindre une concentration de 5 %. Une quantité mesurée de cette suspension est ensuite versée dans l'eau salée en amont du filtre par des pompes péristaltiques.
Le système se déplace la terre de diatomées sans émanation de poussière
L'équipement de manutention de terre de diatomées en vrac, produit par Flexicon, se compose de deux systèmes identiques, permettant le nettoyage et l'entretien d'un des systèmes pendant que l'autre continue à déplacer la terre de diatomées des Big Bags vers le réservoir de dilution où il est utilisé.
Chaque système se compose d'une station de vidange de Big Bags avec contrôle de dosage par perte de poids et d'un convoyeur à vis flexible intégré.
Les stations de vidange de Big Bags mesurent 1,5 m2. Quatre poteaux de rallonge verticaux sont réglables en hauteur de 4,35 à 5,8 m pour recevoir des Big Bags de 914 à 2 134 mm de hauteur. Les stations de vidange de Big Bags sont équipées d'activateurs de sac FLOW-FLEXER™ qui soulèvent et abaissent les bords inférieurs opposés du sac à intervalles réguliers, favorisant l'écoulement du matériau dans la manchette de déchargement du sac. Au fur et à mesure que le sac s'allège, la pression des activateurs de sac pneumatiques s'accentue, pour donner au sac une forme de «V» permettant de favoriser le déchargement complet du matériau.
Un collier de serrage SPOUT-LOCK™ qui crée une connexion étanche à haute intégrité avec la manchette du sac et un tube télescopique TELE-TUBE™ qui applique une tension continue vers le bas sur le sac au fur et à mesure qu'il se vide et s'allonge permettent également d'aider à l'écoulement du matériau.
Au-dessus du collier de serrage se trouve une vanne de réglage de débit POWER-CINCHER™ dont les barres courbes et articulées serrent la manchette du sac de manière concentrique, permettant à l'opérateur de contrôler le débit du matériau après qu'il ait défait le cordon de serrage de la manchette du sac, ainsi que de fermer et de rattacher le cordon des sacs partiellement vides sans fuite ni poussière.
La terre de diatomées s'écoule du Big Bag par la manchette du sac dans une cuve tampon d'une capacité de 1,8 m3 capable de contenir tout le contenu d'un Big Bag, doublant ainsi la capacité de fonctionnement des stations de vidange de Big Bags équipées de petites trémies tampon.
Le système scellé est connecté par un orifice dans le couvercle de la trémie à un collecteur de poussière qui aspire l'air et la poussière soulevés, et qui aplati les sacs vides sans émanation de poussière avant la fermeture et le retrait des sacs, éliminant ainsi l'aplatissement manuel et les émanations de poussière qui y sont associées. Le nettoyage du filtre par jets d'air inversés permet au système d'aspiration de fonctionner à haut débit, tout en prolongeant la durée de vie du filtre.
La trémie se vide dans un adaptateur de prélèvement qui charge un convoyeur à vis flexible modèle 1 250 de terre de diatomées. Un bras en porte-à-faux sur le cadre de déchargement de Big Bags supporte l'extrémité de déchargement du tube de convoyage de 4,6 m de long incliné à 30 degrés. À l'extrémité de déchargement, un entraînement par engrenage avec un moteur de 0,75 kW fait tourner la vis flexible, propulsant la terre de diatomées à travers le tube de plastique de 67 mm de diamètre extérieur.
Le pesage par lot par perte de poids permet d'obtenir une dose précise de terre de diatomées
Lorsque le réservoir de dilution de terre de diatomées a déchargé son contenu, un indicateur de niveau signale au contrôle logique programmable qui commande le système de pesée par lot de déclencher un cycle de pesée en faisant fonctionner l'un des convoyeurs à vis flexibles. Les pesons supportant le cadre de la station de vidange de Big Bags avec convoyeur intégré, transmettent les informations de perte de poids au contrôle logique programmable qui réduit la vitesse du convoyeur immédiatement avant l'arrêt du convoyeur, obtenant ainsi un poids de lot précis. «En fonction de la quantité de poids perdu, le contrôle logique programmable indique également quand l'opérateur doit charger un sac de terre de diatomées plein dans la station de vidange de Big Bag», explique M. Lopez.
Les informations de perte de poids sont affichées sur un écran LCD, qui forme partie d'un centre de contrôle comprenant un clavier, un logiciel personnalisé et un onduleur avec un contrôle de vitesse réglable et une fonction d'inversion pour l'entraînement du convoyeur.
Lorsqu'elle fonctionne à pleine capacité, l'usine fournit à la région de Tampa Bay environ 10 % de son eau potable.
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Deux stations de vidange de Big Bags déchargent et transfèrent 1 814-2 722 kg par jour de terre de diatomées pour le système de filtration de terre de diatomées de l'usine de dessalement de Tampa Bay. La grue dépose un cadre de levage sur lequel se trouve un Big Bag sur le cadre de la station de vidange de Big Bags.
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Un collecteur de poussière BAG-VAC™, monté sur le cadre de la station de vidange de Big Bags, aspire l'air et la poussière soulevés, et aplati les sacs vides sans émanation de poussière avant la fermeture et l'enlèvement. Le Big Bag est supporté par un cadre de levage.
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La trémie d'une capacité de 1,8 m3 peut accueillir le contenu d'un Big Bag de 408 kg, permettant à la terre de diatomées d'être transférée, sans surveillance jusqu'au réservoir en passant par le convoyeur à vis flexible. Les pesons sous le cadre de la station de vidange de Big Bags transmettent des informations de perte de poids à un contrôle logique programmable afin d'obtenir un transfert de poids précis.
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À l'extrémité de déchargement du convoyeur à vis flexible, la terre de diatomées s'écoule dans un adaptateur de transition vers le réservoir de 1 136 l où la terre de diatomées est ajoutée à l'eau.
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