Critères de choix des automates de dosage des produits chimiques

Guy GAURIAU et François DAMEZCOMPAGNIE GÉNÉRALE DES EAUX PARIS

INTRODUCTION

On constate ces dernières années une tendance à généraliser l'automatisation des équipements de dosage des réactifs chimiques utilisés dans le traitement de l'eau. Cette automatisation croissante est la résultante de plusieurs phénomènes :

— en premier lieu l’évolution des filières de traitement et en particulier celles qui font appel à des processus biologiques a des répercussions importantes sur l'utilisation des réactifs chimiques. Les applications massives sont de plus en plus remplacées par des injections successives réparties de manière optimale à plusieurs stades de la filière. L'automatisation du dosage permet de faire face à la multiplication des points de traitement et à la spécialisation croissante de leur fonction,

— les normes de qualité de l'eau deviennent de plus en plus précises. L'utilisation d’automatismes permet de respecter en permanence le taux de traitement optimal et de donner l'alerte dans les plus brefs délais en cas d'incident,

— d'un point de vue économique l’accroissement de l’automatisation du dosage correspond à un double besoin : une optimisation de la consommation et une meilleure gestion des dépenses en réactif,

— enfin, du point de vue du personnel, la tendance est à la diminution des tâches simples de routine, en particulier celles qui nécessitent une permanence de nuit, au profit de fonctions mettant en œuvre une compétence technique plus poussée. L’automatisation répond à ce double objectif d'amélioration des conditions de travail et d’enrichissement des tâches.

Le choix d’équipements de dosage automatiques nécessite une analyse très détaillée des objectifs qu’ils devront assurer et des conditions d'exploitation et d’entretien. Cette analyse doit être effectuée cas par cas en tenant compte des circonstances particulières à chaque type de traitement. Toutefois on peut dégager un certain nombre de règles générales à respecter en fonction des critères suivants :

type d’asservissement, schéma fonctionnel et niveau d'énergie, contrôle de fonctionnement, plage de dosage, précision, sécurité de fonctionnement.

Nous nous limiterons au dosage des réactifs sous forme liquide et gazeuse à l’exclusion du cas particulier des réactifs solides.

TYPE D’ASSERVISSEMENT

Le rôle de l’automate de dosage est d’ajuster la quantité de réactif à injecter en fonction du débit et de la qualité de l'eau à traiter pour obtenir, après réaction, une eau de caractéristique déterminée. L'adaptation automatique de la quantité d'un réactif en débit d'eau à traiter est, en première approximation, un problème simple résolu par une régulation proportionnelle au signal donné par un débitmètre. Par contre, la détermination automatique du taux de traitement en fonction de la qualité de l'eau est, dans la majorité des cas, beaucoup plus complexe. Le taux de traitement est en effet fonction :

— des caractéristiques de l'eau à traiter : teneur en polluants, température, pH,

— des conditions de réaction : agitation, temps de contact.

Compte tenu du grand nombre d'éléments en cause, les taux de traitement sont en général déterminés en laboratoire et ensuite introduits manuellement comme consigne dans le système de régulation qui pilote l'organe de dosage. Le contrôle de la réaction est alors effectué a posteriori soit par des analyses manuelles systématiques, soit par des analyseurs en continu qui avertissent des variations de la qualité de l'eau et de la nécessité de procéder à un changement du taux de traitement. La détermination de la consigne du taux de traitement demeure donc encore à l'heure actuelle relativement peu automatisée. Cependant les progrès réalisés ces dernières années dans le domaine des analyseurs en continu et dans l'utilisation de l'informatique de process permettent d'envisager de nouvelles perspectives.

L'une d’elles consiste à élaborer la consigne de dosage directement à partir de la mesure en continu de la qualité de l'eau. Un exemple relativement sim-

Le plus simple est celui du traitement de déchloration au bisulfite de sodium appliqué dans les usines de Choisy-le-Roi et de Neuilly-sur-Marne du Syndicat des Communes de la Banlieue de Paris pour les Eaux (figure 1), dans lequel l'objectif du traitement est d'obtenir un résiduel de chlore proche de zéro après le temps de contact nécessaire à la réaction. La quantité de réactif à fournir par les pompes doseuses est fixée par une régulation qui reçoit directement en entrée le signal de mesure d'un analyseur en continu du résiduel de chlore, placé en aval après traitement. Ce système offre donc la garantie d'une adaptation permanente du dosage au résultat que l'on désire obtenir sur la qualité de l'eau. Il permet la correction automatique des interférences dues aux conditions de réaction.

