Les procédés habituels, constitués d’une vis ou d’une ou plusieurs bandes de transport, ne répondent plus aux besoins des utilisateurs, compte tenu de leur coût important et de leur mise en œuvre difficile (surtout lorsque le chemin d’évacuation est sinueux). Les odeurs et la pollution engendrées par ces systèmes sont également incompatibles avec les exigences de qualité de l’environnement d’aujourd’hui.
L’évacuation des boues par l’intermédiaire d’une pompe gaveuse (ou « gavopompe ») à double vis d’Archimède apporte une réponse parfaitement adaptée aux besoins actuels des stations d’épuration.
Principe
Les gavopompes se composent de deux éléments hydrauliques intégrés : une pompe et deux vis de gavage permettant d’introduire la boue dans la pompe.
La pompe est constituée essentiellement de deux engrenages hélicoïdaux (figure 1) : le rotor, élément mobile en métal, et le stator, partie statique en élastomère. Le rotor (engrenage à une dent) tourne à l’intérieur du stator (engrenage à deux dents) créant ainsi des capacités closes qui se déplacent le long de l’axe du stator et véhiculent le liquide pompé. Le débit résultant de la réunion permanente de ces capacités est à chaque instant constant. La simplicité de cette pompe, due à l’absence de clapet et au peu de pièces en mouvement, en fait un système fiable et efficace.
Sur l’épure ci-contre, stator et rotor sont représentés en coupe. La décomposition du mouvement de rotation du rotor tournant à droite permet de suivre la progression d’un alvéole.
• Le liquide se déplace de gauche à droite, selon, bien évidemment, le sens du déplacement des alvéoles.
• Le refoulement et l’aspiration sont isolés l’un de l’autre par une ligne d’étanchéité dont la longueur totale est proportionnelle au nombre de pas de la pompe (cf. infra la notion de pas).
• La rotation inverse du rotor entraînerait un déplacement inverse des alvéoles et donc du sens du débit. La pompe Moineau est réversible sous certaines conditions (nous consulter pour approbation).
Le rotor a tourné de 180° : l’alvéole est fermée.
Le rotor a tourné de 270° : il se trouve dans l’axe du stator, un autre cycle s’amorce.
Le cycle est terminé.
[Photo : Fig. 1 : Principe de construction de la pompe Moineau.]
[Photo : Profil vis de gavage sur pompe RTB.]
[Photo : Installation.]
…vement sont le gage d’une excellente fiabilité et d’un coût d’utilisation réduit.
Le gavage de la pompe est assuré par deux vis sécantes inter et contra-rotatives auto-nettoyantes. Cette solution géométriquement évoluée a été développée de préférence au système classique constitué d’une seule vis de gavage complétée par un système brise-voûte qui répond mal aux exigences actuelles, en raison d’une complexité importante (encombrement, deux moteurs d’entraînement) et d’une grande sensibilité à la viscosité des boues.
La géométrie particulière des deux vis de gavage permet d’assurer un débit constant, quel que soit le taux de siccité des boues (jusqu’à 40 %) et leur pouvoir adhésif. Ce résultat est obtenu grâce au profil sécant auto-nettoyant des vis, lequel évite au produit de rester collé à l’intérieur des spires de la vis, comme c’est souvent le cas avec les simples vis de gavage.
[Photo : Gavopompe installée à la sortie d’une centrifugeuse (avec dispositif de chaulage).]
Installation
Les gavopompes d’évacuation des boues sont mises en place directement à la sortie des systèmes de déshydratation mécanique existants (figure 3), tels que les filtres à bande presseuse, les centrifugeuses ainsi que toutes les autres installations dont le gâteau n’excède pas 40 % de siccité (figure 4 et 5).
Les pompes sont équipées d’une trémie d’aspiration (figure 6) dont la longueur est adaptée au système de déshydratation : avec les filtres à bande presseuse, cette longueur correspond à la largeur de la bande ; dans le cas d’une centrifugeuse, une trémie de taille réduite est adaptée à son diamètre de sortie.
Facilement automatisables grâce à un motovariateur pouvant être commandé à distance, ces gavopompes s’intègrent parfaitement et simplement aux systèmes de gestion automatisés des stations d’épuration.
[Photo : Gavopompe installée à la sortie d’un filtre à bande presseuse.]
[Photo : Gavopompe Moineau RTB. Schéma de principe. Alimentation de bennes étanches à la sortie de la gavopompe. La boue à la sortie de l’installation.]
[Photo : Alimentation de bennes étanches à la sortie de la gavopompe.]
[Photo : La boue à la sortie de l’installation.]
Le débit des pompes est adapté dans chaque cas aux performances des systèmes de déshydratation, la plage couverte variant de quelques litres/heure à 80 m³/heure et les pressions de refoulement pouvant atteindre 30 bars, en fonction de la longueur de la ligne d’évacuation et de la viscosité de la boue.
Chaulage direct dans la pompe
Dans le but d’augmenter la siccité des boues, il est parfois procédé à l’adjonction de chaux (chaulage) dans les boues issues des procédés de déshydratation. Traditionnellement, ce mélange est réalisé par un ensemble mélangeur annexe relativement onéreux. Le profil des vis de gavage des gavopompes a été étudié pour assurer un malaxage important des boues, ce qui permet d’introduire la chaux directement dans la trémie de la pompe, conception qui a pour conséquence une simplification notable de l’exploitation des stations et une nette diminution des coûts d’installation.
Performances
L’utilisation du procédé décrit ci-dessus présente de nombreux avantages :
- — réduction de l’encombrement,
- — grande liberté de choix d’agencement de la station, due à la facilité d’installation des tuyauteries qui peuvent suivre sans problème les sinuosités les plus complexes,
- — réduction des nuisances liées au transport des boues d’épuration (et notamment les nuisances olfactives), grâce au système fonctionnant en circuit fermé étanche que constitue l’ensemble pompe et tuyauterie de refoulement,
- — possibilité de débouché direct dans une benne fermée,
- — simplification de la maintenance et de l’entretien, permettant une importante diminution des coûts,
- — facilité d’automatisation par pilotage programmé permettant une utilisation en continu des installations,
- — débit constant non pulsatoire, quels que soient la siccité (jusqu’à 40 %) et le pouvoir collant des boues,
- — possibilité de mélanger de la chaux vive aux boues directement dans la pompe pour augmenter leur siccité.
Conclusion
La gavopompe à double vis de gavage constitue une réponse moderne et performante aux problèmes posés par l’évacuation des boues à la sortie des systèmes de déshydratation. Son installation peut être réalisée sur tous les sites, nouveaux ou déjà existants, grâce à son faible encombrement et à sa facilité de mise en œuvre. Son exploitation simple et peu coûteuse, ne nécessitant aucune connaissance particulière, est un gage de rentabilité et de sécurité pour l’exploitant.
