C.I.R.
La régulation d’une chloration gazeuse doit remplir plusieurs conditions :
— fiabilité du fonctionnement, pour délivrer aux consommateurs en toutes circonstances une eau biologiquement saine ;
— précision et régularité des dosages, afin de maintenir le traitement optimal de l'eau ;
— consommation et entretien réduits, de façon à minimiser les frais de fonctionnement.
Un dispositif de chloration gazeuse régulée par vanne modulante à tête en céramique associée à un analyseur de chlore libre, tel que nous le décrivons ci-après, satisfait à ces obligations.
Principe de l'appareillage
Une pompe de surpression alimente un venturi (hydro-éjecteur) avec un petit débit d’eau surpressée. Le vide créé dans le venturi, sous l’action de cette eau motrice, provoque une dépression qui s’étend jusqu’au chloromètre fixé sur la bouteille de chlore. Le vide agissant sur le détendeur provoque l’ouverture de la vanne de sécurité, ce qui entraîne l’aspiration du chlore (figures 1 et 2). Le débit de chlore, qui est lisible sur un tube gradué, varie en fonction de la position d'une vanne modulante.
Un analyseur de chlore mesure en continu le signal donné par les électrodes cuivre/platine situées dans une cuve d’échantillonnage alimentée en continu en eau provenant du bassin ; l’analyseur compare sa mesure et le point de consigne désiré, et agit en conséquence sur la vanne modulante.
Fonctionnement
Le circuit « Eau »
La pompe de surpression est du modèle centrifuge, au fonctionnement asservi à la marche générale de la station de pompage.
Afin de réguler le débit d’eau alimentant l’hydro-éjecteur et de protéger d’éventuelles impuretés le clapet antiretour, un filtre détendeur avec manomètre est placé sur la ligne d’eau.
L’hydro-éjecteur est un dispositif muni d’un ensemble convergent/divergent où se fait le mélange du chlore gazeux pur dans l’eau. Il comporte un clapet pour éviter les remontées d’eau dans le circuit de chlore.
L’eau chlorée produite est injectée dans les canalisations d’eau à traiter, avant rétention.
Le circuit « chlore gazeux »
Comme on le sait, le chlore est un gaz très toxique ; c’est pourquoi les équipements de chloration fonctionnent sous vide, le chlore gazeux ne pouvant sortir de sa bouteille (équipée) que lorsque ce vide est assuré.
Les bouteilles de chlore sont installées à l’extérieur de l’unité technique de filtration, dans un local facilement accessible muni d’aérations inférieures et supérieures permettant une bonne ventilation (figure 3).
Chaque bouteille est fixée au mur de façon à éviter toute chute pendant les manipulations ; équipées de leur robinet, elles sont contrôlées régulièrement sous la responsabilité du fournisseur qui assure les remplissages successifs.
Le chloromètre est fixé sur la bouteille de chlore par un joint au plomb ; son étanchéité est testée à l’ammoniac ; dès lors l’installation, qui fonctionne sous vide, se trouve protégée contre les fuites (figure 4).
Afin d’assurer la continuité de la désinfection, le dispositif est muni de deux chloromètres montés chacun sur une bouteille, reliés par un inverseur vacuométrique. Lorsqu’une bouteille est vide, la dépression s’accroît dans le chloromètre en fonctionnement et l’inverseur bascule automatiquement sur la deuxième bouteille. Un signal témoin met d’ailleurs en évidence le manque de chlore lorsqu’une bouteille est vide.
Un débitmètre muni d’un tube gradué et d’un pointeau de réglage de débit est installé sur le circuit du chlore gazeux sous vide, dans le « local technique » ; on connaît ainsi le débit de chlore instantané.
[Photo : Régulation du chlore gazeux par vanne modulante, en fonction du débit d'eau à traiter.]
[Photo : Régulation du chlore gazeux par vanne modulante, en fonction de l'analyse de chlore.]
[Photo : Vue d'ensemble de l’installation (avec pompe de surpression)]
pointeau permet un réglage manuel au débit maximal déterminé ; en marche automatique, c’est en fait la vanne modulante qui régule ce débit. Cette vanne doit répondre à trois impératifs : précision du débit, étanchéité et longévité. On obtient ce résultat par l'emploi d’une vanne comportant deux disques en céramique dont la dureté a permis un usinage très fin. Les disques sont superposés et leurs faces en contact assurent une parfaite étanchéité, obtenue par adhérence mutuelle (analogue à celle d’un aimant sur le métal). Une fente pratiquée en arc de cercle sur le disque ouvre par rotation lente une section de surface variant avec le débit de chlore nécessaire, de façon précise. L’alternance des mouvements est commandée par un moteur à deux enroulements séparés ; des contacts de fin de course complètent le dispositif (figure 5).
Le circuit d’analyse
Une prise d’échantillon est située sur le retour d’eau provenant du bassin. Elle alimente en continu une cuve d’échantillonnage par trop-plein, avec un débit moyen de 50 l/h. Un filtre détendeur est placé sur cette arrivée pour éviter les à-coups. L’eau, qui arrive tangentiellement, provoque un brassage centrifuge des réactifs et nettoie en continu les électrodes de platine et de cuivre, ce qui évite la dérive de l'analyseur.
L’analyseur est muni d’un affichage digital de la valeur du chlore libre mesuré, et d’un sélecteur du seuil minimal. En position manuelle, deux touches permettent d’augmenter ou de diminuer le débit de chlore ; en position automatique, l’analyseur compare la valeur enregistrée, la valeur désirée, et agit sur la vanne modulante. Une particularité importante de cet appareil, spécialement conçu pour la régulation, est de contenir deux réglages complémentaires modulant la régulation, l’un permettant d’intégrer le temps de reprise dû à l’inertie du bassin et l’autre, l’amplitude de la modification. La vanne à tête en céramique peut être utilisée séparément.
Le réajustement du zéro de l’analyseur est réalisé très simplement, en coupant l’alimentation en eau de la cuve d’échantillonnage. Son calibrage est assuré par un potentiomètre de façade ajustant l’affichage à la valeur définie par l’analyse colorimétrique au D.P.D.
[Photo : Local de stockage comportant deux chloromètres installés sur bouteille avec un inverseur]
Il peut être également intéressant de moduler le débit du chlore en fonction de celui d'une station de pompage. En envoyant un signal 0-20 ou 4-20 mA sur un régulateur à microprocesseur, on obtient en effet une régulation proportionnelle à un taux préfixé.
L'utilisation d’une nouvelle génération de régulateurs peut aussi permettre de modifier le taux de consigne (dosage de chlore/m³) par signal 0-20 ou 4-20 mA, ce qui permet d’effectuer ces modifications à distance, avec ou sans télégestion. Les fonctions de changement de point de consigne ou d’ouverture/fermeture de la vanne sont débrayables localement.
Dans cette application, la vanne modulante est équipée d’un potentiomètre permettant au régulateur d’être informé en permanence de son positionnement précis.
[Photo : Analyseur, vanne modulante et débitmètre]
Conclusion
Des équipements simples et d’entretien facile permettent aujourd’hui de réguler avec la plus grande précision le traitement au chlore gazeux des eaux destinées à la consommation.
Cette régulation est nécessaire dans la plupart des stations où le débit et la qualité de l'eau varient en fonction de l’heure, du jour ou de la saison, ensemble ou séparément ; elle est indispensable pour assurer une désinfection parfaite et éviter les surdosages ou sous-dosages accidentels.
Il faut toutefois que les appareils utilisés à cet effet bénéficient des derniers progrès technologiques…