Ce même principe de régulation directe en fonction du résultat à obtenir peut être appliqué dans le cas d'une ozonation à résiduel constant. Le signal fourni par l’analyseur de résiduel d’ozone dans l’eau après traitement est utilisé pour régler la quantité d'ozone produite par les ozoneurs. Compte tenu du nombre important d’équipements auxiliaires pour la préparation de l’air, la réalisation d'un tel automatisme nécessite :

• — d'une part que le traitement soit effectué par file, c’est-à-dire qu’à chaque point d’injection soit associée une seule chaîne de production,
• — d’autre part l'utilisation de moyens informatiques tels que des microprocesseurs pour assurer les fonctions de régulation.

En conclusion on peut dire que la régulation du dosage directement à partir d'un analyseur en continu mesurant la qualité de l'eau traitée représente le stade optimum d’automatisation ; toutefois, elle n'est envisageable que si un certain nombre de conditions sont réunies :

• — existence d'un paramètre mesurable en continu indiquant si le résultat de la réaction est atteint,
• — connaissance des mécanismes de la réaction permettant d’établir une relation entre le taux de traitement et le paramètre mesurant le résultat,
• — temps de contact relativement court, et en particulier vis-à-vis des variations de qualité de l'eau, afin d’éviter des phénomènes de pompage.

Dans les autres cas où le résultat d'un traitement ne peut pas à lui seul fournir la consigne de régulation du système de dosage, de nouvelles possibilités sont maintenant offertes grâce à l'emploi de moyens informatiques. Ceux-ci permettent de simuler des réactions plus complexes, de tenir compte des éléments qui interfèrent, des retards dus au temps de contact et, en fonction de tous ces paramètres, de définir le taux de traitement approprié et de contrôler son application par les organes de dosage.

De plus l'emploi de l'informatique permet d'automatiser la gestion des paramètres de traitement. Les données concernant la qualité de l'eau et les quantités de réactifs mis en œuvre peuvent être mémorisées sur support informatique et traitées, soit systématiquement pour tenir des journaux de bord d’exploitation, soit à la demande pour effectuer des études de type statistique.

SCHEMA FONCTIONNEL ET NIVEAUX D’ENERGIE

1. — Généralités

L'un des paramètres essentiels conditionnant le choix d'une technologie de dosage est le niveau d’énergie qui doit être donné au réactif pour assurer d'une part, son transport dans les conduites de distribution, d'autre part, son injection dans l’eau à traiter.

On peut classer les matériels de dosage en deux catégories suivant la manière dont est assurée la mise en énergie du réactif.

Les doseurs actifs sont ceux qui assurent simultanément la mise en énergie du réactif et son dosage. C'est le système le plus couramment employé pour le dosage des liquides au moyen de pompes volumétriques.

Les doseurs passifs n'assurent que la fonction de réglage du débit de réactif, la mise en énergie de celui-ci étant assurée de manière indépendante. Cette technologie est la plus fréquemment utilisée pour le dosage des réactifs gazeux mais son emploi peut également être intéressant dans le cas des produits liquides.

2. — Cas des réactifs liquides

En introduction il faut signaler que dans la plupart des cas il est préférable de retenir des réactifs

Disponibles sous forme de solution, en particulier lorsque les quantités utilisées sont importantes. En effet, outre la meilleure sécurité qu'apporte la solution en ce qui concerne le stockage et la distribution, la technologie de dosage est en général plus simple qu'avec des réactifs pulvérulents ou gazeux. Les systèmes les plus couramment employés pour le dosage automatique des produits liquides sont dans l'ordre : les pompes doseuses et les vannes de régulation.

