ÉTUDES DE CAS
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La manutention automatisée du charbon actif dans les Big Bag réduit la poussière et la main-d'œuvre pour les stations municipales de traitement des eaux usées
LAFAYETTTE, CO. & SWIFT CURRENT, SASKATCHEWAN, CANADA — Deux villes, l'une aux États-Unis et l'autre au Canada, distantes de plus de 1 100 km, connaissaient des problèmes presque identiques causés par l'ajout manuel de charbon actif en poudre à leurs systèmes municipaux de traitement de l'eau. Les deux villes ont non seulement éliminé un danger pour la santé causé par la poussière de poudre de carbone, mais ont également réduit la quantité de travail nécessaire pour ajouter du charbon actif en poudre au système en installant un système de déchargement de Big Bags.La ville de Swift Current tire son approvisionnement en eau municipale d'un réservoir formé par un barrage sur le ruisseau Swift Current à un taux moyen de 6,8 millions de litres par jour avec un pic à 25 millions de litres par jour. Le permanganate de potassium est ajouté à une concentration de 1,5 parties par million (ppm), puis du charbon actif en poudre est ajouté sous la forme d'une boue liquide constituée de 0,13 % à 0,47 % de solides, et l'eau est introduite par gravité dans un puits à un débit d'environ 114 l/min. Atteignant une concentration finale de 20 ppm, le carbone a pour fonction d'adsorber les matières organiques, éliminant ainsi les goûts et les odeurs indésirables.
Après l'ajout d'alun liquide, de conditionneurs de boues et de polymères dans le clarificateur, l'eau filtrée est pompée vers un puits clair d'une capacité de 820 000 l et vers deux réservoirs dans la ville elle-même, chacun contenant 6,8 millions de litres, pour distribution aux résidents de la ville de Swift Current.
La ville de Lafayette tire son eau de deux réservoirs locaux formés par des barrages sur le ruisseau Boulder et d'un réservoir sur le ruisseau South Boulder. La consommation est d'environ 7,5 millions de l par jour pendant l'hiver, mais peut atteindre jusqu'à 38 millions de l par jour pendant les mois d'été. À partir des réservoirs, l'eau s'écoule dans une installation d'aération et de floculation sur place semblable à celle utilisée par la ville de Swift Current, où l'on ajoute du charbon actif en poudre et d'autres produits chimiques de traitement. Après la filtration finale, l'eau est pompée dans trois réservoirs de stockage, qui, ensemble, peuvent contenir jusqu'à 53 millions de litres d'eau, pour la distribution aux résidents de la ville de Lafayette.
Du charbon actif en poudre était ajouté manuellement
Avant l'installation des systèmes de déchargement de Big Bags, les opérateurs des deux installations vidaient des sacs de 16 à 20 kg de charbon actif en poudre générant de la poussière de charbon actif et exerçant une contrainte physique sur les travailleurs.
Le charbon actif en poudre est extrêmement fin, avec une taille moyenne de particules de seulement 20 microns et une densité vrac de 34,4 kg/m3. «Le moindre mouvement d'air envoie de la poussière de charbon partout, et elle s'accumule et recouvre tout ce qu'elle touche, y compris les vêtements et la peau», dit Rudy Holland, surintendant du traitement de l'eau de la ville de Swift Current.
«Nous avons essayé d'utiliser un système de collecte de poussière, mais il n'a jamais fonctionné correctement», raconte M. Holland. De plus, la capacité du système était limitée par la petite vis d'alimentation. Il fallait donc 16 heures pour transférer le charbon en poudre de la trémie d'une capacité de 450 kg vers l'éjecteur de boue liquide. Puisque l'installation de traitement de l'eau ne fonctionne avec un seul quart de travail par jour — avec du personnel pendant 8 heures et demie, puis sans personnel et avec contrôle par ordinateur pendant 15 heures et demie — la trémie, si elle n'est pas complètement remplie au début du quart de travail sans personnel, pourrait potentiellement manquer de charbon lorsque le personnel n'est pas présent pour la remplir de nouveau.
