Mis au point au début des années 2000 par Aquasystems International, le FRED (Floatables Re-Entraining Device) est un mélangeur de surface flottant.
Le flux liquide descendant engendré par l’hélice crée un important courant de surface qui « tire » les flottants vers le centre du tripode, puis les réentraîne à vitesse élevée vers le fond, tout en assurant un brassage du bassin suffisant pour mettre en suspension toutes les matières solides présentes. Le flotteur tripode ne fait pas obstacle à l’arrivée des matières flottantes, et il permet à l’appareil de suivre les variations du niveau.
Le mélangeur FRED a été conçu pour être utilisé en stations d’épuration industrielles pour le brassage de bassins tampons recevant de grandes quantités de graisses, par exemple des abattoirs, laiteries/fromageries, charcuteries industrielles, fabrication de plats cuisinés, industries des corps gras, mais aussi en stations d’épuration urbaines pour le brassage de bassins d’anoxie. L’exemple présenté ci-après est une bonne illustration des bénéfices que peut apporter ce mélangeur en matière de gestion des flottants. Il concerne une application réalisée par la Société Astrade pour restaurer le fonctionnement d’un bassin tampon qui reçoit des effluents riches en graisses.
Restaurer le fonctionnement d’un bassin tampon
La station d’épuration traite les effluents d’une usine agro-alimentaire de produits élaborés. Elle repose sur un prétraitement physico-chimique (flottateur) avant rejet au réseau collectif, et comprend un poste de relevage, un tamis, un bassin tampon de 10,0 m × 9,0 m × niveau maximum 2,6 m d’un volume utile de 240 m³ et un flottateur à air.
[Illustration : Le mélangeur FRED a été conçu pour être utilisé en stations d’épuration industrielles pour le brassage de bassins tampons recevant de grandes quantités de graisses mais aussi en stations d’épuration urbaines pour le brassage de bassins d’anoxie.]
Incorporation de coagulant minéral et de polymère. Les caractéristiques des effluents bruts après tamisage sont les suivantes :
- - Débit moyen : 130 m³/j
- - DCO : 3500 mgO₂/l
- - MES : 860 mg/l
- - Graisses : 550 mg/l (SEH)
Sur cette station d’épuration, le bassin tampon est essentiel pour lisser le rejet sur 7 jours, respecter le débit maximum de 100 m³/j et alimenter le flottateur de façon régulière et homogène. À l'origine, ce tampon avait été équipé d’un aérateur de surface d'une puissance de 11 kW (soit 45 W/m³) qui a rapidement été retiré du bassin pour plusieurs raisons :
- • une importante production d’aérosols, entraînant des dépôts gras autour du bassin ;
- • un dégagement d’odeurs générant des nuisances olfactives importantes ;
- • un phénomène de moussage par une masse de graisses émulsifiées repoussée sur les voiles du bassin ;
- • une limitation du volume utile du bassin tampon puisque le niveau nécessaire au fonctionnement de l’aérateur était supérieur à 1 m, soit 40 % du bassin.
La station d’épuration a alors été exploitée sans brassage, entraînant plusieurs inconvénients majeurs. L'impossibilité de conduire correctement le traitement physico-chimique : l’effluent étant en permanence de composition variable, les dosages de réactifs n’étaient jamais pérennes. En conséquence, le non-respect des critères de rejet a été de plus en plus fréquent.
Ensuite, une importante accumulation en surface d'une croûte graisseuse de plus en plus épaisse et compacte et, en fond de bassin, de matières lourdes sédimentées (50 à 60 cm d'épaisseur) obstruant parfois la conduite d’aspiration des pompes de reprise et une diminution corrélative de la capacité utile du bassin tampon ont été observées.
L'industriel a donc été contraint de faire effectuer des curages de bassin par camion hydro-cureur, avec intervention des opérateurs dans le bassin. Le coût de ces opérations s'est rapidement révélé prohibitif du fait de la nécessité de réaliser ces curages en urgence, de l’impossibilité de stopper l'usine pendant les interventions, et du coût d’élimination des effluents s’ajoutant au coût du curage.
