ETUDES TECHNIQUES POUR L EXTENSION DU SYSTÈME D'AEP DE …

CTB – OUAGADOUGOU

BKF16 026 11

ETUDES TECHNIQUES POUR L'EXTENSION DU

SYSTÈME D'AEP DE LA VILLE DE FADA N'GOURMA

ANNEXE 1 AU CCTP

ANALYSE FONCTIONNELLE DE LA STATION DE TRAITEMENT

OCTOBRE 2018

SHER Ingénieurs-Conseils sa

15, Rue Jean Matagne ; 5020 VEDRIN (Namur - Belgique)

+(32) 81 32 79 80 +(32) 81 32 79 89 [email protected]

Fiche d’identification

Pays Burkina Faso

Ministère/agence Office National de l'Eau et de l'Assainissement - ONEA

Projet Projet d'Appui aux Droits à l'Accès à l'Eau Potable et à l'Assainissement de la ville de Fada N'Gourma (PADAEPA) - BKF16 026 11

Etude Etudes techniques pour l'extension du système d'AEP de la ville de Fada N'Gourma

Document Annexes 1 au CCTP – analyse fonctionnelle de la station de traitement

Région Est

Province Gourma

Date Octobre 2018

Consultant SHER Ingénieurs-Conseils s.a.

SHER Ingénieurs-conseils s.a.

Rue J. Matagne, 15 5020 Namur – Belgium Tel. : +32 81 32 79 80 Fax : +32 81 32 79 89 www.sher.be

Coordination M. Goffin

Référence : CTB10

Phone : +32 (0) 81 327 980

Fax : +32 (0) 81 327 989

E-mail : [email protected]

Rev.n° Date Contenu Preparé par: Vérifié par:

0 - - - -

1 08/2018 Analyse fonctionnelle de la station de traitement

E. Goessens T. Leresche

2 10/2018 Analyse fonctionnelle de la station de traitement

E. Goessens M. Goffin

Analyse fonctionnelle– CCTP - annexe eau potable Fada N'Gourma 10/2018

CTB10 SHER Ingénieurs Conseils s.a. i

1. Introduction................................................................................................................ 1

2. Analyse fonctionnelle de la station .............................................................................. 2

2.1. Introduction ........................................................................................................... 2

2.2. Protections et sécurités générales ........................................................................... 3

2.3. Modes dégradé des machines tournantes ................................................................ 3

2.4. Zone 1 : Entrée station - Comptage et régulation ...................................................... 4

2.4.1. Marche en mode manuel ...................................................................................................... 4

2.4.2. Marche en mode automatique ............................................................................................. 5

2.4.3. Sécurités et alarmes .............................................................................................................. 5

2.5. Zone 3 & 4 : Coagulation - Floculation ...................................................................... 6

2.5.1. Marche en mode Manuel ...................................................................................................... 7



2.6. Zone 5 : Décantation lamellaire ............................................................................... 8




2.7. Zone 6 : Filtres à sable ............................................................................................. 8


2.7.2. Marche en mode semi- automatique .................................................................................. 10

2.7.3. Marche en mode automatique ........................................................................................... 12

2.7.4. Sécurités et alarme .............................................................................................................. 12

2.8. Zone 7 : Recirculation des eaux de lavage ............................................................... 13

2.8.1. Descriptif ............................................................................................................................. 13

2.8.2. Marche en mode Manuel .................................................................................................... 13

2.8.3. Marche en mode automatique. .......................................................................................... 14

2.8.4. Sécurités et alarme .............................................................................................................. 14

3. ANALYSE FONCTIONNELLE CHIMIQUES ...................................................................... 15

3.1. Les chimiques ........................................................................................................ 15

3.2. Descriptif ............................................................................................................... 15

3.3. Mode manuel ........................................................................................................ 17

3.4. Mode automatique ................................................................................................ 17

3.5. Sécurités et Alarmes .............................................................................................. 18


CTB10 SHER Ingénieurs Conseils s.a. 1

1. Introduction

L’alimentation en eau potable de la ville de Fada N’Gourma se fait par deux sources différentes :

les eaux souterraines et les eaux de surface du barrage de Tandjari. Le barrage de Tandjari, situé

à +/-16km de la ville de Fada N’Gourma, est depuis 2007 la source principale de la ville en eau

potable, suite à des travaux d’adaptation réalisés en 2005. Son bassin versant a une surface de

112 km² pour une superficie du plan d’eau de 181 ha, une capacité totale de 4,75 millions de m³

et un volume utile de plus de 4,6 millions de m³. Le barrage se remplit principalement par

ruissellement de cours d’eau temporaires en saison des pluies. L’eau brute de la retenue

alimentera la future filière de traitement.



2. Analyse fonctionnelle de la station

2.1. Introduction

La station de traitement comportera les zones suivantes :

Zone 0 :

o Pompage d’eau brute.

Zone 1 :

o Une chambre de comptage avec débitmètre électromagnétique, une vanne

électrique à positionneur et un dispositif de drainage et de prise d’échantillon.

o Une mesure en continu de la turbidité – conductivité et pH (température).

o Un piquage pour le recyclage des eaux de rétrolavage.

o Une conduite d’injection et de mélange « flash » avec en tête une injection de

chlore ou une injection de permanganate de potassium. Cette conduite est

équipée en aval d’un mélangeur statique en ligne et d’une conduite de temps de

contact.

o Une chambre de vanne pour la connexion aux différents modules de traitement

(3).

Zone 2 - Zone réservée au prétraitement non utilisée.

