Introduction
Les clarificateurs primaires circulaires servent à séparer les solides en suspension d'un liquide; ils sont largement utilisés dans les secteurs de traitement des eaux usées et de traitement de l'eau, mais aussi dans les installations minières, les usines d'osmose inverse et les usines de pâte et papier, entre autres.
Les clarificateurs font partie du processus de sédimentation. La sédimentation est le processus de séparation des solides en suspension d'un liquide. Si la sédimentation se produit uniquement par gravité, on utilise des bassins de sédimentation ou des bassins de décantation. Les clarificateurs sont définis comme des dispositifs mécaniques qui réalisent la sédimentation.
Section transversale du bassin de décantation
Pour effectuer la séparation, les clarificateurs réduisent la vitesse de l'affluent (flux entrant) et permettent à celui-ci de se déposer sous l'effet de la gravité. Les solides en suspension plus lourds tombent au fond du clarificateur et s'accumulent pour former des boues. Les solides en suspension plus légers flottent au sommet du clarificateur et s'accumulent pour former de la mousse. Les solides plus lourds sont appelés solides décantables tandis que les solides plus légers sont appelés solides flottants.
Les conceptions de clarificateurs primaires peuvent être circulaires, rectangulaires ou à parois abruptes. Les clarificateurs typiques ont un temps de rétention d'environ 1 à 2 heures et peuvent séparer jusqu'à 95% des solides décantables du flux de processus.
Les clarificateurs primaires circulaires sont largement utilisés dans de nombreuses industries en raison de leur conception simple, de leur haute efficacité et de leurs coûts d'exploitation réduits.
Fonctionnement des clarificateurs primaires
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L'affluent entre dans le clarificateur par le tuyau d'entrée de l'affluent et passe par l'entrée dissipatrice d'énergie (EDI). L'objectif de l'EDI est de réduire la vitesse de l'affluent, ce qui favorise la séparation des solides en suspension du liquide.
Le clarificateur est divisé en trois zones principales : les zones affluent, de décantation et effluent. Après avoir quitté l'EDI, l'affluent entre dans la zone de décantation.
Les solides décantables plus lourds coulent au fond du clarificateur, s'accumulent sous forme de boues et sont retirés à l'aide de râteaux/charrues. Chaque râteau est associé à des racleurs qui déplacent progressivement les boues vers la fosse à boues. Les boues sont ensuite pompées de la fosse à boues vers une zone d'élimination des déchets, ou pour un traitement ultérieur.
Les solides flottants plus légers flottent au sommet du clarificateur, s'accumulent sous forme de mousse et sont retirés à l'aide d'un écumeur de mousse. L'écumeur décharge la mousse dans le caniveau à mousse, où elle s'écoule vers un endroit éloigné.
Une fois que les solides décantables et flottants ont été séparés de l'affluent, celui-ci passe à travers un déversoir (généralement un déversoir en V). Le déversoir permet à un film mince d'eau de passer, mais très peu de solides en suspension. Le déversoir est généralement précédé d'un pare-mousse qui empêche la mousse d'atteindre le déversoir.
Après avoir traversé le déversoir, le liquide entre dans le caniveau d'effluent. L'effluent du caniveau est extrait pour un traitement supplémentaire ou évacué directement de l'usine.
Les clarificateurs secondaires constituent parfois la partie secondaire du processus de sédimentation. Un clarificateur secondaire est très similaire à un clarificateur primaire bien qu'il soit moins profond, ait une plus grande surface transversale et un temps de rétention plus long; ces facteurs augmentent la quantité de solides en suspension qui peuvent être séparés. Les solides en suspension très fins qui ne peuvent pas être extraits lors de l'étape primaire sont extraits lors de l'étape secondaire par le clarificateur secondaire.
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Circuit Court
Le circuit court se produit en raison de températures ou d'irrégularités de flux au sein du clarificateur. Les irrégularités de flux entraînent différentes vitesses au sein du clarificateur. Les différentes vitesses permettent la séparation dans les zones à faible débit, mais réduisent la séparation dans les zones à débit élevé. Le court-circuit doit être évité car une séparation uniforme des solides en suspension dans l'ensemble du clarificateur ne peut être garantie, ce qui réduit l'efficacité globale du clarificateur.
Considérations de Performance
Le principal facteur de performance influençant un clarificateur primaire circulaire est le débit et la vitesse de l'affluent à travers le clarificateur. Plusieurs ratios ont été développés pour mesurer la performance du clarificateur. Le taux de débordement de surface (SOR) compare le débit total de l'affluent à la surface du réservoir. Le taux de débordement du déversoir (WOR) mesure le débit sur le déversoir par rapport à la longueur du déversoir. Ces deux ratios (SOR & WOR) sont utiles pour déterminer la performance du clarificateur.
La vidéo animée en 3D ci-dessous montre comment fonctionne un clarificateur primaire circulaire typique et ses principaux composants.
Composants du Système
Ce modèle 3D montre tous les principaux composants associés à un clarificateur primaire, notamment:
- Entrée de l'affluent
- Décharge de l'effluent
- Décharge des boues
- Râteau/Charrue
- Lames de racleur
- Écumeur
- Entrée dissipatrice d'énergie (EDI)
- Caniveau à mousse
- Caniveau d'effluent
Ressources Supplémentaires
https://en.wikipedia.org/wiki/Clarifier