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Aujourd'hui, de nombreuses stations de pompage d’eaux usées ou de boues sont toujours réalisées avec le traditionnel panier de dégrillage. Ce panier protège les pompes contre l'arrivée des déchets les plus grands. Ce procédé permet de s’affranchir de l'utilisation de pompes à large passage, mais le nettoyage manuel de ces nombreux paniers et les différents points de collecte des refus de dégrillage que cela induit, entraînent des coûts d’exploitation importants.
Ces coûts d'exploitation, au même titre que les coûts énergétiques, deviennent un facteur prioritaire dans l’évaluation des coûts d’exploitation d'un poste de refoulement et donc dans le choix d'une pompe.
Dans les dernières décennies, des systèmes alternatifs ont fait leurs preuves, tant du point de vue des coûts moyens d’exploitation que de leurs fiabilités. Les eaux usées brutes non dégrillées peuvent être pompées vers la station d’épuration où les déchets sont retirés en un point unique.
[Photo : L'expérience engrangée sur des milliers d'installations partout dans le monde prouvent la fiabilité et les progrès dans les coûts d’exploitation des dernières générations de pompes destinées aux eaux usées.]
Nous ferons le point dans cet article sur les critères fondamentaux du transport réussi des eaux usées brutes.
Les options
Pour remplacer le panier de dégrillage, on utilise parfois des dilacérateurs placés en face des pompes pour couper les solides en plus petits morceaux. La maintenance de ces systèmes est coûteuse et demande un savoir-faire particulier. À une échelle limitée, ils peuvent être utilisés quand les solides arrivent gravitairement dans le poste et que les pompes ne sont pas en marche simultanément. Cela demande en général un nombre important de vannes qui impacte directement sur la fiabilité du système.
Ce système n'est donc pas forcément fiable et les récents développements, ainsi que l'expérience engrangée sur des milliers d'installations partout dans le monde prouvent la fiabilité et les progrès dans les coûts d’exploitation des dernières générations de pompes destinées aux eaux usées.
Mis à part le design hydraulique des pompes, la vitesse des effluents est le facteur crucial pour ne pas obturer les canalisations et conserver les postes propres.
La vitesse des effluents, un facteur crucial
L’eau en mouvement possède un pouvoir énorme, en particulier quand ce mouvement est rapide. Comparez le déferlement d'une rivière en période d’orage qui arrache les arbres, les ponts et qui charrie dans son lit boue, sable et divers objets, rendant son cours sombre et tumultueux ; à la même rivière en période calme où le sable et les objets se déposent au fond de son lit, laissant ses flots clairs et transparents.
Les pièges à sable des stations fonctionnent sur ce principe. Pour pomper des eaux chargées de manière fiable, la vitesse des effluents est le facteur principal et le seul facteur contrôlable.
L’expérience montre qu’une vitesse de 0,5 m/s est trop faible, même pour les petits réseaux. En général, une vitesse de 0,75 m/s est à préconiser pour avoir un système fiable, sans risque de bouchage.
Le design hydraulique des pompes
Traditionnellement les pompes monocanales ont montré une bonne efficacité et sont utilisées pour le pompage des eaux usées. Cependant, le principal problème rencontré par ce type de pompes est leur incapacité à pomper des solides fibreux et l'absence de larges passages de solides pour les plus petites unités. Les deux alternatives suivantes sont disponibles aujourd'hui.
1. Pompes à roue VORTEX
[Photo : Même les plus petits modèles de pompes à roue Vortex sont disponibles avec de grands passages de solides.]
Même les plus petits modèles de pompes à roue Vortex sont disponibles avec de grands passages de solides. Ces pompes créent un puissant effet Vortex aussi bien à l’intérieur qu’à l’extérieur du corps de la pompe. Ce Vortex augmente la vitesse des effluents en dessous de la pompe, permettant ainsi aux particules les plus lourdes d’être remontées du sol. Évidemment, cette caractéristique s’applique aux pompes immergées. La plupart des solides ainsi soulevés pénètrent à l'intérieur de la volute. Les déchets fibreux restent dans l'espace directement sous la turbine et ne peuvent donc pas venir bloquer cette turbine.
Du point de vue de la maintenance, l'absence d’ajustements précis à réaliser entre la turbine et le corps de pompe et l'espace
[Photo : Le principal problème rencontré par ce type de pompes est leur incapacité à pomper des solides fibreux.]
[Photo : Ces pompes créent un puissant effet Vortex aussi bien à l'intérieur qu’à l'extérieur du corps de pompe.]
L'important entre ceux-ci, limite le savoir-faire nécessaire à l’exploitation de telles pompes. Cela élimine également les effets très néfastes de l'usure et des mauvais ajustements sur le rendement réel et non théorique d'une pompe monocanale.
