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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
2.5.2. Marche en mode automatique ............................................................................................. 7
2.5.3. Sécurités et alarmes .............................................................................................................. 7
2.6. Zone 5 : Décantation lamellaire ............................................................................... 8
2.6.1. Marche en mode Manuel ...................................................................................................... 8
2.6.2. Marche en mode automatique ............................................................................................. 8
2.6.3. Sécurités et alarmes .............................................................................................................. 8
2.7. Zone 6 : Filtres à sable ............................................................................................. 8
2.7.1. Marche en mode Manuel ...................................................................................................... 9
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
Analyse fonctionnelle– CCTP - annexe eau potable Fada N'Gourma 10/2018
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.
Analyse fonctionnelle– CCTP - annexe eau potable Fada N'Gourma 10/2018
CTB10 SHER Ingénieurs Conseils s.a. 2
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 :
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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.
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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.
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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
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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.
Liste des équipements :
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
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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.
2.5.2. Marche en mode automatique
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.
2.5.3. Sécurités et alarmes
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
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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.
Liste des équipements :
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
2.6.1. Marche en mode Manuel
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 ».
2.6.2. Marche en mode automatique
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.
2.6.3. Sécurités et alarmes
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.
Analyse fonctionnelle– CCTP - annexe eau potable Fada N'Gourma 10/2018
CTB10 SHER Ingénieurs Conseils s.a. 9
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.
Liste des équipements :
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
2.7.1. Marche en mode Manuel
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 ».
Analyse fonctionnelle– CCTP - annexe eau potable Fada N'Gourma 10/2018
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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 ».
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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
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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.
2.7.3. Marche en mode automatique
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.
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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.
Liste des équipements :
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
2.8.2. Marche en mode Manuel
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.
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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
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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
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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
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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.
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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.