L’opération de tamisage ou dégrillage
L’opération de tamisage ou dégrillage consiste à extraire d’une eau, par un procédé mécanique, les matières solides flottantes ou en suspension qu’elle contient. Autrefois uniquement conçue comme une protection très grossière du traitement des eaux, le dégrillage/tamisage en est maintenant devenu partie intégrante et indispensable pour deux raisons a priori inconciliables :
• d’une part, les déchets transportés sont devenus de plus en plus difficiles à extraire, parce que plus petits et fragiles (par exemple : coton-tiges et cellulose provenant des articles sanitaires), et parce que leur quantité a augmenté très fortement ;
• d’autre part, l’utilisation de filières de traitement de plus en plus pointues (exemple : décanteur lamellaire et culture biologique sur support fixe) exige maintenant une excellente rétention préalable des solides transportés par les eaux.
Les constructeurs et exploitants de stations d’épuration ont ainsi été confrontés à une difficulté croissante du problème posé. La nécessité de le résoudre de façon satisfaisante a conduit à l’évolution des techniques et à l’apparition de nouveaux types de dégrilleurs et tamiseurs depuis la fin des années 70. Une nouvelle étape a été franchie en Allemagne en 1984, avec la mise au point d’un appareil rotatif de dégrillage fin ou tamisage incluant également le traitement complet des matières solides arrêtées. Le principe de fonctionnement de cet appareil*, ses avantages pour l’utilisateur, ses performances et quelques cas d’application particuliers sont exposés ci-après.
Le dégrilleur rotatif
On voit sur la figure 1 le principe de fonctionnement de l’appareil, qui est essentiellement constitué de trois parties :
• un cylindre de filtration équipé d’un système de décolmatage (figure 2) ;
• une vis inclinée de relevage et de compactage des déchets ;
• un motoréducteur unique d’entraînement.
L’appareil étant placé dans un canal, l’eau usée, la boue ou tout autre effluent traité pénètre par l’ouverture avant du cylindre puis traverse la surface filtrante en se débarrassant de ses
* Breveté sous la dénomination « Rotamat ».
[Photo : Schéma de principe du dégrilleur/tamiseur rotatif avec compacteur incorporé.]
[Photo : Fig. 2 – Détail du système de décolmatage du panier et de la vis de reprise des déchets.]
[Photo : Fig. 3 – Système de buses de lavage des matières dégrillées, situé à l'entrée de la vis de relevage.]
[Photo : Fig. 4 – Appareil de diamètre 1800, avec son flasque d’adaptation au canal.]
[Photo : Fig. 5 – Appareil comportant un panier à barreaux circulaires, équipé du système de lavage des déchets.]
Matières en suspension. Les solides arrêtés s’accumulent progressivement à l’intérieur du cylindre, provoquant une lente élévation du niveau liquide amont qui est détectée et actionne finalement la mise en marche du système automatique de décolmatage. Ce système rotatif, différent selon les versions de la machine, extrait les déchets hors de l'eau et les décharge dans la trémie d’alimentation de la vis axiale. Cette vis assure les fonctions simultanées de lavage (facultatif), relevage, compactage et déshydratation des déchets.
Avantages du système
Le premier avantage du système est son extrême simplicité mécanique : les seules pièces en mouvement sont la vis inclinée et le système de décolmatage du cylindre filtrant, qui sont placés en ligne et entraînés directement et simultanément par un motoréducteur unique. Il en résulte pour l’exploitant la suppression quasi totale de l’entretien, puisque la machine ne comporte aucun roulement ni organe de transmission.
Le second avantage concerne la vis de relèvement et de traitement des déchets. Celle-ci présente plusieurs particularités très intéressantes, qui méritent d’être détaillées :
- • elle tourne dans un tube fermé, ce qui rend la machine particulièrement propre et hygiénique. Elle n’est source d’aucune nuisance visuelle ou olfactive et procure une sécurité totale au personnel d’exploitation,
- • le tube-enveloppe est facile à calorifuger et à chauffer (figures 6, 7 et 9). L'appareil peut donc fonctionner à l’extérieur, sans bâtiment de protection, dans les régions exposées au gel,
- • il est possible de réaliser le lavage complet des matières dégrillées à l’entrée de la vis par un système de buses de lavage (figures 3 et 5), qui élimine totalement les matières organiques et fécales. Ces matières sont recyclées gravitairement par le tube dans le cylindre de filtration. Le lavage diminue le volume et le poids des déchets et améliore également leur aptitude au compactage et à la déshydratation. La machine éjecte donc des refus de dégrillage réduits en volume, parfaitement déshydratés, exempts de matières organiques, non fermentescibles et inodores,
- • le prix de revient de la machine varie très peu avec la longueur de la vis.