Pompes doseuses

Les pompes doseuses sont des pompes volumétriques dont le réglage du débit peut être obtenu à la fois par la variation de la course et de la fréquence (figure 2). Le doseur peut être à piston, à soufflet ou à membrane hydraulique. Le choix du type de doseur est fonction des caractéristiques de débit et de pression ainsi que de la nature du fluide. La régulation des pompes doseuses à piston est facilitée par le fait que le débit est une fonction linéaire de la course et de la fréquence. On peut donc asservir le taux de traitement à la course et le débit d'eau à traiter à la fréquence et obtenir ainsi directement un débit de réactif proportionnel à ces deux variables et dont la valeur absolue est fixée par les caractéristiques de la pompe.

Vannes de régulation

Dans le cas d'une chaîne de dosage par vanne de régulation, les trois fonctions qui étaient réunies dans la pompe doseuse : mise en énergie, réglage et mesure du débit, sont assurées séparément.

La mise en énergie peut être effectuée soit par un éjecteur soit par un circuit sous pression alimenté par une pompe centrifuge. L'utilisation d'un éjecteur est une solution intéressante car elle est statique mais elle est rarement possible car le mélange d'eau de distribution avec de nombreux réactifs provoque la formation de dépôts calcaires. C'est pourquoi le dispositif le plus couramment employé dans le cas de réactifs liquides est la mise en pression par une pompe centrifuge d'un collecteur équipé d'un circuit de retour qui alimente les vannes de dosage.

Le réglage du débit est assuré par la manœuvre de la vanne actionnée électriquement ou pneumatiquement (figure 3).

L'asservissement au débit de consigne peut être effectué de deux manières. La première consiste à utiliser la courbe caractéristique de la vanne qui, pour une pression différentielle donnée, associe une position de la vanne à chaque valeur du débit de consigne. Ce dispositif a l'avantage de la simplicité mais en contrepartie le débit réellement dosé reste, comme pour la pompe doseuse, dépendant de l'état mécanique de la vanne et de la précision du réglage de position.

Le second mode d'asservissement consiste à installer un débitmètre en série avec la vanne. La mesure du débit réellement dosé est comparée à la consigne par un régulateur qui actionne la vanne de manière à maintenir un écart nul entre ces deux valeurs. De par son principe un tel dispositif permet la correction automatique des erreurs de dosage.

3. — Cas des réactifs gazeux

Nous nous limiterons au cas du chlore et de l'ozone qui sont les deux gaz les plus couramment employés dans le traitement de l'eau.

Dosage du chlore

Le chlore étant un gaz très toxique, les considérations de sécurité sont primordiales pour la conception des installations de dosage. Pour éviter la

contamination des locaux par des fuites sur le circuit de distribution, il est préférable de limiter au maximum la partie en pression et de transporter le chlore sous vide. Les installations de dosage qui respectent ces spécifications et qui sont devenues les plus courantes fonctionnent selon le principe suivant :

• — le vide moteur est créé par un hydro-éjecteur qui assure également la dissolution du chlore dans l'eau,
• — un circuit de régulation permet de maintenir la valeur du vide à un niveau déterminé,
• — le dosage de la quantité de chlore est assuré par un circuit comprenant un débitmètre et une vanne de réglage.

L'asservissement du débit de chlore peut alors être effectué à la fois différemment sur le niveau de vide et proportionnellement par la vanne de réglage.

Ce type de chaîne de dosage peut donc assurer une régulation automatique en fonction soit du débit d'eau et d'un taux de traitement prédéterminé, soit d'une valeur de résiduel à maintenir sur l'eau traitée.

Le principe de dosage sous vide s'applique quelle que soit la taille de l'installation. Par contre, l'alimentation en chlore de dosage diffère en fonction de la capacité nécessaire. Pour de petites installations l'alimentation en chlore est assurée à partir de bouteilles dans lesquelles le prélèvement se fait en phase gazeuse avec un débit limite de 3 kg/heure. Pour des installations de grande taille le chlore est stocké dans des cylindres horizontaux d'une capacité de 500 kg à 1 000 kg. Le débit limite d'extraction en phase gazeuse est d'environ 10 kg/h. Pour obtenir des débits supérieurs il faut prélever le chlore en phase liquide et le vaporiser au moyen d'un évaporateur. L'ensemble de ces dispositifs d'alimentation peut être automatisé, la jonction avec la chaîne de dosage étant assurée par un détendeur-régulateur.

