6.1. Conclusion
L'objectif de cette maîtrise était d'optimiser un système de décantation lamellaire transportable pour les situations d'urgence humanitaire, notamment au niveau de la floculation. Les objectifs spécifiques (section 3.4) incluaient la conception d’un décanteur pilote basé sur le précédent prototype pour en vérifier le potentiel et pour y apporter quelques ajustements, la construction du décanteur pilote en plastique à une échelle d’un tiers par rapport au système prototype et l’installation d’un système de production d’eau brute pour tester la capacité du décanteur à traiter des eaux en abaissant leur turbidité. Afin d’améliorer la performance du système, la construction d’un floculateur hydraulique permettant de tester différents niveaux de brassage avant la décantation pour en mesurer l’influence sur le traitement devait être complétée et la conception du système de décantation devait être effectuée selon les résultats des essais. Également, des jar tests comparatifs afin d’évaluer l’influence de la technique utilisée sur le terrain dans les situations d’urgence sur le choix de la dose de coagulant ont été réalisés (annexe A, section 8).
Un système de décantation lamellaire pilote a donc été mis sur pied à l'Université Laval. Le premier élément de ce système ayant été construit a été un modèle du décanteur prototype donnant la possibilité d’effectuer des essais au tiers du débit tout en permettant de transposer les résultats obtenus sur le prototype à pleine échelle. Des essais au traceur ont été effectués sur ce modèle afin d’étudier l’écoulement à travers celui-ci et ont révélé que l’ajout d’un déversoir longitudinal et d’une plaque de déflection trouée au-dessus des plaques de décantation améliore la répartition de l’écoulement à travers ces plaques.
Un système d’alimentation en eau brute a été installé en utilisant une suspension mère de Kaolin dans un réservoir isolé. Cette suspension était injectée à l’eau à traiter en conduite à l’aide d’une pompe péristaltique, ce qui permettait d’obtenir la turbidité initiale voulue. Ensuite, afin d’améliorer la performance du système, un floculateur hydraulique à chicanes a été construit et son influence sur la qualité du traitement a été mesurée en effectuant des séries d’essais de traitement d’eau. En faisant varier le temps de rétention dans le floculateur et la distance entre les plaques de déflection, une configuration optimale permettant de rehausser les performances du décanteur afin d’atteindre les standards demandés en situation d’urgence (Sphere Project) pour des eaux brutes dont la turbidité varie entre 50 et 300 UTN a été trouvée. Cette configuration comprend un gradient de vitesse moyen théorique de 26 s-1 évoluant en trois étapes de temps relativement égal de 50, 18 et 9
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Principalement à cause d'un manque de temps, certains éléments ayants initialement été identifiés comme faisant parti de l'étude du système de décantation lamellaire ont dû être mis de côté. Certains d'entre eux sont issus des recommandations faites à la suite de la deuxième phase du projet (Boulay, 2013) et d'autres ont été identifiés en cours de travail lors du projet de maîtrise. Principalement, les tests d'accumulation dans la zone de boues du bassin n'ont pas été faits. Le temps de traitement nécessaire au remplissage de la zone d’accumulation des boues est donc toujours inconnu. Aussi, la deuxième entrée au bas du bassin n'a jamais été utilisée sur le modèle (phase III, section 4.1.4) et, compte tenu que l’alimentation se fait maintenant par le bas du décanteur (sortie du floculateur), il aurait été intéressant d’effectuer des essais en utilisant cette deuxième entrée. Finalement, l'influence du pH n'a pas non plus été étudiée et il est possible que le procédé de traitement éprouve certains problèmes dans le cas où l’eau brute utilisée serait acide (pH inférieur à 6) ou très peu alcaline, ne permettant pas de limiter la baisse de pH causée par l’ajout du coagulant.
Par la suite, la conception finale du système de décantation lamellaire a été effectuée dans le but de construire la version finale du système. Cette construction a également débuté à Pune en Inde, où un manufacturier spécialisé en plastique renforci à la fibre de verre a été trouvé et a été finalisée au début de l'année 2015. Ce nouveau design comprend la jonction du floculateur et du décanteur à l’intérieur d’un même bassin. Ceci marquera donc la fin de la partie de recherche et développement et le début des essais terrain (déploiement) en situation d’urgence.
Bien que le projet en soit à cette étape, quelques questions restent en suspens. En effet, même si le produit final représente une adaptation du montage étudié pendant ce projet de maîtrise, certains ajustements ont dû être faits sur la conception finale dont l’influence n’a pas encore été étudiée jusqu’à maintenant. Comme mentionné précédemment, la question du contrôle du pH est importante et n'a jamais été étudiée et l'autonomie du système liée à l'accumulation des boues dans le système devrait être étudié d'autant plus que la zone des boues ait été réduite dans la conception finale. Également, bien que la masse finale du bassin de floculation et décantation soit de 400 kg et assez aisément transportable avec dix personnes, il serait intéressant de trouver un moyen de réduire cette masse afin de faciliter ce transport ou diminuer le nombre de personnes nécessaires à son exécution.
127 En résumé :
- Un système de décantation lamellaire pilote a été construit à l'Université Laval afin de permettre d'effectuer des essais de traitement d'eau et améliorer la conception du prototype. - Des essais au traceur ont révélé que l’ajout d’un déversoir longitudinal et d’une plaque de
déflection trouée améliorent l’écoulement à l’intérieur du décanteur.
- Le développement d’un floculateur hydraulique à chicanes de type « autour de l’extrémité » avec un temps de rétention de 5 minutes et demi a permis d’améliorer la floculation du système et ainsi atteindre l’objectif de traitement en obtenant une eau traitée à 5 UTN ou moins pour des eaux brutes variant de 50 à 300 UTN.
- Le système de décantation dans sa version finale a été construit en plastique renforci à la fibre de verre et inclut la jonction du décanteur et du floculateur dans un même bassin. - Le premier déploiement du système sera effectué en 2015.
6.2. Recommandations
Pour d'éventuelles améliorations, la hauteur libre entre le niveau de l'eau dans le bassin et le haut du bassin pourrait être étudiée afin d'optimiser la hauteur du bassin tout en considérant que, sur le terrain, le bassin peut ne pas tout à fait être à niveau ce qui occasionne une différente hauteur d'eau aux quatre coins du bassin. Des éléments pour mettre le bassin de traitement à niveau (ex: cales) pourraient être ajoutés. Sachant également que les rotamètres sont des outils relativement peu précis pour la mesure du débit et assez difficile à bien installer sur le terrain étant donné la nécessité d'utiliser un support pour celui-ci, un autre élément de mesure pourrait être considéré comme par exemple un débitmètre électrique à batteries. Finalement, les dimensions optimales des éléments du bassin de traitement devraient être étudiées afin de diminuer ces dimensions et alléger le bassin.
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