Déshydratation par presse à vis multidisques : boues à faible teneur en solides, limites de fonctionnement et maintenance

L’un des principaux avantages d’une presse à vis multidisques, également appelée machine de déshydratation par presse à vis, est sa capacité à traiter des boues relativement diluées sans toujours nécessiter une étape d’épaississement séparée. Cela peut être utile pour les petites usines de traitement des eaux usées, les installations industrielles avec des concentrations de boues fluctuantes et les projets de rénovation où l'espace est limité.

Un filtre-presse à bande repose en partie sur le drainage par gravité pour éliminer l’eau avant que les boues ne traversent la section de déshydratation sous pression. Lorsque l'alimentation est trop diluée ou que les boues ont de mauvaises caractéristiques de décantation et de floculation, les solides peuvent ne pas être retenus efficacement sur la bande. De fines particules peuvent s'échapper avec le filtrat, réduisant ainsi la récupération des solides et affectant le processus de déshydratation. Un polymère supplémentaire peut être nécessaire, bien que le dosage réel dépende de la boue et des conditions opératoires.

Une presse à vis multidisques utilise un mécanisme différent. Les boues se déplacent dans une chambre formée par un arbre à vis et une alternance d'anneaux fixes et mobiles. Au fur et à mesure que les boues avancent, l’espace disponible diminue et la pression mécanique permet de séparer l’eau des solides. Les anneaux mobiles permettent également de limiter l’accumulation de solides entre les anneaux.

Cette conception permet de rendre les presses à vis adaptées aux boues relativement peu concentrées. Cependant, la capacité de traiter des aliments dilués ne signifie pas que chaque machine peut maintenir le même débit, la même qualité de filtrat ou la même siccité du gâteau dans toutes les conditions.

Par exemple, une teneur en humidité du gâteau de 80 à 85 %, équivalente à 15 à 20 % de solides totaux, peut être obtenue avec certains types de boues et conditions de fonctionnement. Il ne faut pas considérer ce résultat comme une garantie, en particulier lorsque la concentration des boues entrantes fluctue considérablement.

La concentration d'alimentation appropriée pour une presse à vis dépend de la conception de la machine, des caractéristiques des boues, du conditionnement des polymères et du débit de matières sèches requis.

Certaines presses à vis multidisques sont conçues pour des concentrations d'aliments d'environ 2 000 mg/L (0,2 %) ou plus. D'autres systèmes ont démontré un fonctionnement à des concentrations plus faibles. Par conséquent, 2 000 mg/L ne doit pas être considéré comme un minimum universel et un fonctionnement en dessous de 0,5 % de matières solides ne doit pas automatiquement être considéré comme impossible.

Néanmoins, à mesure que l’alimentation se dilue, la quantité d’eau qui doit être manipulée pour chaque unité de matière sèche augmente. Cela peut réduire la capacité de traitement efficace et rendre plus difficile une déshydratation stable. Si les boues sont mal floculées ou contiennent une grande proportion de particules fines, des solides peuvent s'échapper par les interstices annulaires, ce qui entraîne un filtrat trouble et un gâteau plus humide que prévu.

Prenons l’exemple d’une installation qui alimente en excès de boues biologiques directement une presse à vis sans bassin d’épaississement en amont. Si la concentration des aliments reste comprise entre quelques centaines et légèrement au-dessus de 1 000 mg/L, la machine peut toujours fonctionner, mais les résultats peuvent être incohérents. La consommation de polymères peut augmenter, la qualité du filtrat peut se détériorer et la quantité de matières sèches traitées par unité de temps peut diminuer.

Avant de modifier les paramètres de la machine, vérifiez la concentration réelle de l'alimentation, la charge en matières sèches, le dosage de polymère et la formation de floculation. Si l'aliment est systématiquement trop dilué pour le modèle sélectionné, un tampon ou une unité d'épaississement en amont peut améliorer les performances globales. Réduire la vitesse d'alimentation peut également aider, à condition que les limites hydrauliques et de chargement de solides de la machine soient respectées.

Réduire la vitesse de la vis peut augmenter le temps disponible pour le drainage et la compression, mais ce n'est pas une solution universelle. La vitesse appropriée doit être établie par des essais de fonctionnement ou par les recommandations du fabricant.

L’état des anneaux fixes et mobiles est important pour les performances à long terme d’une presse à vis multidisques.

Les espaces étroits entre les anneaux permettent à l'eau de s'écouler tout en retenant la plupart des solides. Leurs dimensions et leur état affectent la filtration, la capture des solides et la résistance rencontrée lors du déplacement des boues dans la chambre de déshydratation.

Ces composants sont sujets à l'usure. Lorsque les boues contiennent des quantités importantes de sable ou de particules inorganiques abrasives, les bagues et l'arbre de la vis peuvent s'user plus rapidement que lors du traitement de boues moins abrasives. Au fil du temps, une usure excessive peut affecter la clarté du filtrat, la récupération des solides et la capacité de traitement.