[Photo : Fig. 6 – Appareil de petite taille comportant un dispositif de calorifugeage/chauffage et un système fermé d’ensachage.]
[Photo : Fig. 7 – Station compacte de prétraitement, calorifugée et chauffée, avec régulation du débit d’alimentation.]
[Photo : Fig. 8 – Schéma de principe d’une station compacte de prétraitement.]
[Photo : Fig. 9 – Unité mobile, calorifugée et chauffée, pour tamisage de boues et matières de vidange.]
[Photo : Fig. 10 – Poste de dégrillage fin, équipé de quatre appareils à maille de 6 mm. Débit traité : 7 500 m³/h.]
permet de fabriquer des appareils économiques qui relèvent directement les déchets à une hauteur adaptée au site d’installation.
Construction et performances
De construction très robuste, l'appareil est entièrement réalisé en acier inoxydable. Il est amené assemblé sur site, prêt à être mis en place dans le canal, opération simple et rapide. L’étanchéité entre le canal et le cylindre filtrant est assurée par des bavettes ou par un flasque d’adaptation (figure 4).
La maille des paniers de filtration est comprise, selon les versions, entre 0,1 mm et 12 mm. Les paniers de mailles fines sont constitués par une crépine de type Johnson (enroulement d’un fil inox de section trapézoïdale sur des montants transversaux de soutien), ou par une tôle perforée. Les paniers de mailles larges comportant un assemblage de secteurs de barreaux circulaires (figure 5) dont l’écartement détermine un entrefer. Tous ces paniers sont actuellement réalisés dans des diamètres de 300 mm à 2 600 mm. Les débits unitaires atteignent jusqu’à 4 000 m³/h.
La vis de convoyage et de traitement des déchets, d’un diamètre de 220 à 360 mm, assure une capacité maximale de relèvement de 4 m³/h de matières solides. À la partie supérieure de la vis, le compactage commence par une diminution progressive du pas de la spire (mise en pression lente et progressive des déchets) puis continue par la formation d’un bouchon (pression élevée). Le résultat, tant en termes de diminution de volume qu’en termes d’élimination de l’eau dépend évidemment du type de l’effluent et des déchets ainsi que l'utilisation ou non du système de lavage à l’entrée de la vis. Pour des effluents résiduaires urbains, on atteint :
- - sans lavage, une réduction de volume de 1/2 et une siccité de 35 %;
- - avec lavage, une réduction de volume de 2/3 et une siccité de 45 %.
Un système fermé d’ensachage des déchets, adapté aux stations de petite taille, complète éventuellement le dispositif (figure 6).
Domaines particuliers d'utilisation
Les domaines d'utilisation sont extrêmement variés et l’appareil permet de traiter pratiquement tous les types d’effluents résiduaires urbains ou industriels. Il accepte également des liquides contenant des matières réputées colmatantes, même en grandes quantités. Cette caractéristique, alliée à sa grande robustesse, en font un outil particulièrement efficace dans le traitement des boues, des matières de vidange, des purges de réseaux et des résidus liquides industriels de toute sorte.
Lors de la filtration de boues ou de matières de vidange des stations d’épuration urbaines, l'appareil s’installe généralement dans un bac, l’ensemble formant une centrale de dépotage de camions, fixe ou mobile (figure 9). Pour un traitement plus complet, il est adapté dans un ensemble qui constitue, au sens propre de l’expression, une « station compacte de prétraitement mécanique complet ». Elle se présente extérieurement (figure 7) comme une cuve longitudinale en inox, s’installe en fosse ou hors sol, et intègre les fonctions de dégrillage/tamisage (avec traitement des résidus), de dessablage et de dégraissage de l'effluent traité (figure 8). L’ensemble, fabriqué en usine, permet de traiter des débits horaires atteignant, selon la taille et le type d’application, 600 m³/h. Lorsqu’elle est utilisée pour le dépotage de camions, la station est équipée du côté alimentation (figure 7) d’une vanne motorisée qui, associée à un dispositif de mesure du niveau liquide à l’amont du dégrilleur, permet la régulation automatique du débit de vidange de la citerne.
Conclusion
Grâce à la large gamme des débits traités (figure 10) et à l’éventail des mailles de filtration, grâce aussi à sa construction en inox, à sa simplicité, à son extrême robustesse et à la présence d’un compacteur intégré, ce dégrilleur/tamiseur rotatif apporte une réponse originale et très efficace aux problèmes de filtration des effluents résiduaires les plus variés. Plus de 2 000 appareils de ce type sont déjà en service en Europe (dont 600 ont été installés en 1992).
