Le traitement des fluides chimiques (Chemical Fluid Handling) est un procédé qui présente un fort potentiel d'optimisation pour les exploitants d'installations, aussi bien en termes de coûts que de qualité ou de sécurité de fonctionnement. Deux éléments sont fondamentaux pour améliorer les potentiels : l'adéquation et la connexion parfaite des composants du système installé ainsi que la prise en compte du procédé dans son intégralité. Tout comme ici, où il s'agissait de passer d'une désinfection de l'eau potable au chlore gazeux à l'utilisation d'hypochlorite de sodium.
La désinfection représente une étape très importante de l'ensemble du pro
cessus de traitement de l'eau potable publique. Le choix de la méthode optimale dépend entre autres de la qualité de l'eau brute, du débit d'eau, de la longueur du réseau jusqu'aux points de prélèvement, du type de ces points et des exigences légales. Ces dernières diffèrent d'un pays à l'autre. En outre, les considérations financières constituent un critère non négligeable. Les méthodes courantes, utilisant des liaisons chlorées, sont les suivantes : chloration au chlore gazeux, à l'hypochlorite de sodium ou au dioxyde de chlore. L'ozonation ainsi que les rayons UV sont d'autres méthodes appliquées. En général, pour un résultat optimal, il convient de combiner ces méthodes.
Exigence : Passage à une méthode alternative
La désinfection au chlore gazeux est la méthode la plus couramment utilisée, en particulier dans les grandes usines de distribution de l'eau potable assurant l'alimentation de plusieurs milliers de personnes. La première raison est liée aux coûts. Principal inconvénient de cette méthode : le stockage et le dosage du chlore gazeux sont une source de risques non négligeables pour le personnel et l'environnement. C'est pourquoi de nombreux distributeurs d'eau potable remplacent aujourd'hui la désinfection au chlore gazeux par les méthodes alternatives susmentionnées. Depuis fin 2003, toutes les usines de distribution de l'eau installées à proximité de St Pétersbourg (Russie), ont également procédé à ce changement, et utilisent désormais une désinfection à l'hypochlorite de sodium.
Avec environ 36 000 m3 d'eau potable par jour, l'usine de distribution de l'eau de Kronstadt, près de St Petersbourg, est la plus petite de ces usines. Ici aussi, l'eau potable était auparavant désinfectée grâce à un dosage de chlore gazeux. Ce procédé, qui était manuel et non automatique, devait être remplacé par une désinfection entièrement automatisée à l'aide d'un dosage d'hypochlorite de sodium : un procédé type de mise en oeuvre des fluides chimiques (Chemical-Fluid-Handling). Le concept global comprenait la livraison des produits chimiques concentrés, leur stockage et leur transfert vers les stations de dosage, jusqu'au dosage régulé, avec la technique de mesure et de régulation requise ainsi que la commande, la surveillance et la visualisation automatique des procédés.
Prise en compte d'une contamination maximale
Pour pouvoir concevoir et définir les dimensions adéquates de l'installation, la qualité de l'eau et le débit d'eau, ainsi que les fluctuations dans le temps de ces deux facteurs, ont tout d'abord été analysés et évalués sur une longue période. Ainsi, il est apparu que l'eau potable devrait être désinfectée en fonctionnement normal avec une solution d'hypochlorite à 12 %. En outre, une possibilité de désinfection à l'aide d'une solution à 19 % devait être prévue afin d'obtenir l'action de désinfection souhaitée même en cas de contamination maximale moins fréquente de l'eau brute, par exemple en raison d'impuretés plus importantes dues à de fortes pluies. Sur la base de ces données clés, un système de mise en oeuvre des fluides chimiques de conception modulaire a été élaboré. Dans le cas présent, un seul module, suffisant pour traiter les 36 000 m3 d'eau potable, a été installé. Dans d'autres usines de distribution de l'eau de la région de St Pétersbourg, ce sytème a été adapté aux débits d'eau plus importants grâce à la mise en place de plusieurs modules.