Soucieux de rationaliser l'exploitation de sa station, l’industriel a finalement confié à Astrade une mission de mise en conformité de son installation, avec, comme objectif, une exploitation optimisée et le respect des concentrations limites imposées au rejet.
Se concentrer sur le brassage du bassin tampon
L'approche retenue a consisté à se concentrer sur le brassage du bassin tampon pour rendre homogène l’effluent et faciliter l'exploitation et l'optimisation du traitement physico-chimique, restaurer la capacité utile du bassin tampon, ce qui supposait de limiter le volume « mort » à 60 m³ (environ 70 cm de hauteur) et tout ceci en respectant l’obligation de ne pas générer de nuisances olfactives.
[Photo : Le jour de la mise en place du mélangeur et comme depuis de nombreuses années, le bassin était recouvert par une importante couche de graisses.]
[Photo : Après une heure de fonctionnement du mélangeur, la couche de graisse commence à se fissurer, mais l’appareil reste posé sur la croûte.]
[Photo : Après 24 h de fonctionnement, il ne restait que quelques blocs de graisses en surface.]
[Photo : Après 1 semaine, la surface étant devenue parfaitement propre et le problème était résolu.]
[Photo : Principe de fonctionnement du mélangeur FRED : le flux liquide descendant engendré par l’hélice crée un important courant de surface qui « tire » les flottants vers le centre du tripode, puis les ré-entraine à vitesse élevée vers le fond, tout en assurant un brassage du bassin suffisant pour mettre en suspension toutes les matières solides présentes.]
Astrade a retenu la technologie FRED d’Aquasystems International et ce sans curage préalable. L'enjeu était d’éviter le coût du curage et de pouvoir traiter les effluents sans modifier l’installation.
La mise en place du mélangeur FRED s’est déroulée la veille d'un week-end prolongé de 3 jours, pour faire travailler le traitement physico-chimique à faible débit afin de traiter la pollution accumulée dans le bassin depuis plus d’un an.
Au départ, la croûte de graisses était tellement compacte que le mélangeur est resté posé sur cette croûte pendant 2 heures avant qu’elle ne soit suffisamment « entamée » pour permettre une flottaison normale.
La série de photos illustre les résultats atteints sur le bassin tampon. Le jour de la mise en place du mélangeur (photo 1), et comme depuis de nombreuses années, le bassin était recouvert par une importante couche de graisses. Après une heure de fonctionnement du mélangeur (2ᵉ photo), la couche de graisse commence à se fissurer, mais l’appareil reste posé sur la croûte. Après 24 h de fonctionnement (3ᵉ photo) il ne restait que quelques blocs de graisses en surface... Après 1 semaine (4ᵉ photo) la surface était devenue parfaitement propre et le problème était résolu.
Il faut ici insister sur le fait que le passage de l'état initial (photo 1) à l’état final (photo 4) s’est fait en 8 jours, uniquement grâce à l’action du mélangeur et sans faire intervenir de camion hydro-cureur... De plus, la puissance installée a été très réduite : 4 kW, soit une puissance de brassage de 16 W/m² (bassin rempli). Aucune nuisance olfactive n’est constatée en raison de l’absence d'aérosols et de brassage violent. Le volume minimum du bassin a été ramené à 60 cm (54 m³) permettant d’utiliser pleinement le volume utile du bassin pour lisser le flux sur 7 jours par semaine.
Le mélangeur FRED, qui tire son efficacité de la géométrie particulièrement étudiée de son rotor hélicoïdal, est cependant de conception particulièrement simple.
Il est construit tout en inox, et se caractérise par sa robustesse.
Son entretien, quasi-nul, se limite à celui de son moteur IP 55 placé en partie supérieure.
En conclusion, le mélangeur FRED constitue une solution originale, efficace et simple à mettre en œuvre, susceptible de répondre dans des délais très courts au difficile problème de la gestion des flottants.
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