Zone 3 :

o Un débitmètre électromagnétique et une vanne électrique modulante.

o Une conduite d’injection et de mélange « flash » avec pour chaque module une

injection de sulfate d’aluminium. Cette conduite est équipée en aval d’un

mélangeur statique en ligne.

o Une chambre de coagulation dans laquelle arrivera directement la conduite

d’eau brute avec injection de chaux .

o Une mesure en continu du chlore résiduel (pré-chloration) et du pH (pH de

coagulation).

Zone 4 :

o Une chambre de floculation (1 par ligne).

o Une injection de CAP et de polymère.

Zone 5 :

o Un décanteur lamellaire (1 par ligne).

Zone 6 :

o 2 filtres rapides à sable (2 par ligne).

o Une bâche d’eau de rétrolavage.

o Une salle pour les pompes et surpresseurs de rétrolavage.

Zone 7 :

o Une bâche double de récupération et de recyclage des eaux de lavage.

Zone 8 :

o Réservoirs de stockage y compris temps de contact.

o Une injection de chlore et puis de chaux.

Zone 9 non utilisée.

Zone 10 :



o Une salle de stockage – préparation et dosage des chimiques.

o Une salle de stockage – génération et dosage du chlore.

Zone 11 non utilisée.

Zone 13 :

o Un ensemble de lits de séchage à accumulation.

2.2. Protections et sécurités générales

Sur l’ensemble des appareils électromécaniques, les protections et sécurités seront

standardisées et du type :

Protections physiques

o Sécurité marche à sec.

o Alarme / sécurité éventuelle niveau haut - très haut et niveau bas – très bas.

o Débrayage éventuel (pont racleur si proposé)

Protections / dispositifs électriques :

o Dispositif Auto/0 sur le pupitre central et Auto/0/Manu sur le tableau de

commande local. Le dispositif en local peut s’actionner en manuel sans le feu

vert du pupitre général. La commande manuelle ne peut s’effectuer qu’en mode

local et sera alors signalée sur le pupitre principal. Lorsque l’interrupteur est en

position 0 sur le pupitre central, le dispositif est à l’arrêt et n’est plus accessible

au niveau local qu’en mode manuel.

o Protection par disjoncteur.

o Protection générale manque et différence de phase.

o Démarrage étoile / triangle, « soft-start » ou variateur de fréquence en fonction

de la puissance et du dispositif moteur.

o Bouton d’arrêt d’urgence au niveau central pour toute la station.

o Bouton d’arrêt d’urgence en local.

o Les automatismes et asservissements ne seront considérés qu’en mode

automatique et seront donc dans le PLC. Opération en mode manuel devra donc

se faire avec prudence.

o Les sécurités sont hors PLC et sont donc opérationnelles quel que soit le mode

de fonctionnement.

Signalisation :

o Fonctionnement ou Arrêt / Défaut - Ouvert ou fermé.

2.3. Modes dégradé des machines tournantes

Ce mode ne concerne que le mode Auto. Les pompes, surpresseurs et autres machines

tournantes sont utilisés à tour de rôle. Les machines concernées sont :

Pompes de recirculation des eaux de lavage

Pompes de rétrolavage des filtres

Surpresseurs de rétrolavage des filtres

Pompes du groupe hydrophore d’alimentation en eau de service

Pompes d’eau brute et d’eau traitée.



A la mise en service, la file d’attente est dans l’ordre A, B, C et ainsi de suite. A chaque démarrage,

une machine tournante prend la dernière place dans la file d’attente. Pour choisir la machine

tournante à utiliser le PLC prend, dans la file d’attente, la première machine qui est disponible.

Une machine tournante en défaut reste en tête de la file d’attente et sera utilisée très

rapidement après correction de son défaut. La reprise au vol d'une machine tournante en défaut

est assurée si la seconde machine est disponible.

En cas de machine tournante fonctionnant en continu, le mode dégradé permutera l’ordre des

machines 1 fois par jour.

Le mode dégradé peut être annulé au niveau du PLC.

Seules les pompes doseuses pour les différents réactifs chimiques seront permutées en mode

manuel ou intervention sur le PLC. Une intervention sur des vannes manuelles des tableaux des

chimiques est en effet un préalable.

2.4. Zone 1 : Entrée station - Comptage et régulation

Les eaux brutes en provenance de la station de pompage à la prise d’eau passent au travers

d’une une vanne à positionneurs asservie à un compteur / débitmètre électromagnétique. Ce

réglage est un réglage fin pour éviter les pertes énergétiques.

La station sera équipée d’analyseurs en ligne pour la turbidité, le pH, la température et la

conductivité.

Liste des équipements :

REPERE DESIGNATION

1 FIT 01 Compteur électromagnétique

1 VE 01 Vanne électrique à positionneur

1 AIT 01 NTU Mesure turbidité

1 AIT 01 COND Mesure de la conductivité

1 AIT 01 PH Mesure du pH (température)

La vanne d’entrée est l’organe central de la station. L’ensemble de l’automation – régulation des

équipements se fera en fonction de la position de celle-ci (contacteurs de position).

La vanne d’entrée permettra le réglage en cas ou non de recirculation des eaux de rétrolavage.

2.4.1. Marche en mode manuel

Sur le Pupitre de la station, l’opérateur bascule le sélecteur « Auto-0» en position « Auto». Sur le

tableau de commande locale, le sélecteur « Auto-0-Manu » est en mode « Manu ». La position

de la vanne de réglage est alors commandée par un générateur 4/20 mA autonome sur le

tableau de commande local.



2.4.2. Marche en mode automatique

La marche en mode automatique n’est possible que si le sélecteur sur le pupitre de la station

« Auto-0 » est en position « Auto » et le sélecteur « Auto-0-Manu » du tableau de commande

locale en mode « Auto ».

