Système d’aération à jet – le système d’aération le plus efficace pour bassins d’aération

Aération à jet: système d’aération très efficace et presque libre d’entretien pour bassins d’aération profonds

L’aération à jet s’utilise depuis plus de 100 ans pour mettre en contact l’eau et l’air et pour un excellent brassage des deux. Cette technique d’aération submergée est spécialement conçu pour les bassins d’aération plus profonds (5m et plus). Task est distributeur des systèmes d’aération de KLa Systems. Ce système d’aération à jet unique, innovatif et très efficace s’utilise partout dans le monde dans toutes sortes d’industrie, telles que l’industrie alimentaire, l’industrie des boissons, l’industrie papetière, le secteur chimique et le secteur du traitement des déchets.

L’aération submergée à jet, c’est quoi?

Le système d’aération à jet de la marque KLa s’utilise pour l’épuration biologique, les bassins à boues activés, la stabilisation de boues aerobes, les systèmes SBR (sequencing batch reactor), MBR (moving bed reactor), MBBR (moving bed bioreactor), la digestion aérobe, etc. L’aération submergée à jet s’utilise tout aussi bien dans les installations d’épuration communales, que dans les installations d’épuration industrielles. La technologie d’aération à jet assure un transport d’oxygène très élevé en injectant simultanément de grandes quantités de liquides hautement cinétiques avec de l’air dans les bassins d’aération, à travers une lignée de buses d’injection à jet. Le liquide sort du premier bec d’injection à grande vitesse, pour se mélanger rapidement avec l’air injecté par la seconde buse extérieure. Ce brassage intense et la haute turbulence dans le jet d’air/liquide se répand d’abord sur le sol du bassin avant de venir à la surface.

Les avantages des système d’aération à jet en un mot

  • Système durable: longue durée de vie (+ 20 ans), insensible au gel, résistance supérieure à la corrosion et à l’abrasion
  • Haute performance
    de transfert d’oxygène et de capacité de brassage
  • Faible coût d’exploitation (frais d’installation peu élevés, basse consommation d’énergie, frais d’entretien peu élevés)
  • facile à entretenir (pas de pièces mobiles dans le bassin d’aération, insensible au colmatage, peu sensible à la formation d’écume)
  • Convient particulièrement aux bassins profonds

Projects

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Aération submergée pour bassin d’aération profonds – aération à jet – aération submergée pour épuration des eaux usées

Les aérateurs à jet pour bassins d’aération profonds: principe de fonctionnement

aération à jet modèle de dispersion bulles

Le système d’aération à jet immergé mélange de l’air dans un liquide en mouvement pour injecter ce mélange ensuite dans les eaux usées. L’aérateur consiste en deux buses d’injection. Le liquide d’injection – le mélange d’air/liquide recirculé – est propulsé de la buse d’injection intérieure dans la buse d’injection extérieure. En même temps, de l’air atmosphérique comprimé est ajouté et recoupé en très fines bulles, qui sont entraînées dans le jet de liquide. Ainsi se crée donc un puissant jet d’eau à haute turbulence. Les très fines bulles produites assurent un transfert d’oxygène très élevé. La capacité de transport d’oxygène augmente avec la profondeur du bassin.

Les systèmes d’aération à jet traditionnels

Aération à jet injecteur

Le système d’aération à jet immergé mélange de l’air dans un liquide en mouvement pour injecter ce mélange ensuite dans les eaux usées. L’aérateur consiste en deux buses d’injection. Le liquide d’injection – le mélange d’air/liquide recirculé – est propulsé de la buse d’injection intérieure dans la buse d’injection extérieure. En même temps, de l’air atmosphérique comprimé est ajouté et recoupé en très fines bulles, qui sont entraînées dans le jet de liquide.

Quand ce jet de liquide entre en contact avec le mélange d’eau présent, une plume d’eau très puissante et à haute turbulence se créé. Cette plume d’eau va, par sa grande puissance, mettre le mélange eau/air environnant en mouvement, pour un bon brassage avec les très fines bulles d’air créées. Cette association de facteurs résulte en un coefficient de transfert d’oxygène très élevé. Le système doit son efficacité à la grande zone de contact entre l’air et les eaux usées. Cette zone de contact est créée par les fines bulles, la haute turbulence dans la plume d’eau éjectée. L’efficacité du système perdure grâce à la durée de vie prolongée des fines bulles ainsi crées.

Slot Injector – système d’aération à jet avec fentes d’injection

 aération à jet slot injectorLe système d’aération à jet avec Slot Injector – fentes d’injection – fut introduit en 1979 par la société Bayer. Le Slot Injector système avec les fentes d’injection est comparable avec un système moderne d’aération à jet, mais se distingue par la configuration en forme de fente, afin d’augmenter l’efficacité du système. La buse d’injection à fentes et la chambre de mélange assurent un meilleur brassage, comparé à une buse ronde de la même taille.