Montage du module
La solution d'hypochlorite de sodium à 19 % est acheminée du point de livraison à un réservoir de stockage en polyéthylène de 8 m3 grâce à des pompes de transfert de produits chimiques de type ProMinent® vonTaine® à acouplement magnétique. Ce concentrât est dilué à 12 % dans une station de dilution automatisée. A cette fin, le flux d'eau est contrôlé à l'aide d'un débitmètre inductif. Le signal de mesure est traité dans une commande locale et actionne deux pompes doseuses de type ProMinent® Makro TZ. Ces dernières sont équipées d'un moteur avec variateur de vitesse et convertisseur de fréquence intégré, ce qui permet d'obtenir une précision de dosage de +/- 2 %. En plus des tâches de dosage, ces pompes entreprennent en même temps le transfert de la solution diluée dans deux réservoirs de stockage présentant une capacité de 20 m3 chacun. En fonctionnement normal, le dosage régulé de la solution d'hypochlorite de sodium à 12 % est réalisée dans chacune des deux lignes d'eau potable à l'aide de trois pompes doseuses à moteur de type ProMinent® Sigma.
En cas de contamination maximale de l'eau brute, la solution non diluée est directement injectée dans la conduite d'eau potable à partir du réservoir de concentré à l'aide de deux autres pompes doseuses à moteur de type Sigma. Pour garantir un dosage régulé ainsi qu'une surveillance de la concentration de chlore dans l'eau potable, la concentration de chlore est mesurée en aval des points de dosage dans chaque ligne d'eau potable à l'aide d'une sonde de chlore de type ProMinent CTE et d'un convertisseur de mesure de type ProMinent® DMTa.
L'ensemble des dosages sont réalisés par un régulateur de type 
ProMinent® D1Ca. La commande et la surveillance de l'ensemble du système, indication du niveau de remplissage et contrôle de l'absence de fuite y compris, sont effectuées à l'aide d'un automate programmable de type Siemens S7. La commande ainsi que le convertisseur de mesure et le régulateur sont montés dans une armoire électrique centrale. Un grand écran couleur affiche un synoptyque des conduites et des instruments, indiquant à tout moment et en un instant l'état de tous les paramètres de l'installation. Par exemple : quelles vannes sont ouvertes ou fermées, quelles pompes sont en ou hors service, quel est le niveau de remplissage exact des réservoirs de stockage ou quelle concentration de chlore est actuellement présente dans l'eau potable. Deux langues sont proposées à l'utilisateur pour l'affichage et l'utilisation : le russe et l'allemand.
Pour que l'ensemble du procédé soit protégé au mieux contre les pannes, chacune des pompes utilisées est doublées par une pompe de réserve. Le procédé est entièrement automatisé ; le personnel est averti en cas d'état critique de l'installation. Toutes les exigences relatives à la protection de l'eau sont remplies, par exemple grâce à l'utilisation de réservoirs avec des cuves de rétention conformes aux dispositions de la DVS et de protections contre les trop-pleins et de sondes de détection des fuites pourvues d'une homologation WHG. En outre, tous les réservoirs sont équipés d'un dispositif de mesure du niveau de remplissage par ultrasons. Le concept global a été complété par un soutien actif par le fournisseur, assuré sur le site de l'usine lors de la mise en place et de la mise en service de l'installation.
Résultat
L'adéquation et la connexion parfaite des composants du système installés ainsi que la prise en compte du procédé dans son intégralité ont été appliquées dès le début. Et ce de la livraison et du stockage des produits chimiques jusqu'au moment ou l'hypochlorite de sodium quitte à nouveau l'usine de distribution de l'eau, dilué dans l'eau potable. Grâce à l'optimisation de l'ensemble du procédé, toute une série d'avantages, en termes de coûts et de qualité ou de sécurité de procédé, ont pu être dégagés :
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Aucun risque potentiel, étant donné que les produits chimiques sont stockés dans des concentrations non critiques.
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Les exigences relatives à la protection de l'eau sont remplies.
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Aucun personnel n'est requis pour l'utilisation, puisque l'installation fonctionne de manière entièrement automatisée et ne requiert quasiment aucun entretien.
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Aucun personnel spécialisé n'est requis pour la surveillance de l'installation étant donné que les défauts sont très faciles à identifier.
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L'installation est disponible en continu puisque tous les éléments sont redondants.
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Une mise en service sans problème est garantie, étant donné que tous les composants principaux de l'installation proviennent du même fabricant et qu'une connexion parfaite est ainsi assurée.
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En outre, un soutien est assuré par le fournisseur lors de la mise en service.
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L'usine de distribution de l'eau a été transformée grâce à un seul partenaire, ce qui réduit nettement les difficultés de mise au point.
Les principaux avantages découlent du fait que toute l'installation a été conçue, livrée et mise en service par un interlocuteur unique.