La vanne d’entrée sera positionnée pour maintenir un débit égal à la consigne qui lui sera donnée.

Deux consignes, éventuellement plus le cas échéant seront imposées par l’exploitant – débit sans

et avec recirculation des eaux de rétrolavage.

En cas d’ouverture complète de la vanne et de non-obtention du débit de consigne par défaut

des pompes d’eau brute, une temporisation déclenchera la fermeture de la vanne et l’arrêt de

tous les équipements de la station.

Les réglages des débits des réactifs seront ajustés automatiquement en fonction du débit de

consigne. Lors de toute modification de la consigne de débit d’entrée, les dosages seront adaptés

automatiquement. Les réglages liés à la qualité de l’eau seront ajustées manuellement.

La boucle de régulation sera bloquée lors des arrêts (blocage de l'intégrateur du PLC) et sa sortie

sera figée à la dernière valeur de façon garder la vanne en position.

Une mesure de turbidité, pH (+ température) et conductivité est effectuée sur l’eau brute, les

valeurs mesurées sont transmises en salle de contrôle pour permettre à l’opérateur d’avertir le

personnel de laboratoire en cas de variation importante et de prendre les mesures nécessaires.

Un affichage des données sera aussi disponible sur le tableau de commande locale.

Les appareils seront équipés des sorties 4/20 mA pour permettre dans le futur l’automation -

régulation de certains équipements en fonction des paramètres qualité d’entrée (vanne d’entrée

d’eau brute, pompes doseuses, vannes de vidange des boues, etc.).

Une alarme sera générée en cas de dépassement de certaines limites ou de fluctuation

importante de la qualité de l’eau. Ceci concernera tous les paramètres mesurés.

2.4.3. Sécurités et alarmes

Les niveaux ultimes hauts des réservoirs d'eau traitée de la filière provoquent la fermeture de la

vanne d'entrée et l'arrêt de toute la station de traitement.

Organe Action

1 AU Arrêt d’urgence

Alarme sonore

1 VE 01 Fermeture 1 VE 01 (exemple via 8 LSH 01)

Alarme visuelle

1 AIT 01 NTU Alarme visuelle en cas de dépassement

1 AIT 01 COND Alarme visuelle en cas de dépassement

1 AIT 01 PH Alarme visuelle en cas de dépassement



La fermeture de la vanne d’entrée provoque en effet l’arrêt complet de la filière.

Les événements suivants provoquent également l'arrêt de toute la filière :

L’arrêt du pompage à la prise d’eau.

Niveau haut de la goulotte d'alimentation des filtres.

Niveau haut de la goulotte de sortie du réservoir d’eau de rétrolavage.

Arrêt des pompes doseuses de sulfate d’aluminium et / ou des pompes doseuses de

post-chlore.

En cas de panne générale de courant, la station sera redémarrée automatiquement lors de la

correction du défaut ou du passage sur le groupe de secours.

2.5. Zone 3 & 4 : Coagulation - Floculation

Une chambre assure la coagulation et une autre chambre assure la floculation avant l’arrivée

dans le décanteur. Ceci est valable pour chaque filière de traitement.

Chaque chambre est équipée d’un agitateur vertical ou équivalent permettant le mélange intime

de l'eau avec les réactifs injectés suivant un certain gradient de vitesse. Un coagulateur assure la

coagulation = mélange rapide. Un floculateur assure la floculation = mélange lent.

Une poire de niveau dans la chambre de coagulation empêche l’agitateur de cette cuve de

fonctionner sans eau. Une seconde poire de niveau, le cas échéant fait de même pour l’agitateur

de la chambre de floculation.

La chambre de coagulation est équipée d’analyseurs en ligne pour le chlore libre (pré-chloration)

et le pH (pH de coagulation optimal).

Chaque module est équipé d’un débitmètre électromagnétique permettant d’équilibrer les

débits sur les trois modules via des vannes de régulation modulantes automatiques.


REPERE DESIGNATION

3 VE 01 A/B/C Vanne modulantes à l’entrée de chaque filière

3 FIT 01 A/B/C Débitmètre électromagnétique

3 LSM 01 A/B/C Poire niveau de la chambre de coagulation

3 LSH 01 A/B/C Poire niveau de la chambre de coagulation

4 LSM 01 A/B/C Poire niveau de la chambre de floculation

3 AV 01 A/B/C Agitateur de la chambre de coagulation ou équivalent

4 AV 01 A/B/C Agitateur de la chambre de floculation

3 AIT 01 PH A/B/C pH dans la chambre de coagulation

3 AIT 01 CL A/B/C Chlore dans la chambre de coagulation



2.5.1. Marche en mode Manuel

Sur le pupitre synoptique de la station, les sélecteurs « Auto-0 » associés à la commande

"COAGULATION-FLOCULATION" sont en position « Auto ». Sur le Tableau local de commande

"COAGULATION-FLOCULATION" l’opérateur bascule le sélecteur général « Auto-0-Manu » en

position « Manu ». Les agitateurs peuvent être démarrés et arrêtés avec les boutons poussoir

« Marche » et « Arrêt » qui leurs sont associés.

La marche des agitateurs est asservie à la mesure des niveaux LSM.


Sur le Tableau local de commande "COAGULATION-FLOCULATION" le sélecteur général « Auto-0-

Manu » doit être en position « Auto ». Sur le pupitre synoptique, le sélecteurs « Auto-0 » doit

être en position « Auto ». La marche des agitateurs est alors asservie à l’ouverture de la vanne

motorisée d’entrée de la station 1 VE 01.

La vitesse de rotation des coagulateurs et des floculateurs sera réglable par boite de vitesse ou

par variation de fréquence.