La forme unique du système Slot Injector avec fentes d’injection assure un pourcentage plus important d’air dissolu et un coefficient supérieur de transfert de masse.

Des solutions concluantes

Le système typique de Slot Injector™ se compose d’aérateurs avec fentes d’injection, de la tuyauterie dans le bassin d’aération, du système de lavage à contre-courant, de la pompe centrifuge à sec, et des surpresseurs à pistons rotatifs de type « roots ». La tuyauterie à l’intérieur et à l’extérieur du bassin et les supports pour le système d’aération dans le bassin sont faits en acier inoxydable.

Le système de lavage à contre-courant

Une étude de la Fondation de Recherches Aqua-environnementales démontre que les aérateurs à fines bulles manifestent, après un certain temps, un taux de transfert d’oxygène réduit et qu’ils ont besoin d’une plus haute pression, à cause de phénomènes de colmatage de plus en plus importants. Ce sont les aérateurs à fines bulles qui manifestent le plus important nombre de pannes dans les 24 premiers mois après la mise en service. Les systèmes à fines bulles demandent, dans beaucoup de cas, un nettoyage fréquent et sont parfois à remplacer dans les 5 premières années après la mise en service. Ceci n’est pas le cas avec les systèmes d’aération à jet avec Slot Injector™ fentes d’injection, grâce à des orifices beaucoup plus larges et le pouvoir auto-nettoyant, ce qui permet de nettoyer les buses d’injection sans devoir vider le bassin ou y pénétrer. Le système Slot Injector peut aisément être lavé à contre-courant en renversant le courant d’eau dans la buse d’injection intérieure, ce qui produit un jet d’eau/air très puissant, capable d’éliminer tout reste de déchets ou de débris du système. Les systèmes d’aération à jet avec Slot Injector fentes d’injection sont connus pour leur fiabilité à long terme.

Aération à jet configuration

Profil d’une configuration d’aération à jet

Bassins d’aération : optimisation d’installations existantes

Dans le cadre d’une augmentation de la capacité de production et/ou d’une optimisation de la consommation énergétique, Task offre ses services pour assister les entreprises au niveau des travaux d’adaptation d’installlations d’épuration des eaux usées existantes. La plupart des types d’aérateurs existants, et bien entendu tous types d’aérateurs à jet existants, peut être pourvu d’un système Slot Injector™ avec fentes d’injection, et ceci à l’intérieur de bassins existants. De cette manière, il est possible d’obtenir des taux de transfert d’oxygène plus élévés (15-60%), sans devoir remplacer les composants existants d’air comprimé. D’un autre côté, les Slot Injectors vont également permettre d’obtenir le même taux de transfert d’oxygène avec un débit d’air beaucoup plus petit. Le système d’aération à jet avec Slot Injectors fournit également une plage de fonctionnement plus dispersée à une charge de pointe, sans pour autant mettre en danger le bon brassage. Sur demande, nous regardons les spécifications de votre système d’aération de près, afin de pouvoir vous proposer une optimisation économique avec notre système de Slot Injector™.

Caractéristiques et avantages des systèmes d’aération à jet

Le système d’aération à jet Slot Injector™ avec fentes d’injection est une aération à jet supérieure, spécifiquement fait pour les applications industrielles d’épuration biologique des eaux usées, précédées d’une installation de tamisage fin, dans les applications de boues activées habituelles, de même que dans les applications de boues activées avancées. Les secteurs industriels qui peuvent certainement profiter de cette technologie du Slot Injector sont entre autres : le secteur alimentaire, l’industrie des boissons, l’industrie papetière, le secteur chimique, le secteur pharmaceutique, l’industrie pétrolière, le secteur textile et l’industrie des déchets (traitement des lixiviats).

Réduire les frais d’énergie et les frais opérationnels

La force propulsive du jet dans l’aérateur à Slot Injector crée une zone de pression fort négative, ce qui va entraîner un maximum d’air. La chambre de mélange de l’aérateur à jet comprend une zone de récupération de pression, ce qui distingue le système Slot Injector de l’aérateur à jet traditionnel. Grâce à cette propriété, l’aérateur Slot Injector avec fentes d’injection sera capable de dissoudre de grandes quantités d’air dans l’eau, et ceci à une puissance de pompe significativement moindre. Tout comme des aérateurs à jet traditionnels, l’hydrodynamique à l’intérieur de l’aérateur Slot Injector et la plume d’eau hautement énergétique qui se produit, assurent un renouvellement continu des eaux de surface du bassin d’aération, à la hauteur de la surface de contact liquide/air. L’ensemble de ces facteurs vont aboutir à un facteur alpha plus élevé, comparé aux aérateurs traditionnels. Comparé à la technologie d’aération à jet conventionnelle, le système d’aération à jet Slot Injector avec fentes d’injection offre quelques avantages uniques :

Des économies sur les frais opérationnels

Jusqu’à 60% moins de débit liquide permet d’installer moins de pompes ou des pompes plus petites, une tuyauterie de moindre diamètre, à l’intérieur de même que à l’extérieur du bassin d’aération.
Les meilleurs résultats du point de vue de pouvoir de dissolution de gaz, mènent à une diminution de 15% de volume d’air requis, ce qui permet d’installer des surpresseurs et des moteurs plus petits, et/ou une tuyauterie d’un plus petit diamètre.