Comme l’énergie utilisée pour créer ce Vortex externe n’est pas prise en compte dans le calcul du bilan énergétique habituel, l’efficacité théorique des pompes à roue Vortex semble inférieure. Cependant, on peut facilement comprendre que ce phénomène de Vortex externe permet de conserver le poste propre et donc de récupérer ces coûts énergétiques sur les coûts de maintenance : déblocage des roues inutile, nettoyage des postes peu fréquent.
Naturellement, cet argumentaire perd de son poids pour les grosses installations, où la vitesse à l'intérieur des postes est déjà élevée et où les économies d’énergie sont prépondérantes.
La seconde alternative est alors possible.
2. Pompes à grande efficacité et auto-nettoyantes
L'un des problèmes les plus importants du pompage des eaux usées chargées à l'aide de pompes à hauts rendements réside dans le blocage fréquent des turbines par les matières fibreuses. Dans les dernières décennies, le développement des pompes à hauts rendements a fait de grands progrès avec l'arrivée de pompes à turbines auto-nettoyantes. Les matières filamenteuses sont chassées vers le centre du passage de la turbine. En fermant la turbine par une deuxième bague d’usure parallèle à la première et en ajoutant une extension radiale à la turbine, la maintenance est réduite au minimum. En effet, il n'y a plus de réglage à faire sur la turbine, les effets de l’usure ou ceux liés aux mauvais réglages sur le rendement sont supprimés. Les risques de blocage sont eux aussi largement diminués.
Passage de solides recommandés
Basés sur l'expérience terrain, les capacités minima suivantes peuvent être recommandées.
Eaux usées :
Habitation unique : Vortex 50 mm / Autres 65 mm
Groupe d’habitations : Vortex 65 mm / Autres 80 mm
Poste de refoulement d'importance moyenne :
Installation destinée aux effluents de lieux publics : Vortex 80 mm / Autres 100 mm
Poste de refoulement important : Vortex 100 mm / Autres 125 mm
Eaux pluviales :
Pour les eaux pluviales et les eaux de surface, il est préférable d'utiliser un dégrilleur de protection, la taille des solides étant imprévisible.
Eaux industrielles :
Généralement, la taille et les propriétés des particules solides pompées sont très bien définies. Le choix de la pompe par le constructeur est facile.
Les pompes dilacératrices
Dans les petits postes de refoulement, il n'est pas rare que les quantités d’eaux usées à transporter soient trop faibles pour assurer un auto-curage des réseaux de refoulement en aval. Les pompes dilacératrices offrent dans ce cas une bonne alternative au panier de dégrillage.
[Photo : En fermant la turbine par une deuxième bague d’usure parallèle à la première et en ajoutant une extension radiale à la turbine, la maintenance est réduite au minimum.]
[Photo : Il n'est pas rare que les quantités d’eaux usées à transporter soient trop faibles pour assurer un auto-curage des réseaux de refoulement en aval. Les pompes dilacératrices offrent dans ce cas une bonne alternative.]
En effet, si la quantité d’eau n’est pas suffisante pour assurer une vitesse minimum de transport des particules les plus lourdes, les réseaux finissent par se charger de dépôts sédimentés tout au long des canalisations. Les lames coupent les effluents en petites particules plus légères. L’énergie nécessaire à les transporter est moins importante que les dépôts supprimés.
Par contre, il est évident que l'usure et la corrosion des lames affectent les capacités de dilacération et donc de transport, de ce type de pompes. C’est pourquoi leur utilisation est à préconiser uniquement dans les cas spécifiques où il n’y a pas d’autres alternatives.
En plus des différents critères énoncés précédemment, il existe d’autres facteurs jouant un rôle important dans le pompage efficace, sans problèmes récurrents de maintenance. Le design et la taille des postes, la position des arrivées de canalisations, le type des clapets anti-retour utilisés en sont certains.
Conclusion
Les pompes modernes avec leurs caractéristiques spéciales permettent un pompage sûr à des coûts de maintenance raisonnables et sans l’utilisation de paniers dégrilleurs peu pratiques. Pour un pompage sans problème et fiable, quelques critères sont à rechercher. Cet article s’est attaché à en donner quelques-uns sans avoir la prétention de vouloir être exhaustif.
Certains pays, comme la Hollande, font une grande utilisation de ce type de pompes pour connecter les maisons individuelles aux réseaux de collecte. Leur petit diamètre de refoulement permet de poser des réseaux de faibles diamètres et donc de réduire les coûts moyens de connexion des maisons individuelles. Cela est important car aujourd’hui, dans de nombreux cas, les habitations restant à connecter ne peuvent être en gravitaire et doivent nécessairement utiliser un poste de refoulement.
Il a notamment tenté de mettre en exergue les avantages de l’utilisation de pompes à roues Vortex et de l’importance d’utiliser tous les paramètres de calcul des coûts d’exploitation des pompes et non uniquement, le critère énergétique.
Le design des postes
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