Une mesure de pH (+ température) et de chlore résiduel est effectuée sur l’eau coagulée de

chaque filière ou module, les valeurs mesurées sont transmises en salle de contrôle pour

permettre à l’opérateur d’avertir le personnel de laboratoire en cas de variation importante et de

prendre les mesures nécessaires.

Un affichage des données sera aussi disponible sur le tableau de commande locale.

Les appareils seront équipés des sorties 4/20 mA pour permettre dans le futur l’automation -

régulation de certains équipements en fonction des paramètres de coagulation (pompes

doseuses, etc.).

Une alarme sera générée en cas de dépassement de certaines limites ou de fluctuation

importante. Ceci concernera tous les paramètres mesurés.


Organe Action

3 AU Arrêt urgent coagulateurs + floculateurs

Alarme sonore

3 LSM 01 A/B/C Arrêt de l’agitateur des chambres de coagulation

4 LSM 01 A/B/C Arrêt des agitateurs des chambres de floculation

3 AIT 01 PH A/B/C Alarme visuelle en cas de dépassement

3 AIT 01 CL A/B/C Alarme visuelle en cas de dépassement



2.6. Zone 5 : Décantation lamellaire

Les décanteurs (3) sont équipés de cônes concentrateurs à boues. L’évacuation des boues

épaissies est réalisée par drainage gravitaire via des vannes à membranes à actuateur électrique

temporisé (durée – fréquence).

Le débit des boues est mesuré par un débitmètre électromagnétique.

Les eaux claires, issues de chaque décanteur sont récoltées dans 1 chenal et envoyées vers les

filtres.


REPERE DESIGNATION

5 FIT 01 Débitmètre électromagnétique

5 VE 01 A/B - 5 VE 01 C/D - 5 VE 01 E/F Vannes à membrane à actuateur électrique temporisé


Sur le pupitre synoptique de la station, l’opérateur bascule les sélecteurs « Auto-0» en position

« Auto ». Sur le coffret local de commande « Décanteurs », l’opérateur bascule le sélecteur

général « Auto-0-Manu » en position « Manu ». Chaque vanne peut être ouverte ou fermée avec

les boutons poussoir « Ouverture » et « Fermeture ».


Sur le pupitre synoptique de la station, l’opérateur bascule les sélecteurs « Auto-0» en position

« Auto ». La marche en mode automatique n’est possible que si le sélecteur général « Auto-0-

Manu » est en position « Auto ».

La marche des vannes est alors asservie à l’ouverture de la vanne motorisée d’entrée de la

station 1 VE 01. La marche des vannes est réglée manuellement sur base d’une consigne temps /

fréquence.


Organe Action

5 AU Arrêt de la station

2.7. Zone 6 : Filtres à sable

Six (3 filières x 2 filtres) filtres à sable, alimentés à partir d'une goulotte d'alimentation

individuelle (1 décanteur alimente 2 filtres ou configuration équivalente) fonctionnent en

parallèle.

Il est à noter que le mode filtration à l’égout après un cycle de rétrolavage ne sera pas abordé

dans l’analyse fonctionnelle, cette disposition est facultative.

Le mode filtration directe sera initié manuellement en ouvrant les vannes à cet effet. A ce

moment là, la floculation et la décantation seront arrêtées en mode manuel.



Les filtres seront équipés de 3 mesures de turbidité en sortie des décanteurs et d’une mesure de

turbidité en sortie de tous les filtres. Ces mesures donneront les alarmes nécessaires au

personnel de quart.

Les pompes d’eau de service pour la station sont installées dans la salle des pompes d’eau traitée.

Ces pompes sont entièrement indépendantes du reste de la station et fonctionnent en mode

« Auto » ou « Manu » sur base de l’intervention directe sur le tableau des pompes.


REPERE DESIGNATION

6 LSH 01 A/B/C Alarme de niveau haut du caniveau d’alimentation

6 LSH 02 Alarme de niveau haut du réservoir d’eau de lavage

6 LSM 02 Alarme de niveau moyen du réservoir d’eau de lavage – 1

rétrolavage disponible

6 LSL 02 Alarme de niveau bas du réservoir d’eau de lavage

6 VE 01 A/B/C/D/E/F Vanne de régulation à l’entrée de chaque filtre.

6 LIT 01 A/B/C/D/E/F Mesure ultrasonique du niveau d’eau des filtres.

Les filtres sont à débit constant – niveau constant.

Le mode niveau variable – débit constant est acceptable.

6 VE 02 A/B/C/D/E/F Vanne modulante de régulation du débit de sortie des

filtres

6 VE 03 A/B/C/D/E/F Vanne d'eau de lavage

6 VE 04 A/B/C/D/E/F Vanne de purge d'air des filtres

6 VE 05 A/B/C/D/E/F Vanne sortie des eaux de lavage

6 VE 06 A/B/C/D/E/F Vanne d'air de lavage

6 PC 01 A/B/C Pompe de lavage des filtres

6 CS 01 A/B Surpresseur d’air de lavage des filtres

8 PC 02 A/B Pompe d’alimentation en eau de la station de traitement

6 AIT NTU 01 A/B/C Mesure de la turbidité en entrée de filtres – 1 mesure

pour chaque décanteur

6 AIT NTU 02 Mesure de la turbidité en sortie de filtres – 1 mesure pour

tous les filtres


Sur le pupitre synoptique de la station, l’opérateur bascule le sélecteur général «Auto-0» en

position « Auto ». Sur le tableau local du filtre concerné, l’opérateur bascule le sélecteur « Auto-

0-Manu » en position « Manu ».