Des économies sur les frais d’énergie

La vitesse plus élevée de la plume d’eau de l’aérateur à jet permet d’installer le système du Slot Injector avec fentes d’injection à une plus grande distance du fond du bassin. De par ce fait le surpresseur peut fonctionner à une moindre pression, ce qui peut générer des économies sur les frais de l’énergie.
Le système de pompage sous haute pression, permet de réaliser une performance hydraulique de 15%.
Le concept du système d’aération avec Slot Injector fentes d’injection, associé au système de pompage sous haute pression, permet d’optimiser la performance d’aération, par le débit d’air alternant, de même que par le débit liquide alternant. En même temps, toutes les conditions de base du procédé de brassage peuvent être satisfaites.

aération à jet dynamique liquidesaération à jet dynamique liquides

Mécanique des fluides numérique du système d’aération Slot Injector avec fentes d’injection : schéma des courants d’aération dans une installation d’épuration selon le procédé « Tower Biology ».

Aération à jet économie d'énergie

Diagramme comparatif représentant les prestations énergétiques du système d’aération Slot Injector vis-à-vis un système d’aération à jet traditionnelle.

Champ d’application

La technologie d’aération à jet de KLA Systems peut être mise en oeuvre dans toute une série d’applications d’épuration des eaux usées et de traitement de boues, tels que : la boue activée, le SBR (Sequencing Batch Reactor), le MBR (Membrane Bioreactor Systems), le CLR (Closed Loop Reactor), le MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor), les fossés d’oxydation, les bassins de stabilisation aérobie (de boues), le bassin tampon de sédimentation, la stabilisation aerobe de boues et le Autothermal thermophilic aerobic digestion (ATAD).

Les systèmes d’aération à jet pour bassins d’aération profonds

Dans le passé, les systèmes d’aération à jet immergés étaient toujours concipiés avec les buses d’injection à l’horizontale, dans la plupart des cas à pas plus de 30 cm au-dessus du fond bassin d’aération. Par conséquent, il fallait des surpresseurs pour maîtriser la pression statique, égale à presque la profondeur totale du bassin.

Le système d’aération à jet actuel a été conçu pour installation à une plus grande distance du fond du bassin, en principe à une hauteur de 75 cm à 120 cm. En montant les buses d’injection plus loin du fond du bassin, des économies considérables peuvent être réalisées, au niveau de la puissance du surpresseur, ce qui aura, bien sûr, un effet sur la facture finale.

Les buses d’injection de l’aération à jet ne sont pas montées à l’horizontale comme pour les systèmes traditionnels, mais à un angle de 15 à 30 degrés vers le fond du bassin, en fonction de la forme du bassin. Dans la plupart des applications, cette configuration sera d’une performance supérieure, comparée aux systèmes montés à l’horizontale, et 60 cm plus en profondeur dans le bassin.

Bassins d’aération: les avantages

  • Frais d’installation peu élevés
  • Frais énergétiques peu elevés
  • Frais d’entretien peu élevés
  • Haute performance au niveau du transfert d’oxygène
  • Efficacité stable et de longue durée – Durée de vie prouvée de plus de 20 ans
  • Capacité de brassage supérieure, pas d’exigences de brassage supplémentaires et pas besoin de provision d’oxygène supplémentaire (phase anoxique)
  • Pas d’aérosols
  • Pas de refroidissement préliminaire du liquide d’aération nécessaire
  • Système insensible au gel
  • Peu sensible à la formation d’écume
  • Pas de pièces mobiles dans le bassin d’aération
  • De très bons résultats dans les bassins d’aération profonds
  • Insensible au colmatage
  • Volume restreint d’émissions gazeuses
  • Performances supérieures au niveau du procédé
  • Résistance supérieure à la corrosion et à l’usure (le matériel utilisé dans les bassins d’aération : polyester renforcé de fibres de verre/acier inoxydable)

Autres aérateurs

  • aérateurs de surface fixe à vitesse lente
  • aérateurs de surface flottants à vitesse lente

Expertise

Task dispose de 25 ans d’expérience avec ces systèmes, plusieurs projets industriels ont été réalisés.