En dépit de la complexité du schéma fonctionnel d'une installation de distribution et de dosage du chlore gazeux, on trouve à l'heure actuelle sur le marché des équipements fonctionnant totalement en automatique et respectant les règles de sécurité particulières imposées par la toxicité de ce réactif.

Dosage de l'ozone

Le dosage de l'ozone est un cas très particulier en raison d'une part des conditions chimiques de traitement et d’autre part des caractéristiques de production de ce réactif.

L'ozonation de l'eau est généralement effectuée soit à taux fixe (cas fréquent en préozonation) soit à un taux variable destiné à maintenir un résiduel d'ozone déterminé sur l'eau traitée (cas d'une ozonation virulicide). Dans le premier cas la quantité d'ozone à produire est connue d'avance et doit simplement être ajustée proportionnellement au débit d'eau à traiter. Dans le second cas, la production nécessaire pour satisfaire la demande en ozone de l'eau ne peut pas être déterminée a priori par calcul. Elle doit être régulée a posteriori en fonction de l'écart entre la valeur réelle du résiduel et la consigne à respecter.

Par ailleurs la quantité d'ozone produite par les ozoneurs dépend de nombreux facteurs. Pour automatiser un système aussi complexe il faut en premier lieu réduire le nombre des paramètres variables. Il s'agit essentiellement des conditions de préparation de l'air à ozoner : pression, température et hygrométrie. Ces paramètres sont maintenus constants par les automatismes locaux qui pilotent les équipements de mise en pression et de dessiccation de l'air. Dans ces conditions les deux paramètres d'action sur la production sont le débit d'air et la puissance appliquée à l'ozoneur.

Les modalités de réglage de ces deux paramètres pour ajuster la production d'ozone dépendent essentiellement de l'étendue de la plage de dosage à assurer.

Pour un traitement à taux fixe celle-ci est généralement réduite. Les ozoneurs sont alimentés en air par des surpresseurs à vitesse fixe ; le réglage de la production est assuré par ajustement de la puissance et contrôlé par la mesure de la teneur en ozone de l'air en sortie de l'ozoneur.

Dans le cas d'un traitement à résiduel déterminé, la plage de dosage est plus étendue et il devient nécessaire de faire varier non seulement la puissance mais aussi le débit d'air. Ceci est réalisé au moyen de surpresseurs à vitesse variable. L'automatisation du processus devient alors complexe. Une des solutions consiste à diviser la régulation en deux étapes :

• — la première est destinée à fournir un air ozoné dont la concentration est maintenue constante par action sur la puissance appliquée à l'ozoneur,
• — la seconde consiste à régler le débit d'air ozoné produit de manière à maintenir le résiduel d'ozone dans l'eau à sa valeur de consigne.

La régulation automatique d'un ensemble aussi complexe n'est envisageable qu'en faisant appel aux moyens informatiques. Dans le cas où l'installation est conçue de manière à fonctionner par file, c'est-à-dire quand chaque unité de production est associée à une unité de diffusion, l'emploi de microprocesseurs peut suffire. Dans les autres cas des moyens informatiques plus puissants doivent être mis en place.

CONTROLE DE FONCTIONNEMENT

Le contrôle de fonctionnement est un élément essentiel pour garantir le maintien de la qualité de l'eau. Les équipements de dosage doivent donc être

conçus de manière à pouvoir vérifier en permanence l'application exacte des consignes de traitement. Ce contrôle est d’autant plus sûr qu'il est effectué à plusieurs niveaux et en continu.

Tout d'abord chaque élément de la chaîne de dosage et d'injection doit être muni de dispositifs donnant l'alarme lorsque survient une panne fonctionnelle sur une partie de l'installation. Ces défauts retransmis au poste de commande permettent de signaler un incident et, le cas échéant, de mettre en marche un équipement de secours.

Le contrôle doit également mettre en évidence une dérive c’est-à-dire un écart entre la consigne et la quantité réellement dosée. De ce point de vue le meilleur contrôle est de mesurer le débit de réactif fourni par l'organe de dosage et comparer avec la consigne qui lui est appliquée (figure 4). Si l'installation d'un débitmètre ne pose pas de problème particulier quand le dosage est assuré par une vanne de régulation, il n'en est pas de même quand il est effectué, dans le cas de liquides, par une pompe doseuse. Les pompes doseuses ont en effet un débit pulsé ce qui ne permet pas le montage en série d'un débitmètre classique. Différents palliatifs existent cependant pour effectuer, sinon une mesure précise, du moins un contrôle du débit.

