Le filtre a toujours été l’un des procédés essentiels utilisés dans le traitement de l’eau potable. Pour assurer son fonctionnement hydraulique, il est nécessaire de maintenir le matériau filtrant légèrement noyé à l’arrêt et de conserver une charge suffisante au-dessus de celui-ci afin de faire face à son encrassement.
Plusieurs équipements installés en sortie de filtre permettent de répondre à ces impératifs : lyre, pour éviter le dénoyage à l’arrêt, système de régulation : vanne papillon, siphon, etc.
Notre expérience nous a permis de concevoir une adaptation particulière des appareils de régulation, par ailleurs largement utilisés dans les réseaux d’adduction d’eau et d’irrigation. Leur simplicité d’installation et leur grande précision permettent de répondre aux besoins du constructeur et des exploitants.
[Photo : Pilote à flotteur.]
[Photo : Vanne de régulation.]
Principe de la régulation
Le débit délivré reste constant dans la mesure où la perte de charge de l'unité de filtration ne varie pas. Celle-
[Photo : Schéma de principe du système. 1 = Vanne de régulation – 2 A, B, C, D, E = Robinets de commande – 3 = Contrôleur de pression – 4 = Pilote à flotteur – 5 = Robinet d’échappement – 6 = Indicateur de position]
ci est en fait répartie entre la perte de charge propre du filtre, variable selon son état de colmatage et, d’autre part, celle complémentaire du régulateur, variable sur commande.
La perte de charge totale de l’installation correspond donc à celle du filtre (dans son état de colmatage maximal acceptable), augmentée de la perte de charge du régulateur complètement ouvert. Le régulateur fournit donc la fraction de perte de charge que le filtre ne peut créer lorsqu’il est peu colmaté.
Ce sont les prémices d’une variation de niveau du colmatage qui sont utilisées comme signal de commande de l'appareil de régulation.
Pilote à flotteur
Robinet d’échappement
Indicateur de position
Le dispositif
L'appareil de régulation (figure 1) est constitué par une vanne à membrane du type robinet à soupape (1) à laquelle un profil hydraulique spécialement étudié confère une grande autorité tout en garantissant de faibles pertes de charge en position ouverte. Cette caractéristique est particulièrement intéressante dans l’application envisagée. Son mode de commande est hydraulique, et il possède un circuit de pilotage qui comporte un élément déterminant : « le pilote ».
Maintenu ouvert sans pression de commande, il n’est pas de ce fait soumis à une condition de pression minimale d’ouverture, ce qui lui permet de fonctionner en situation de sécurité positive et sous la faible hauteur d’eau des unités de filtration.
La pression de commande (Po) est fournie par un réseau auxiliaire, le plus souvent le réseau d’eau potable.
Un pilote à flotteur progressif de grande précision (4) régule débit et pression de commande en fonction d’une variation de niveau du filtre, laquelle reste inférieure à 1 cm. Le débit ainsi modulé est dirigé dans la chambre de contrôle de la vanne et fait varier son ouverture. Celle-ci est stabilisée de façon permanente par un débit d’échappement progressif (5).
Les organes de commande et de contrôle de cet appareil permettent de l’intégrer sans difficulté dans le processus de filtration ; ils peuvent être utilisés en commande locale ou télécommandés en fonction des applications :
– soit comme robinet d’ouverture forcée (A) ou de fermeture (B), utilisé par exemple pour isoler le filtre lors des opérations de lavage et de remplissage,
– soit comme indicateur d’ouverture (6) qui permet à tout moment de connaître le degré de colmatage existant dans la masse filtrante.
Conclusion
Ce type de régulateur, outre sa précision, est également appréciable par sa simplicité de construction et de mise en œuvre. Les essais réalisés ont montré qu'il peut être utilisé à partir d'un débit de 15 m³/h.
D’autre part, bien qu’installé en milieu humide, il n’est pas soumis aux aléas de fonctionnement que peuvent rencontrer les automatismes électriques.
La maintenance est simplifiée au maximum.
L'utilisation des appareils de régulation à membrane facilite ainsi l’exploitation des filtres ouverts. Ils sont adaptables aux installations existantes et, lorsqu'ils sont prévus au niveau dès la conception des ouvrages, ils permettent de réduire la hauteur des installations de génie civil.