Production d’eau :

Sur le tableau local du filtre concerné, l’opérateur bascule le sélecteur « Ouvert - Fermé» en

position « Fermé » pour chacun des organes suivants, 6 VE 03 - Vanne d'eau de lavage, 6 VE 06 -

Vanne d'air de lavage et 6 VE 04 - Vanne de purge d'air

Pour les vannes 6 VE 02 – Vanne de sortie eau filtrée et 6 VE 01 – Vanne entrée eau décantée, sur

le tableau local du filtre concerné, l’opérateur bascule le sélecteur « Ouvert - Fermé » en position

« Ouvert ».

Le mode manuel permet une régulation de la vanne de sortie d’eau – 6 VE 02 indépendamment

du niveau d’eau dans le filtre.

Les pompes 6 PC 01A/B/C, et les surpresseurs 6 CS 01 A/B sont en position « Arrêt ».

Régénération :

Pour les vannes 6 VE 02 et 6 VE 01, sur le tableau local du filtre concerné, l’opérateur bascule le

sélecteur « Ouvert - Fermé » en position « Fermé ».

Sur le tableau local du filtre concerné, l’opérateur bascule le sélecteur « Ouvert - Fermé » en

position « Ouvert » ou « Fermé » en fonction des séquences de régénération pour chacun des

organes suivants, 6 VE 04 – Vanne d’évacuation des eaux de lavage, 6 VE 03 - Vanne d'eau de

lavage, 6 VE 06 - Vanne d'air de lavage et 6 VE 04 - Vanne de purge d'air.

Pour démarrer les pompes 6 PC 01 A/B/C, l’opérateur appuie sur le bouton poussoir « Marche ».

Un verrouillage assure l'impossibilité de démarrer les 3 pompes simultanément. Un verrouillage

empêche de démarrer les pompes en cas de fermeture de 6 VE 03.

Pour démarrer les surpresseurs 6 CS 01 A/B, l’opérateur appuie sur le bouton poussoir «Marche».

Un verrouillage assure l'impossibilité de démarrer les 2 surpresseurs simultanément.

La régénération se fait, en mode local, en exécutant l'une après l'autre les séquences décrites

dans le mode automatique.

Il existe en outre d’autres verrouillages :

La vanne de purge d’air ne pourra être ouverte que si les pompes et les surpresseurs de

rétrolavage sont en position « Arrêt » et si la vanne 6 VE 06 est en position « Fermée ».

Les surpresseurs et les pompes de rétrolavage ne pourront être mis en position « Marche » que

si la vanne des filtres 6 VE 01 et 6 VE 02 sont en position « fermée ».

Le fait qu'un filtre soit en régénération empêche la régénération des autres filtres en modes

"automatique" et "local".

Un filtre est renseigné au PLC comme étant en régénération dés que le sélecteur 6 VE 01 est en

position "Fermé". En cas d’arrêt complet d’un filtre, pour que celui-ci ne soit pas renseigné en

régénération – toutes les vannes devront être simultanément fermées.

2.7.2. Marche en mode semi- automatique

Sur le Tableau local du filtre concerné, l’opérateur bascule le sélecteur « Auto-0-Manu » en

position « Manu ».



Fonctionnement d'un filtre :

La position de la vanne de sortie d'eau est asservie au niveau d'eau dans le filtre de façon à

maintenir celui-ci constant (filtres à débit constant – niveau constant). Une augmentation de

niveau liée à une modification de la perte de charge sur le filtre provoque l'ouverture progressive

de la vanne et vice-versa. La sensibilité du système est telle que la vanne passe d’une position

fermée à une position ouverte pour une faible différence de niveau.

Seul le mode manuel permet une régulation de la vanne de sortie d’eau indépendamment du

niveau d’eau dans le filtre.

Lorsque la vanne est totalement ouverte, la fin de course de celle-ci signale la nécessité d'une

régénération du filtre. Ce qui se marque au niveau du pupitre local du filtre concerné par

l’allumage d’un indicateur lumineux « Filtre colmaté ». En plus de la position de la vanne qui est

une image du colmatage du lit filtrant, le colmatage peut être suivi sur le pupitre de chaque filtre

sur l’indicateur de colmatage.

Le filtre reste alors en production jusqu'à ce qu'une commande de régénération soit donnée

depuis le pupitre des filtres à l’aide du bouton poussoir de demande de régénération. Cette

opération lance la régénération du filtre en mode automatique. Avant d'exécuter la demande et

de régénérer un filtre en automatique, le PLC vérifie que le sélecteur « Auto-0-Manu » du pupitre

de ce filtre est en mode "Semi-Auto", et qu'aucun autre filtre n'est en régénération. Dans le cas

contraire, la demande est rejetée.

De plus les conditions initiales suivantes doivent être vérifiées :

Au moins deux des pompes de lavage sont disponibles

Au moins un des surpresseurs est disponible

Niveau d’eau suffisant dans le réservoir d’eau de rétrolavage (6 LSM 02)

Fonctionnement des vannes électriques

Si les conditions sont remplies, le PLC verrouille les 5 autres filtres et démarre la séquence de

régénération.

Détassage

Le détassage est la première des trois phases de la régénération du filtre. Fermeture de la vanne

d’entrée d’eau 6 VE 01 et de la vanne de sortie d’eau 6 VE 02. La fermeture de la vanne 6 VE 02

se fait après une courte temporisation pour permettre l’abaissement du niveau d’eau dans le

filtre. Ensuite ouverture de la vanne 6 VE 05. Dès que les fins de course 6 VE 01 et 6 VE 02

fermées sont atteintes, l’injection d'air à contre courant dans le lit de sable a lieu pendant une

temporisation (relais temporisé). Le PLC démarre un des surpresseurs 6 CS 01 A/B et ouvre la

vanne d'admission d'air 6 VE 06 dès que le surpresseur est en marche.

