Les pompes doseuses dans le traitement des eaux

Le principe du mécanisme de réglage des pompes aura une influence déterminante sur la précision et la reproductibilité de la pompe. Le système de réglage qui utilise un arbre cunéiforme pouvant se déplacer parallèlement à son axe de rotation fixe, et qui est muni d'une gorge droite inclinée, permet de régler de très petites variations de débit avec une grande reproductibilité et une excellente précision (supérieure à 0,5 %). Il est important d’insister sur l’existence d'un rapport constant entre la position de l'organe de réglage et la course réelle : ceci permet d’utiliser dans les cas d’asservissement électrique ou pneumatique des procédés simples sans convertisseur de linéarisation.

Un moyen supplémentaire de faire varier le débit consiste à modifier la cadence du piston par l'utilisation de moteurs à vitesse variable : c’est le cas des dosages à double asservissement.

Les pompes doseuses peuvent travailler de façon continue ou par charge. En marche discontinue par charge, la cylindrée est réglée sur une valeur fixe. Le volume désiré est alors obtenu par un nombre de coups de piston prédéterminé.

Selon le nombre de produits à doser, les pompes peuvent être équipées d'une ou plusieurs têtes doseuses : l’occupation dans l’espace est alors verticale ou horizontale (assemblage modulaire).

Enfin, le choix des matériaux des éléments de la tête hydraulique dépend d'un grand nombre de paramètres : type de produit, pression, température, tension de vapeur, teneur en particules solides, toxicité, agressivité,…

EXEMPLES D’UTILISATION DES POMPES DOSEUSES POUR LE TRAITEMENT DES EAUX ET L’ÉPURATION

Dosage continu (figure 2)

Un liquide est injecté en continu dans une conduite principale. Si le débit principal est constant, le rapport du mélange peut être réglé par action sur la course du piston, manuellement ou par télécommande électrique ou pneumatique. Si le débit principal varie, il faut utiliser un régulateur qui transforme le signal émis par un débitmètre en grandeur d’asservissement.

Mélange continu (figure 3)

Un mécanisme double est équipé de deux têtes doseuses qui sont reliées à un mélangeur. Deux ou plusieurs composants peuvent ainsi être mélangés dans une proportion réglable dans de larges limites. Grâce à l'entraînement simultané des têtes doseuses, la proportion

tion choisie reste absolument constante.

Les cas de mélange continu de liquides ou de dilution d'un liquide à une concentration déterminée, permettent d’apprécier les grands avantages des pompes doseuses. La figure 3 représente une pompe doseuse avec deux têtes doseuses couplées mécaniquement et entraînées par le même moteur. Le diamètre des pistons est choisi en fonction des débits. Les proportions du mélange peuvent être déterminées en réglant la longueur de la course des pistons avec précision.

Le mélange interne des deux liquides est réalisé dans un réservoir de mélange ou dans un mélangeur statique spécial. Les pompes doseuses peuvent aussi être facilement asservies à la consommation du mélange fini. Des contacts de niveau dans un réservoir tampon arrêtent ou mettent en route la pompe doseuse, suivant ces besoins. Le débit dosé peut aussi être modifié en utilisant un entraînement à vitesse variable.

Dosage par charges (figure 4)

(Chaux, polyélectrolyte, sulfate d’alumine, produits anticalcaires.)

On ajuste la longueur de la course du piston en fonction de la capacité unitaire souhaitée (la plupart du temps, partie entière d'un litre). À chaque coup de piston l’émetteur d’impulsions, placé sur la pompe, envoie une impulsion au compteur sur lequel a été affiché, au préalable, le nombre d’impulsions correspondant à la charge fixée. Lorsque ce nombre est atteint, la pompe s’arrête, puis le compteur revient automatiquement à son réglage initial. L’opération peut être renouvelée à volonté, sans qu’il soit nécessaire de régler à nouveau le compteur.

Le principe de fonctionnement des pompes doseuses offre un avantage particulier pour le dosage par charge, du fait que le volume dosé résulte de l’addition de cylindrées unitaires égales qui correspondent à la course choisie ; ainsi, une charge de liquide peut être mesurée exactement en comptant le nombre de coups de piston. Ce procédé est illustré sur le schéma 4. À chaque coup de piston, la pompe doseuse délivre une impulsion électrique qui est transmise à un compteur d’impulsions. Le nombre de coups de piston nécessaire à une charge est prédéterminé sur le compteur et dès qu'elle atteint ce nombre, la pompe doseuse s’arrête ; la charge désirée est mesurée de cette façon. Le compteur d’impulsions revient automatiquement à sa position de départ et le même processus peut recommencer.

Ce dosage par sa charge se distingue par sa très haute précision et peut se comparer à une pesée. Il a en outre l’avantage de se dérouler dans un ensemble entièrement clos, depuis les bacs d’alimentation jusqu’à celui de réception ; les matières n’entrent donc pas en contact avec l’atmosphère.

Mélange en ligne (figure 5)

Plusieurs composants peuvent être injectés dans la même proportion, dans un flux principal dont le débit varie.

Un débitmètre asservit la cadence des pistons au débit principal par l’intermédiaire d’un régulateur. La somme des débits dosés par la pompe reste donc toujours proportionnelle au courant principal. Le débit de chaque composant peut être réglé indépendamment, en modifiant la longueur de la course du piston correspondant.

Ce dispositif peut être utilisé, en particulier, pour l’injection de polyélectrolytes.

