Maintenir un contrôle ferme du rendement des soufflantes à l'intérieur des digesteurs dans les usines de traitement des eaux usées est crucial pour conserver un niveau stable de l'oxygène dissous qui assure un cycle biologique optimal. En contrôlant le débit d'air aux endroits critiques, avec un débitmètre placé à chaque zone d'aération, un opérateur est souvent capable de détecter les blocages ou les défaillances d'équipements avant que le niveau d'oxygène dissous ne chute significativement. Néanmoins, le type de dispositif le plus couramment utilisé pour mesurer l'aération à l'étape du procédé de traitement par boues activées, c'est-à-dire le débitmètre à dispersion thermique, n'est pas toujours le plus adapté.
Les débitmètres à dispersion thermique fonctionnent selon le principe du transfert de chaleur et intègrent le type de capteurs de températures connu sous le nom de détecteur de température à résistance ou DTR. L'air touchant les DTR exerce un effet refroidissant. Le changement de température qui en résulte est ensuite mis en corrélation avec le diamètre de la conduite pour aider à déterminer le débit.
L'inconvénient, c'est que de l'humidité peut se développer sur les DTR et affecter leurs performances. La bonne nouvelle, c'est que les gestionnaires d'usines de traitement des eaux usées disposent de multiples alternatives aux débitmètres à dispersion thermique avec DTR.
Évaluer les possibilités
Plusieurs types de technologies sont disponibles pour la mise à niveau d'une usine existante ou la conception d'une nouvelle installation. Les débitmètres à section variable, qui mesurent la pression dans une conduite par le biais du mouvement ascendant d'un flotteur dans un tube, sont les plus rentables. Ils ne fournissent cependant pas des relevés précis.
Le fonctionnement des dispositifs mécaniques repose en gros sur une hélice. Avec les débitmètres à turbine, par exemple, c'est l'énergie mécanique du passage de l'air dans la turbine qui entraîne sa rotation. L'inconvénient de ces débitmètres et d'autres appareils mécaniques similaires, c'est qu'ils contiennent des parties mobiles. De ce fait, toute accumulation de matière étrangère peut provoquer l'arrêt du débitmètre.
Les débitmètres à effet vortex contiennent un barreau détecteur monté en travers du diamètre de la conduite. Ce dernier entraîne la création de tourbillons, qui sont mesurés par deux cristaux piézoélectriques. Plus le débit qui passe le barreau est élevé, plus grande est la fréquence des tourbillons. Le barreau détecteur peut être comparé à un mât et les cristaux piézoélectriques à un drapeau. Plus le vent souffle fort autour du mât, plus le drapeau va voler au vent.
Le coût des appareils à effet vortex est comparable à celui de la dispersion thermique. Même lorsque les débitmètres à effet vortex et à insertion ne conviennent pas directement, un montage de remplacement peut être effectué grâce à un adaptateur.
La présence de contaminants dans l'air ne constitue pas un problème pour les débitmètres à effet vortex, car il ne contient pas de pièces sensibles à l'humidité ou aux matières étrangères. Ils nécessitent donc un entretien bien moins important et fonctionnent bien dans les milieux humides.
En revanche, certaines usines situées dans des régions très humides doivent faire face à des conditions d'entretien mensuel cauchemardesques, qui impliquent le démontage et le nettoyage de douzaines de débitmètres à dispersion thermique. Celles qui les ont remplacés par des débitmètres à effet vortex se sont débarrassées d'un poids majeur.
Un autre avantage des débitmètres à effet vortex, c'est qu'ils permettent une permutation facile. Lorsqu'on remplace un débitmètre à dispersion thermique avec un équivalent à effet vortex, les raccords sont généralement les mêmes, ce qui permet aux gestionnaires d'usines de simplement dévisser l'ancien appareil pour visser le nouveau à la place. Et même quand les raccords ne sont pas exactement les mêmes, les modifications à effectuer pour installer un débitmètre à effet vortex sont relativement simples.
Les débitmètres à effet vortex peuvent également servir à mesurer les liquides et la vapeur, comme les biogaz créés dans un digesteur, qui ont tendance à être sales et ont une teneur en humidité non négligeable. Cette tâche peut s'avérer problématique pour les débitmètres à dispersion thermique.
Les fabricants de débitmètres à effet vortex offrent toute une gamme d'options, y compris une version en ligne pour les diamètres de tuyau plus petits, à insertion, à brides et à pression différentielle à distance. Au cours des deux dernières années, l'industrie des débitmètres à effet vortex a aussi rendu ses produits plus attractifs en les rendant capables de mesurer aussi la pression et la température en option. Les débitmètres à effet vortex sont également efficaces pour mesurer les gaz créés dans les décharges, les systèmes CVC des immeubles d'appartements et des tours d'habitation, ainsi que dans les conduites de gaz naturel.
En ce qui concerne la précision, les débitmètres à dispersion thermique et à effet vortex sont à peu près équivalents, et ils sont tous les deux sensibles aux turbulences. Les débitmètres à effet vortex sont moins bien équipés pour les environnements à faible débit que les modèles à dispersion thermique, qui peuvent atteindre des taux de débit légèrement plus bas.
Surmonter les obstacles
Le contrôle de la précision est crucial pour maintenir une concentration correcte en oxygène dissous dans les boues activées, ce qui permet un processus biologique stable et optimal, mais les meilleures technologies permettant de l'obtenir ne sont pas toujours celles qui sont mises en avant.
Bien que les débitmètres à effet vortex ou autres technologies puissent constituer une solution plus efficace que les débitmètres à dispersion thermique dans de nombreuses usines de traitement des eaux usées, ils ne sont généralement pas envisagés comme des remplacements dans les installations actuelles. En outre, la plupart des spécifications pour les nouvelles constructions continuent de stipuler l'emploi de débitmètres à dispersion thermique.
Les gestionnaires d'usines et les ingénieurs consultants devraient prendre soigneusement en considération toutes les options de débitmètres qui s'offrent à eux avant d'opter pour le modèle habituel quand ils envisagent le remplacement de certaines unités ou conçoivent un nouveau site. Faire le choix de la technologie la plus appropriée peut améliorer significativement les performances de mesure d'une installation et réduire la nécessité d'un entretien lourd.