La première solution consiste à obtenir l'indication du volume pompé en fonction du temps au moyen d'un pot de mesure muni d’électrodes. Les inconvénients de ce dispositif sont, d'une part qu'il est relativement complexe à automatiser et, d'autre part, qu’il permet un contrôle plutôt périodique que véritablement en continu.

Un autre moyen consiste à amortir les pulsations de la pompe en montant un pot antipulsatoire avant un débitmètre. Cependant, en règle générale l'amortissement n'est jamais total, ce qui affecte la précision du débitmètre et la rend inférieure à celle assurée par la pompe elle-même.

En résumé on peut considérer que le contrôle en continu de la précision d'un organe de dosage par une mesure de débit indépendante n'est envisageable que dans le cas d'une vanne de régulation. Il s'agit d'un avantage essentiel puisqu'il permet d’effectuer une correction automatique de la dérive par rapport au signal de consigne.

Enfin le dernier niveau de contrôle d'un automate de dosage est la mesure de la qualité de l'eau après traitement. Quand la régulation du dosage est effectuée en fonction de ce paramètre, une correction automatique est possible. Dans les autres cas, le contrôle de la qualité de l’eau fournit une alarme qui permet de détecter une anomalie de traitement et donne des indications pour y remédier.

PLAGE DE DOSAGE

1. — Généralités

La plage de débit du réactif dépend à la fois des variations du débit d’eau à traiter et de celles du taux de traitement.

D'une manière générale, plus la plage de dosage est étendue, plus le choix d'un équipement de dosage devient difficile. Il faut donc tenir compte de ce facteur lors de la conception de la filière globale de traitement.

La réduction des variations du débit d'eau à traiter est le plus souvent profitable à la qualité du traitement, en particulier au stade de la clarification. Elle peut être obtenue par la construction de réservoirs de stockage de l'eau traitée avant pompage dans le réseau de distribution. Ces ouvrages assurent un rôle de tampon vis-à-vis des variations de la demande des abonnés.

En ce qui concerne les variations du taux de traitement, les problèmes sont très différents selon la nature de l'eau brute. Dans le cas des eaux souterraines et des eaux superficielles bien protégées contre les pollutions, la qualité de l'eau brute est en général stable autour de son niveau moyen et les taux de traitement relativement peu variables. Il n'en est plus de même lorsque l'eau brute est une eau superficielle qui est susceptible d’être polluée accidentellement par des rejets industriels et domestiques. Dans ce cas, une amélioration notable peut être obtenue par la construction de bassins de stockage qui assurent deux rôles :

• — en cas de pollution accidentelle, ils sont isolés de la rivière et permettent d’alimenter l'usine de traitement avec une eau de qualité normale,
• — en exploitation courante, l'eau brute qui y transite subit à la fois une épuration naturelle, qui

abaisse le niveau moyen de pollution et une homogénéisation qui diminue l'amplitude des variations de qualité.

Le choix de l'organe de dosage en fonction de la plage de débit ne doit pas être effectué en tenant compte uniquement des valeurs limites, minimales et maximales, à assurer. Il faut également prendre en considération le débit de fonctionnement le plus fréquent, celui pour lequel la précision de dosage devra être la meilleure.

Dans le cas où la plage de débit est très étendue, il faut envisager de la diviser et de la répartir sur deux organes de dosage : un premier pour les faibles débits et un second pour les grands débits. Pour assurer un bon recouvrement des deux plages, il faut que chacune d'entre elles puisse assurer le dosage au débit le plus fréquent.

2. — Application au dosage des réactifs liquides

Les pompes doseuses avec réglage simultané de la course du piston et de la vitesse ont, par principe, une très grande dynamique de dosage. Elle est cependant limitée en pratique par le fonctionnement des clapets. Pour que ceux-ci gardent une bonne étanchéité, il est prudent de ne pas utiliser une course et une vitesse inférieure à 15 % de leur valeur nominale. Dans ces conditions, la dynamique globale est de 1 à 45, ce qui constitue une valeur élevée et représente un des avantages essentiels de la pompe doseuse.