Dosage avec régulation simultanée de niveau et de densité et régulation de pH (figure 6)

Dans cet exemple, il s’agit d’injecter dans un réacteur maintenu à niveau constant, une solution de densité déterminée. La solution est elle-même obtenue par dilution du produit à injecter, qui est introduit dans le dispositif sous forme concentrée.

Une pompe doseuse à deux têtes résout ce problème aisément : le diluant est dosé avec la deuxième tête dont le débit est réglé par un

servo-mécanisme asservi à un densimètre ; le réglage du niveau est obtenu par un variateur de vitesse muni d’un positionneur pneumatique qui reçoit les signaux correspondants du régulateur de niveau. La densité exigée par le procédé et le niveau souhaité dans le réacteur peuvent être préréglés en agissant sur le régulateur correspondant. Des installations automatiques d'injection asservies à un débit variable et à une valeur de pH donnée peuvent être réalisées de la même façon. La figure 6 montre clairement comment la pompe doseuse peut être asservie simultanément à deux valeurs de mesures.

Mélange en continu asservi à la demande en aval (figure 7)

Six liquides sont dosés et mélangés dans un réservoir-tampon, puis transférés vers une installation de conditionnement. Un transmetteur de pression relié au réservoir-tampon règle la cadence de pompage par l'intermédiaire d'un régulateur, de telle façon que le débit du mélange corresponde à la demande. Dans cet exemple, la composition du mélange est prédéterminée par action sur chaque longueur de course de piston. Si les changements de formule sont peu fréquents, les réglages sont pratiqués manuellement. Dans le cas contraire, il est avantageux d’utiliser un programmateur à commande numérique programmant automatiquement les réglages de longueur de course des pistons.

Réalisation de mélanges réglés par programmateur (figure 8)

Lorsque de multiples charges de formations différentes doivent être

préparées successivement, la programmation du dosage s’impose, grâce à quoi la mesure de chaque composant est effectuée de façon entièrement automatique ; ainsi peut-on éviter les défaillances humaines et réduire les coûts de main-d'œuvre.

Toutes les fonctions de l'installation sont enregistrées sur des supports de données (bandes, cartes perforées, ou bandes magnétiques). Un lecteur dynamique exploite les informations codifiées et les transmet sous forme d’impulsions aux mémoires de comptage qui exécutent les fonctions demandées. Les signaux en retour sont donnés également sous forme d'impulsions. Le déroulement du programme ne se poursuit que lorsque les signaux de commande et les signaux en retour coïncident.

Par exemple, chaque compteur d'impulsions reçoit de la pompe doseuse correspondante une impulsion par coup de piston. Lorsque la position du compteur à décades correspond à celle de la mémoire de comptage, la pompe concernée est automatiquement arrêtée par un relais.

UTILISATION DES « PACKAGE UNITS » EN TRAITEMENT DES EAUX

Dans certains cas, il est intéressant de réaliser des unités compactes assurant la préparation des produits, leur stockage, puis leur dosage, et ceci dans un encombrement spatial minimum. Ces « package units » peuvent être placées soit en poste fixe, soit montées sur un châssis mobile.

Citons quelques exemples d’utilisation : préparation et injection d’hypochlorite de sodium, de floculents, de détergents, de solutions acides ou basiques pour leur neutralisation, chloration des eaux, etc.

Nous étudierons plus spécialement le cas d’une centrale de préparation de solutions stérilisantes dont nous donnons le schéma-type d’installation.

1. pompe doseuse,  
2. réservoir d’alimentation,  
3. disperseur de poudre avec vanne, vanne à flotteur,  
4. agitateur,  
5. filtre,  
6. clapet anti-retour,  
7. rotamètre avec vanne de réglage,  
8. mélangeur en ligne.

But du procédé

À partir des produits actifs concentrés de lavage et stérilisation, il faut préparer les solutions diluées prêtes à l’emploi, et ceci sur une station mobile raccordable aux différents points d’utilisation.

Description du procédé

Le réservoir d’alimentation est rempli avec le produit actif concentré : soude, acide ou produit désinfectant ou détergent. Les produits en poudre sont introduits par un disperseur (hydro-éjecteur et vanne à flotteur).

La pompe doseuse est réglée à un débit donné pour obtenir la concentration optimale en produit actif. L’eau chaude nécessaire à la dilution est réglée par vanne et son débit contrôlé par un rotamètre (ou tout autre système capteur de débit). Le produit actif dosé est injecté dans la ligne d’eau chaude et un mélangeur statique assure une dilution homogène.

La mise en œuvre de l’installation ne demande que quelques minutes : remplissage du bac d’alimentation, agitation dans le cas des produits pulvérulents, réglage du débit de la pompe doseuse, raccordements sur le circuit d’eau chaude et sur les points d'utilisation, réglage du débit d’eau chaude.

Avantages du procédé :

• — dosage précis du produit actif et injection à une concentration optimale assurant une efficacité maximum et une économie de matières premières ;
• — utilisation de la même station de dosage quels que soient les produits actifs utilisés, les matériaux employés résistant parfaitement à la corrosion ;
• — extrême facilité du réglage du débit de produit actif, et adaptation à tous les cycles possibles de lavage — stérilisation.

CONCLUSION

Se différenciant des pompes de transfert par leur possibilité de réglage, d’ajustement et de reproduction du débit, les pompes doseuses offrent des possibilités remarquables pour alimenter simultanément et automatiquement plusieurs composants.

La diversité des pompes doseuses et leur assemblage modulaire leur offrent un vaste champ d'application dont profite largement le domaine du traitement des eaux.