Les opérateurs de la ville de Swift Current ouvraient et vidaient jusqu'à vingt-cinq sacs de 23-25 kg de charbon actif en poudre par jour dans la trémie. Les opérateurs de la ville de Lafayette transportaient des sacs de charbon en poudre de 16 à 18 kg dans des escaliers métalliques et les vidaient directement dans l'installation d'aération et de floculation. «Non seulement cela générait de la poussière de charbon qui est dangereuse, mais comme nous utilisions environ 2 à 4 sacs par jour pendant l'hiver et jusqu'à 10 à 17 sacs par jour pendant l'été, cela demandait également beaucoup de manipulation et les opérateurs travaillant seuls pendant le quart de nuit risquaient de tomber et de se blesser», explique Ed Zimbleman, opérateur principal. «De plus, les sacs se cassaient parfois, ce qui obligeait les opérateurs à nettoyer toute la zone à grande eau».
Les systèmes de déchargement de Big Bags et d'alimentation par Big Bags éliminent les dangers
Dans ces deux usines, l'installation d'un système automatisé de déchargement de Big Bags et d'alimentation par Big Bags a permis d'éliminer la poussière causée par l'ouverture, le déchargement, l'aplatissement et l'enlèvement des petits sacs individuels tout en augmentant la sécurité des opérateurs et en réduisant le travail manuel.
La ville de Swift Current achète maintenant des sacs de 500 kg et décharge de 1 à 3,5 sacs par semaine. La ville de Lafayette décharge entre un Big Bag de 408 kg par semaine pendant l'hiver et jusqu'à 4,5 sacs par semaine pendant les mois d'été.
Les stations de vidange de Big Bags incorporent des dispositifs qui retiennent la poussière et favorisent un déchargement complet. Un collier de serrage manuel SPOUT-LOCK™ est soulevé pneumatiquement par un tube télescopique TELE-TUBE™, ce qui permet à un opérateur d'établir une connexion étanche à haute intégrité avec la manchette du sac. Le tube télescopique est ensuite relâché pour exercer une tension continue vers le bas sur le collier de serrage et, à son tour, la manchette du sac, qui allonge le sac au fur et à mesure qu'il se vide pour favoriser un déchargement complet.
L'écoulement est également favorisé par les plaques à commande pneumatique FLOW-FLEXER™ qui soulèvent et abaissent les bords inférieurs opposés du sac, ce qui permet au charbon actif de s'écouler dans la manchette de sac.
Une vanne de réglage de débit POWER-CINCHER™ encercle la partie supérieure de l'embout du sac pour permettre d'une part, un déchargement progressif une fois que le cordon de serrage est défait, et d'autre part, la fermeture des sacs partiellement vides.
Monté sur le côté des deux cadres de déchargement, un collecteur de poussière BAG-VAC™ aspire l'air et la poussière soulevés par un évent de trémie pendant le déchargement et qui aplati les sacs vides sans poussière. Ils sont alors prêts à être refermés et retirés.
Deux systèmes présentent d'importantes differences
Dans la ville de Swift Current, un palan monté sur un monorail de 7 m fixé au plafond charge un sac de 500 kg sur une station de vidange de Big Bags de 1,5 m montée sur une plate-forme de 2 m de haut. Le cadre de décharge est intégré à un cadre de 3 m de haut qui contient une trémie d'une capacité de 900 kg (pour le contenu de deux sacs), un alimentateur volumétrique à deux vis, une trémie de nettoyage et un éjecteur de boue liquide. Le charbon actif en poudre s'écoule du Big Bag vers la trémie puis vers l'alimentateur qui le verse de façon mesurée dans la trémie de nettoyage et l'éjecteur pour le mélanger avec l'eau s'écoulant vers le puits à un débit de 114 litres par minute. Un panneau de commande régule le collecteur de poussière, les activateurs de sacs, l'alimentateur et les coussins d'air favorisant l'écoulement sur le côté de la trémie.