Le taux d'usure varie en fonction de la composition des boues, des heures de fonctionnement, des matériaux des composants et de la conception de l'équipement. Il n'est donc pas possible de spécifier une durée de vie universelle ou une augmentation fixe du jeu annulaire qui s'applique à chaque presse à vis.

Lorsqu'une machine commence à produire un filtrat trouble ou un gâteau plus humide, inspectez les bagues et l'arbre de vis dans le cadre du processus de dépannage. Si l'usure a dépassé les limites autorisées par le fabricant, le remplacement des composants concernés peut être nécessaire. Le réglage des paramètres de fonctionnement à lui seul ne restaurera pas les composants usés à leur état d'origine.

La vis sans fin subit également une usure lorsqu'elle transporte les boues à travers la chambre de déshydratation. Le matériau, le traitement de surface et la résistance à l’usure de l’arbre de vis et des bagues peuvent donc affecter les coûts de maintenance tout au long de la durée de vie de la machine.

Lorsque vous comparez les devis d’équipement, ne vous concentrez pas uniquement sur le prix d’achat initial. Renseignez-vous sur les matériaux des bagues et des arbres de vis, les traitements anti-usure, la disponibilité des pièces de rechange et les exigences de maintenance prévues pour les boues spécifiques en cours de traitement. Un prix initial inférieur peut ne pas représenter le coût total de possession le plus bas si les composants critiques doivent être remplacés fréquemment.

Les presses à vis multidisques sont souvent décrites comme autonettoyantes car le mouvement relatif des anneaux fixe et mobile permet d'éviter l'accumulation de solides dans les interstices de filtration. Cette fonctionnalité peut réduire les besoins en matière de colmatage et d’eau de lavage, mais elle n’élimine pas la nécessité d’un prétraitement approprié.

Les matériaux longs et fibreux peuvent toujours créer des problèmes. Les cordes en plastique, les bandes de sacs tissés et autres débris filandreux peuvent s'enrouler autour de l'arbre de vis ou gêner les composants en mouvement. Selon leur taille et leur nature, ils peuvent provoquer des blocages, augmenter la charge mécanique ou entraîner l'arrêt des équipements.

Les espaces annulaires étroits ne remplacent pas un blindage approprié.

Lorsque les boues entrantes peuvent contenir des débris fibreux, installer ou vérifier un tamisage approprié en amont et éliminer les matériaux problématiques avant qu'ils n'atteignent la machine de déshydratation. Les exigences en matière de dépistage doivent être basées sur les caractéristiques des boues entrantes et sur les recommandations du fabricant de l'équipement.

Pour les boues contenant des quantités importantes de sable ou d’autres particules abrasives, un prétraitement peut également être nécessaire pour réduire l’usure et protéger la presse à vis.

Une presse à vis produisant un gâteau humide ou un filtrat trouble n'a pas nécessairement un ensemble de vis usé ou endommagé. Plusieurs conditions de fonctionnement peuvent produire des symptômes similaires. Le dépannage doit donc commencer par le processus plutôt que de modifier immédiatement les paramètres mécaniques.

Si le gâteau est trop humide, vérifiez la concentration en matières solides, le dosage du polymère, la qualité de la floculation, la vitesse de la vis et le réglage de la contre-pression. Une alimentation diluée, un conditionnement inadéquat ou une vitesse de vis excessive peuvent réduire les performances de déshydratation. Le mécanisme de contre-pression doit ensuite être vérifié par rapport aux instructions d'utilisation du fabricant.

Si le filtrat est trouble ou contient un excès de matières en suspension, examinez d'abord la préparation du polymère et le système de dosage. Confirmez que la solution de polymère est préparée correctement et qu’un temps de mélange et de réaction suffisant est disponible pour une formation efficace de flocs. Vérifiez également si la concentration de l'aliment a changé et si les anneaux fixes et mobiles présentent des signes d'usure excessive ou de dommages.

Les réglages de contre-pression peuvent affecter la sécheresse du gâteau et le chargement interne, mais la direction correcte et le degré de réglage dépendent de la conception de la machine. Une augmentation inconsidérée de la pression peut surcharger le variateur ou accélérer son usure. Suivez les instructions du fabricant et effectuez des réglages contrôlés uniquement dans la plage de fonctionnement autorisée.

Après chaque ajustement, prévoyez suffisamment de temps pour que le processus se stabilise avant d'évaluer les résultats. Enregistrez la concentration de l'alimentation, le dosage du polymère, la vitesse de la vis, l'état du gâteau et l'apparence du filtrat. Ces observations permettent d'identifier si le problème est lié aux caractéristiques des boues, au conditionnement chimique, aux paramètres de fonctionnement ou à l'usure des composants.