Dans le cas de vannes régulées à partir d'un signal de mesure délivré par un débitmètre, la dynamique de l'ensemble de l'organe de dosage est déterminée par celle du débitmètre. Dans la pratique les débitmètres les plus perfectionnés, électromagnétiques et à ultrasons, commencent à perdre de la précision en dessous de 5 à 10 % de leur débit nominal. Il en résulte que la dynamique de l'ensemble de dosage est de l'ordre de 1 à 10. Il faut noter que la dynamique propre des vannes de régulation est beaucoup plus élevée et que la limitation imposée par le débitmètre est la contrepartie de l'avantage qu'il apporte pour le contrôle du bon fonctionnement.

3. — Application aux réactifs gazeux

Dans le cas particulier du chlore la plage de dosage est tout d'abord fonction des conditions de prélèvement du réactif dans les récipients de stockage. Si le prélèvement est effectué dans la phase gazeuse, le débit est limité à environ 3 kg/heure dans le cas de bouteilles et 10 kg/heure pour les containers. Pour obtenir des débits plus importants il faut, soit mettre en parallèle plusieurs récipients de stockage, soit prélever le chlore dans la phase liquide et installer un évaporateur. Comme le dosage proprement dit est assuré par une vanne de régulation, les conditions de dynamique de dosage sont similaires à celles mentionnées pour les liquides.

La plage de dosage d'une installation d'ozonation dépend de nombreux facteurs. Elle est fonction à la fois de la dynamique des équipements de production d'air ozoné et de celle des dispositifs d'injection et des conditions de rendement énergétique de l'ensemble. Comme le rendement énergétique des ozoneurs diminue au fur et à mesure qu'augmente la concentration en ozone de l'air ozoné produit et qu'inversement le rendement de diffusion croit avec la concentration en ozone, il existe un point optimal. Cependant le respect de cette concentration optimale entraîne une limitation de la dynamique de production des ozoneurs. En conséquence, pour accroître la dynamique de dosage d'une installation d'ozonation on peut utiliser les moyens suivants :

• — faire varier la production de chaque ozoneur non seulement en modifiant la puissance électrique appliquée mais encore en modulant le débit d'air au moyen de surpresseurs à vitesse variable,
• — répartir la production sur plusieurs ozoneurs disposés en parallèle qui seront mis en marche progressivement au fur et à mesure de l'augmentation de la demande en ozone,
• — moduler de même l'injection de l'air ozoné en utilisant le nombre de dispositifs d'injection le mieux adapté au débit d'air ozoné à diffuser.

Il en résulte que l'automatisation d'une installation d'ozonation sera d'autant plus complexe que la plage de dosage sera étendue.

PRÉCISION

La précision du dosage est l'un des critères essentiels du choix du matériel.

Elle est particulièrement fondamentale dans le cas de réactions pour lesquelles une variation minime du taux de traitement peut aboutir à une modification considérable du résultat sur l'eau traitée. L'exemple le plus significatif de ce point de vue est le traitement de chloration au break-point où une légère dérive peut entraîner la formation de chloramines saporigènes.

D'une manière générale, la précision globale d'une chaîne de traitement dépend d'une part de la précision de chacun des paramètres qui interviennent dans la régulation et d'autre part, de la précision de l'organe de dosage lui-même. De ce point de vue on peut considérer deux cas :

1. — Régulation en boucle fermée

La régulation est totalement fermée quand le fonctionnement de l'organe de dosage est asservi au résultat de la réaction au moyen d'un analyseur en continu mesurant la qualité de l'eau traitée.

ces conditions la précision de la chaîne de dosage est uniquement fonction de celle de l’analyseur. L'appareil retenu doit donc posséder une bonne sensibilité, être spécifique du paramètre mesuré, ne pas être sujet à une dérive rapide et être équipé si nécessaire de correction de température et d’un réétalonnage automatique.

Le même principe s’applique dans le cas d’une vanne de régulation asservie à un débitmètre. La précision d’un tel ensemble de dosage reste en permanence égale à celle du débitmètre.