Le chargement par chariot élévateur remplace la vidange manuelle des sacs
Dans la ville de Lafayette, un opérateur de chariot élévateur charge un sac de 114 kg posé sur un cadre de levage sur une station de vidange de Big Bag de 3 m de hauteur. Le charbon en poudre s'écoule à travers le tube télescopique et un tuyau de descente de 0,6 m de long qui passe à travers le sol jusqu'à une trémie de réception d'une capacité de 0,14 m3 sur un cadre de 2,1 m de haut qui contient également l'alimentateur volumétrique à deux vis, la trémie de nettoyage et l'éjecteur de boue liquide. Des commandes contrôlent le collecteur de poussière, l'alimentateur et les fluidiseurs d'air pour gérer l'écoulement dans la trémie et préviennent l'opérateur de changer les sacs vides.
Le mélange continu de charbon actif en poudre provenant de l'alimentateur volumétrique avec de l'eau douce crée une boue liquide, composée de seulement 0,006 % de solides en hiver et jusqu'à 0,05 % de solides en été. Ce mélange est ajouté au clarificateur à un taux de 450 l par minute, ce qui donne une concentration finale de carbone de 5 à 7 ppm. «En gros, on règle le contrôleur et on le laisse faire son travail», explique M. Zimbleman.
Conception et installation: un travail d'équipe
«Nous avons considéré deux autres machines en plus du système Flexicon», explique M. Zimbleman. «Elles étaient similaires, cependant, les deux autres fabricants n'étaient pas disposés à apporter les modifications physiques nécessaires à nos installations, y compris la découpe d'un trou dans un sol en béton afin de placer la trémie au-dessus de l'alimentateur».
Plusieurs modifications ont été apportées après l'installation du système. «Nous avions des problèmes avec la trémie de nettoyage qui se bouchait de temps en temps», explique M. Zimbleman. «La trémie mesure 0,6 m de haut et 0,6 m de diamètre en haut, mais seulement 15 cm de diamètre au fond. L'équipe a ajouté des jets avec des mamelons en plastique pour que l'eau circule autour de la trémie au lieu de simplement être pulvérisée dans celle-ci, ce qui a permis d'éliminer le problem».
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Le chariot élévateur de la ville de Lafayette manipulé par un opérateur charge le cadre de levage des sacs sur la station de vidange de Big Bags.
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Niveau supérieur Station de vidange de Big Bags avec panneau de commande et collecteur de poussière BAG-VAC™.
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Niveau inférieur: Le cadre contient une trémie de réception d'une capacité de 0,14 m3 à partir de laquelle un alimentateur volumétrique mesure la quantité de charbon en poudre versée dans la trémie de nettoyage et l'éjecteur de boue liquide où le charbon est mélangé à de l'eau douce (tube vert) s'écoulant vers le clarificateur.
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Le Big Bag est suspendu à un cadre élévateur qui repose sur des supports de réception au sommet de chacun des quatre poteaux du cadre. Les plaques à commande pneumatique FLOW-FLEXER™ placées sous les bords inférieurs gauche et droit du sac se soulèvent et se rabattent à intervalles réguliers pour détasser les matériaux compactés et soulever le fond du sac pour lui donner une forme de «V«, favorisant un déchargement complet par la manchette du sac.
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Un collier de serrage SPOUT-LOCK™ crée un joint à haute intégrité entre la manchette du sac et un tube télescopique TELE-TUBE™ qui maintient une tension constante vers le bas sur le sac, favorisant un déchargement complet et sans poussière.
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Le système étanche à l'air comprend un collecteur de poussière BAG-VAC™ monté sur le côté qui aspire l'air et la poussière soulevés dans la trémie et aplatis les sacs vides sans émanation de poussière.
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Un opérateur inspecte le charbon en poudre entrant dans la trémie de nettoyage.
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L'eau s'écoule du bassin de sédimentation vers le système de distribution en passant à travers le système d'ajout de charbon en poudre.
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Dans la ville de Swift Current, le sac est chargé sur une station de vidange de Big Bags à demi-cadre par un monorail monté au plafond. Le cadre situé sous la station de vidange de Big Bag comprend une trémie d'une capacité de 900 kg, un alimentateur volumétrique, une trémie de nettoyage et un éjecteur de boue liquide qui entraîne la poudre de charbon dans un courant d'eau.
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Le cadre inférieur comprend une trémie de réception, un alimentateur volumétrique, une trémie de nettoyage et un éjecteur de boue liquide.
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