Lavage

Deuxième des trois phases de la régénération du filtre : injection d'air et d'eau à faible débit, à

contre courant dans le lit de sable pendant une temporisation. Le PLC ouvre la vanne d'admission

d'eau 6 VE 03 et démarre une pompe de lavage 6 PC 01 A/B/C dés que la vanne 6 VE 03 est

ouverte.

Rinçage



Dernière des trois phases de la régénération du filtre : injection d'eau à grand débit, à contre

courant dans le lit de sable pendant une temporisation. Le PLC ferme la vanne 6 VE 06 et arrête

le surpresseur.

Dès que le surpresseur est arrêté, le PLC, après temporisation pour permettre le dégazage

augmente le débit de lavage en mettant en service une deuxième pompe 6 PC 01 A/B/C. La

temporisation démarre dès que la vanne du surpresseur est fermée.

En fin de rinçage, les pompes sont mises à l'arrêt et les vannes 6 VE 03 sont refermées. La vanne

6 VE 05 est fermée. La vanne de purge d'air 6 VE 04 est alors ouverte pendant une temporisation

afin d'évacuer l'air se trouvant sous la dalle de fond du filtre. Le PLC ouvre alors la vanne d’entrée

6 VE 01, libère, après temporisation 6 VE 02 et déverrouille alors les 5 autres filtres afin d'en

autoriser l’éventuelle régénération.

Une régénération interrompue par un problème technique sera mentionnée au tableau général

par un défaut, l’opérateur devra alors prendre la décision de recommencer la manipulation

depuis le début après correction du défaut ou de relancer le filtre en mode filtration le filtre

partiellement régénéré.


Sur le Tableau local du filtre concerné, l’opérateur bascule le sélecteur « Auto-0-Manu » en

position « Auto ».

Le processus est exactement le même mais c’est le PLC qui gère directement la régénération des

filtres. Si un filtre venait à devoir être régénéré alors qu’un autre est en cours de lavage, il est mis

en liste d’attente par le PLC. Le filtre en attente continue en mode filtration.

2.7.4. Sécurités et alarme

Organe Action

6 AU Arrêt des pompes et des surpresseurs + fermeture de

toutes les vannes

Arrêt de la station

Alarme sonore

6 LSH 01 A/B/C Fermeture de 1 VE 01 et arrêt de la station.

Alarme visuelle.

6 LIT 01 A/B/C Alarme niveau haut sur les filtres - régénération

6 VE 01 A/B/C/D/E fermée Arrêt régénération 5 autres filtres

6 VE 02 A/B/C Alarme vanne sortie de filtre complètement ouverte

6 LSL 02 Arrêt des pompes de lavage

6 LSM 02 Manque d’eau de lavage – niveau moyen dans la bâche -

Non mise en marche de la pompe de lavage

6 LSH 02 Fermeture de 1 VE 01 et arrêt de la station.



Organe Action

Alarme visuelle

6 AIT NTU 01 A/B/C Alarme visuelle - Niveau haut en sortie de décanteur – 5

NTU alarme sonore – 3 NTU alarme lumineuse

6 AIT NTU 02 Alarme visuelle - Niveau haut en sortie de filtres – 1 NTU

alarme audible – 0.5 NTU alarme lumineuse

2.8. Zone 7 : Recirculation des eaux de lavage

2.8.1. Descriptif

La recirculation des eaux de lavage des filtres est assurée par 2+1 pompes submersibles dont une

est en réserve. La bâche de recyclage des eaux de lavage est équipée de 1 agitateur submersible

qui empêche tout dépôt + 1 en stock. 4 poires de niveaux LSH, LSM, LSL et LSLL permettent de

démarrer et d’arrêter les pompes en cascade, et de démarrer et d’arrêter l’agitateur. Une poire

de niveau très haut, LSHH signale le risque de débordement de la bâche.

L’eau peut être soit recyclée soit mise à l’égout. L’intervention est alors manuelle.


REPERE DESIGNATION

7 FIT 01 Débitmètre électromagnétique

7 AH 01 A Agitateur submersible

7 PC 01 A/B/C Pompe submersible de recirculation

7 LSHH Poire de niveau très haut

7 LSH Poire de niveau haut

7 LSM Poire de niveau moyen

7 LSL Poire de niveau bas

7 LSLL Poire de niveau très bas


Sur le pupitre synoptique de la station, les sélecteurs « Auto-0» associés à agitateur et aux

pompes sont en position « Auto ». Sur le tableau local de commande local « Recirculation eaux

de lavage » l’opérateur bascule le sélecteur général « Auto-0-Manu » en position « Manu ». Les

pompes et les agitateurs peuvent être démarrés et arrêtés avec les boutons poussoir « Marche »

et « Arrêt » qui leurs sont associés.



2.8.3. Marche en mode automatique.

Sur le tableau local de commande local "Recirculation des eaux de lavage" le sélecteur général

« Auto-0-Manu » doit être en position « Auto ». Sur le pupitre synoptique, le sélecteur « Auto-0 »

doit être en position « Auto ». La marche des pompes est alors asservie à la mesure des niveaux

de la bâche de recirculation. L’agitateur fonctionne en permanence et est arrêté en cas d’atteinte

du niveau moyen de la bâche.

En cas de montée des eaux (rétrolavage) à partir de LSLL (arrêt obligatoire des pompes), la

première pompe se met en service lors de l’atteinte du niveau bas LSL, la deuxième pompe se

met en service lors de l’atteinte du niveau moyen LSM et la troisième (pompe de réserve) lors de

l’atteinte du niveau haut. Une sonnerie d’alarme permet d’avertir de personnel de quart lors de

l’atteinte du niveau très haut juste avant le débordement.