2. — Régulation en boucle ouverte

Le cas le plus général de régulation en boucle ouverte est celui des pompes doseuses. Intrinsèquement, les pompes doseuses de haut de gamme utilisées pour le dosage automatique ont une bonne précision, de l’ordre de 1 à 2 %. Ce haut degré de précision ne peut être atteint que si les conditions d’installation correspondent aux caractéristiques de calcul de la pompe en particulier en ce qui concerne les pressions d’aspiration et de refoulement. Il est donc nécessaire d’étalonner une pompe après son installation.

Par ailleurs le débit réel se modifie en fonction de l’usure de la pompe et de la formation de dépôts au niveau des clapets. Le maintien de la précision théorique d’une pompe doseuse nécessite donc un entretien très soigné et des réétalonnages périodiques.

SECURITE DE FONCTIONNEMENT

L’un des objectifs essentiels quand on automatise une installation est de minimiser la fréquence des interventions manuelles à la suite d’incidents. Dans le cas du dosage de réactifs chimiques, l’obtention d’une excellente sécurité de fonctionnement est d’autant plus impérative que l’élément en jeu est la qualité de l’eau. Pour ce faire, il faut respecter un certain nombre de règles qui concernent à la fois la conception des automates de dosage et leur entretien :

1. — Conception et sécurité de fonctionnement

Le problème de la résistance aux agents chimiques des automates de dosage doit être examiné avec soin. Les fabricants proposent en général des matériaux adaptés à chaque type de produit pour tous les organes en contact avec les réactifs. Les matériaux les plus résistants sont souvent les plus coûteux à l’achat. En contrepartie ils permettent de diminuer la fréquence des pannes et les frais d’entretien. La protection contre la corrosion doit également être assurée pour les équipements électroniques soit en renforçant leur étanchéité soit en les plaçant dans des locaux spécialement isolés.

Pour assurer la sécurité de fonctionnement d’une installation automatique de dosage il faut prévoir la procédure à appliquer en cas d’incident sur un équipement. Le maintien de l’automatisme peut être assuré au moyen de capteurs qui détectent l’incident et provoquent la mise en marche d’équipements de secours.

Les incidents peuvent aussi affecter l’automatisme proprement dit. Pour en limiter les conséquences, il est préférable que les automatismes ne soient pas réalisés de manière trop centralisée et qu’ils soient répartis hiérarchiquement sur plusieurs niveaux. L’objectif est de pouvoir maintenir un fonctionnement automatique simplifié en cas d’incident sur le système central.

2. — Entretien

Les automates de dosage sont des équipements complexes dont l’entretien relève de spécialités différentes : mécanique, hydraulique, pneumatique, électrique et électronique. Pour assurer leur entretien il faut faire appel à un personnel possédant une bonne compétence technique qui sera chargé des opérations préventives et des réglages. La possibilité d’automatiser certaines tâches de routine comme le dégazage des circuits de distribution ou le réétalonnage des capteurs est un paramètre de choix très important. Pour les opérations d’entretien qui doivent rester manuelles, les qualités à rechercher en priorité sont :

• — une fréquence d’intervention aussi faible que possible,
• — une diminution de la durée d’immobilisation grâce en particulier à une bonne accessibilité des pièces d’usure ou de réglage.

CONCLUSION

L’accroissement du degré d’automatisation est une tendance générale dans le domaine du traitement de l’eau. En ce qui concerne le dosage des produits chimiques, cette évolution peut être considérée comme bénéfique pour la qualité de l’eau. En effet, la nécessité de définir les processus de régulation amène à approfondir la connaissance des mécanismes de réaction et à développer les moyens d’analyse en continu des caractéristiques physico-chimiques de l’eau. D’un point de vue technologique, l’accroissement du degré d’automatisation conduit à perfectionner le contrôle de fonctionnement des équipements de dosage ainsi que leur niveau de précision et de fiabilité. L’utilisation des moyens informatiques offre de nouvelles possibilités qui permettent d’envisager un accroissement du degré d’automatisation des traitements chimiques même dans le cas de filières complexes.

Nota. — Les auteurs tiennent la bibliographie de cet article à la disposition des lecteurs intéressés.