Lors de la vidange de la cuve, à la descente des eaux la troisième pompe se déclenche lors de

l’atteinte du niveau moyen, la deuxième pompe se déclenche lors de l’atteinte du niveau bas et la

première lors de l’atteinte du niveau très bas (sécurité).

2.8.4. Sécurités et alarme

Organe Action

7 AU Arrêt de l'agitateur et des pompes

7 LSLL 01 Niveau ultime bas – arrêt de la pompe en

fonctionnement (éventuellement des pompes en

fonctionnement)

7 LSM 01 Niveau moyen – arrêt de l’agitateur en fonctionnement

7 LSHH Niveau très haut – alarme



3. ANALYSE FONCTIONNELLE CHIMIQUES

3.1. Les chimiques

Les chimiques au niveau de la station de Fada seront :

Pré-oxydant.

Pré-chlore.

Sulfate d’aluminium.

Pré- et Post-chaux.

Polymère.

CAP.

Post-chlore.

La zone des chimiques est appelée ZONE 10, avec les sous-zone suivantes :

Pré-oxydant x = 01

Pré-chlore x = 02

Sulfate d’aluminium x = 03

Pré- et Post-chaux x = 04

Polymère x = 05

CAP x = 06

Post-chlore x = 07

3.2. Descriptif

Les unités de préparation et de dosage fonctionneront suivant le même principe, seules quelques

différences apparaîtront au niveau de l’injection.

L'unité de préparation sera constituée de deux cuves utilisées alternativement en préparation

puis en dosage. Chaque cuve sera équipée d'un agitateur vertical pour mettre en solution et,

suivant le cas maintenir les produits en suspension (Chaux – CAP). La mise en service du dosage

sera automatisée. L’inversion des cuves sera manuelle.

Deux unités de préparation du polymère seront proposées. Les unités de polymère

fonctionneront sur le même principe que les autres unités de préparation et dosage.

Après génération, le stockage de la solution d’hypochlorite de sodium se fera sur une seule cuve,

sans agitateur, une pour le pré-chlore et une pour le post-chlore.

L'injection est assurée en général par 4 pompes de dosage, dont 1 pompe en réserve (3+1), une

pompe pour chaque filière de traitement. Le nombre de pompes sera réduit dans le cas d’une

injection sur collecteur ou réservoir (pré-oxydant, post-chaux et pré- et post-chlore).

En cas de défaut d’une des pompes doseuses, il y aura permutation manuelle sur la pompe de

secours (intervention en mode manuel sur les pompes ou au niveau du PLC). Une permutation

automatique n’est pas possible, une intervention sur les vannes manuelles du tableau de

commande du chimique en question est en effet nécessaire.

Les pompes aspirent dans un collecteur d'aspiration qui peut être alimenté à partir des deux

cuves. Les vannes en sortie des cuves sont des électrovannes à membrane à commande



manuelle. Les électrovannes sont nécessaires car équipées de positionneurs « fin de course »

permettant la détermination de la cuve en fonction.

Les collecteurs d’aspiration et de refoulement des pompes et leurs accessoires seront

standardisés au niveau de leur DN (DN 40 et 32 respectivement) et PN (PN10).

Le choix de la cuve alimentant le collecteur s'effectue manuellement par l’opérateur. Lorsque le

niveau bas (LSL) est atteint dans la cuve en fonction, il y a alarme lumineuse au niveau local et à

la salle de contrôle pour prévenir l’opérateur. Cela permet la permutation manuelle vers l’autre

cuve et ensuite la préparation d’une nouvelle solution / suspension.

Si lors d’une inversion, le niveau bas (LSL) de la cuve vers laquelle on devait basculer est déjà

atteint, une alarme sonore et visuelle sera alors enclenchée afin de prévenir l’exploitant de

l’urgence d’une nouvelle préparation. Le dosage devra alors continuer sur la cuve en fonction

jusqu’au niveau LSLL.

Les pompes s’arrêtent de fonctionner afin de les protéger contre une marche à sec lorsque le

niveau très bas (LSLL). Pour les remettre en service une fois qu’une nouvelle préparation est

terminée, il faut appuyer sur le bouton RESET DEFAUT en mode Auto ou tout réenclencher

manuellement en mode local.

Lors de l’atteinte du niveau haut (LSH), un signal d’alarme sonore et lumineux informe le

personnel afin qu’il prenne les dispositions nécessaires pour éviter tout débordement (phase de

préparation).

Lors de l’atteinte du niveau moyen (LSM), l’agitateur de la cuve en fonction s’arrête. Ce dispositif

sera prévu sur toutes les cuves mais ne sera réellement utilisé que sur les suspensions (CAP –

Chaux).

Si les deux vannes de sortie de réservoir sont accidentellement fermées, les pompes déclenchent

et il y a alors alarme sonore et lumineuse, les pompes seront déclenchées via les positionneurs

sur les vannes en sortie de cuve.

Les différentes lignes d’injection seront en équipées de rotamètres, quand le niveau bas sur le

rotamètre est atteint, il y a alarme lumineuse et déclenchement des pompes. Seuls pour le

sulfate d’aluminium et le post-chlore il y aura arrêt complet de la station, ces deux réactifs sont

en effet primordiaux pour assurer un minium raisonnable de traitement.

Dans le cas de défaut de la pompe doseuse en fonction, il y aura alarme lumineuse.

Le réglage du dosage des pompes doseuses est réalisé manuellement en jouant sur la course des

pistons.

La régulation est assurée de manière automatique en jouant sur la vitesse de rotation des

moteurs des pompes via variateurs de fréquence pour parer à toute variation de débit. Les

variateurs permettront un dosage proportionnel au débit d’entrée de la station. Tous les

dispositifs d’entrée et sortie PLC seront prévus pour une automation proportionnelle à la qualité

de l’eau brute (turbidité) mais celle-ci ne sera pas prévue à ce stade du projet.

Pour tous les réactifs plusieurs électrovannes assureront l’admission d’eau de dilution en ligne. La

dilution en ligne se fera de manière automatique, une fois que la pompe doseuse associée sera



en service. Une autre électrovanne permettra le rinçage des pompes et conduites. Ce rinçage se

fera manuellement.

Liste des équipements

REPERE DESIGNATION LIEU SITE

10 AV 0x A/B Agitateur Bac préparation/dosage

10 VE 0x A/B Vanne à motorisation électrique Bas préparation/dosage

10 PD 0x A/B/C/D Pompe dosage A/B/C/D Dosage

10 LSH 0x A/B Poire de niveau Bac préparation/dosage

10 LSM 0x A/B Poire de niveau Bac préparation/dosage

10 LSL 0x A/B Poire de niveau Bac préparation/dosage

10 LSLL 0x A/B Poire de niveau Bac préparation/dosage

10 EV 0x A/B/C Electrovanne dilution en ligne

10 RO 0x A/B/C Rotamètre + contacteur

10 EV 0x D Electrovanne rinçage manuel

3.3. Mode manuel

Sur le pupitre synoptique de la station, le sélecteur général du chimique X « Auto-0» est en

position « Auto ». Sur le Tableau local de commande des dosages de réactifs, l’opérateur bascule

le sélecteur général du chimique X « Auto-0-Manu » en position « Manu ». Les agitateurs et les

pompes peuvent être démarrés et arrêtés avec les boutons poussoirs « Marche » et « Arrêt » qui

leurs sont associés. Les vannes peuvent être ouvertes et fermées avec les boutons poussoirs

« Ouvert » et « Fermé » qui leurs sont associés.

Les vannes pour le rinçage sont toujours en mode manuel.

Les agitateurs sont déclenchés automatiquement lors de l’atteinte du niveau moyen LSM.

Lorsque le niveau bas LSLL d’une des cuves est atteint, les pompes s’arrêtent en sécurité. Ce

signal est supplanté par le signal de la position des vannes de sortie des cuves de préparation /

dosage. Au cas où les deux cuves sont fermées, les pompes s’arrêtent.

Ces sécurités sont hors PLC.

3.4. Mode automatique

Sur le Tableau local de commande des dosages de réactifs, le sélecteur général du chimique X

« Auto-0- Manu » doit être en position « Auto ». Sur le synoptique de la station, le sélecteur

général du chimique X « Auto-0 » doit être en position « Auto ».

Les agitateurs et pompes sont asservi au niveau de la vanne d’entrée de la station.

Les agitateurs tournent en permanence si le niveau de la cuve est supérieur à LSM, que la cuve

soit en mode dosage ou en mode préparation. Pour les solutions, l’agitateur peut être mis hors

usage en mode manuel.



Lorsque le niveau bas LSL de la cuve utilisée (position ouverte de l’électrovanne – fin de course)

en dosage est atteint, il y a alarme lumineuse pour avertir le personnel, la permutation manuelle

sur l’autre cuve de réactif est alors effectuée. Si la nouvelle cuve se trouve en situation LSL, le

dosage continuera sur la cuve initiale, avec alarme sonore et lumineuse.

Dans le cas où le niveau LSLL est atteint sur la cuve en fonction les pompes s’arrêtent en sécurité,

une alarme sonore et visuelle est mise en route. Pour le sulfate d’aluminium et pour le post-

chlore, il y a arrêt de la station.

Ce signal est supplanté par le signal de débit du rotamètre au cas où la pompe fonctionne sur

cuve pleine mais sans dosage de réactif. Pour le sulfate d’aluminium et pour le post-chlore, il y a

arrêt de la station.

Les vannes 10 EV 0x A, B et C sont asservies respectivement à la marche des pompes 10 PD 0x A,

B, C et D. Cette vanne sera maintenue ouverte par temporisation le temps nécessaire au rinçage

des conduites après l'arrêt des pompes.

La vanne 10 EV 0x D pour le rinçage en ligne du circuit de dosage est toujours en mode manuel.

Le retour d’eau de rinçage à la cuve de préparation en service est empêché par fermeture

manuelle de la cuve en fonction.

3.5. Sécurités et Alarmes

Les sécurités et alarmes sont hors PLC.

Organe Action

AU Chimiques Arrêt de tous les équipements de la chimie

Fermeture de toutes les vannes de la chimie

10 LSLL 0x A/B Arrêt de la pompe. Alarme visuelle. Arrêt de la station et alarmes visuelle et sonore pour le sulfate d’aluminium et le post-chlore.

10 LSL 0x A/B Alarme niveau bas

10 LSM 0x A/B Arrêt de l'agitateur

10 LSH 0x A/B Alarme niveau haut

10 VE 0x A/B Déclenchement des pompes au cas où les deux vannes sont fermées. Alarme visuelle. Arrêt de la station et alarmes visuelle et sonore pour le sulfate d’aluminium et le post-chlore.

10 RO 0x A/B/C Manque de débit sur le dosage, arrêt des pompes doseuses et alarme.

Arrêt de la station pour le sulfate d’aluminium et le post-chlore.

ETUDES TECHNIQUES POUR L EXTENSION DU SYSTÈME D'AEP DE …

Documents

Transcript of ETUDES TECHNIQUES POUR L EXTENSION DU SYSTÈME D'AEP DE …