TAMPA, FL — L'usine de dessalement d'eau de mer de Tampa Bay, d'une superficie de 30 000 pieds carrés (2 787 m²), produit jusqu'à 25 millions de gallons (94,6 millions de litres) d'eau potable par jour, ce qui en fait la plus grande usine de dessalement d'eau de mer d'Amérique du Nord. Depuis mars 2007, l'usine a dessalé plus de 3 milliards de gallons d'eau potable provenant de la baie de Tampa.
En 2005, cependant, l’usine a été mise à l’arrêt, car elle ne parvenait pas à atteindre la viabilité opérationnelle escomptée. Tampa Bay Water, l’organisme public responsable de l’usine, a confié les travaux de remise en état à American Water et Acciona Agua, par l’intermédiaire de leur partenariat d’exploitation American Water-Pridesa, un groupe qui a conçu et construit plus de 50 usines de dessalement à travers le monde.
Parmi les nombreuses améliorations apportées par l’entreprise figure l’ajout d’un système de filtration par pré-revêtement utilisant un système de manutention en vrac pour la terre de diatomées. Cette mesure s’est avérée déterminante pour rétablir la station comme source majeure d’eau potable pour la région de Tampa Bay.
L'osmose inverse permet de transformer l'eau de mer
Les usines de dessalement reposent sur le principe de l’osmose inverse (RO), qui utilise une pression élevée pour faire passer l’eau à travers des membranes semi-perméables qui éliminent le sel de l’eau de mer. Pour garantir l’efficacité de l’osmose inverse, l’eau de mer doit être prétraitée afin d’éliminer les particules. Lors des travaux de remise en état de l'usine de Tampa, American Water Acciona Agua a amélioré le prétraitement en y ajoutant des étapes de coagulation et de floculation, en optimisant le fonctionnement des filtres à sable existants et en installant un système de filtration à la terre de diatomées (DE) afin d'éliminer les particules microscopiques de l'eau avant l'osmose inverse, rapporte Nacho Lopez, responsable des travaux du projet de Tampa.
La DE est une poudre de silice (dioxyde de silicium hydraté) composée des parois cellulaires d’un phytoplancton appelé diatomées. Appliquée du côté pression des éléments filtrants, la DE retient les particules de l’ordre du micron qui, sans cela, passeraient à travers les médias filtrants ordinaires. La poudre de DE est ajoutée à l’eau de mer en amont du filtre, formant un nuage de particules de DE qui recouvre le média filtrant et, par conséquent, retient les contaminants solides lorsque l’eau traverse cette couche de DE. Lorsque les contaminants s’accumulent, ce qui se traduit par une augmentation de la pression, le filtre est soumis à un lavage à contre-courant, après quoi une nouvelle dose de DE est ajoutée à l’eau pour recouvrir le média filtrant.
L’usine de Tampa Bay consomme entre 4 000 et 6 000 lb (1 814 à 2 722 kg) de DE par jour, livrée dans des sacs en vrac de 900 lb (408 kg) qui sont stockés dans une zone à température et humidité contrôlées afin d’éviter le compactage du matériau. Lorsque le processus d’osmose inverse nécessite de la DE, une grue transfère un sac depuis l’entrepôt vers l’un des deux systèmes de pesage et de dosage des sacs en vrac, qui acheminent la DE vers un réservoir de 300 gal (1 136 l) où elle est mise en suspension dans de l’eau à une concentration de 5 %. La suspension est ensuite dosée dans l’eau salée en amont du filtre à l’aide de pompes péristaltiques.
Le système assure un transport sans poussière du DE
L'équipement de manutention en vrac de la terre de diatomées (DE), fabriqué par Flexicon Corp., à Bethlehem (Pennsylvanie), se compose de deux systèmes identiques, ce qui permet de nettoyer et d'entretenir l'un ou l'autre sans interrompre le transfert de la DE des sacs en vrac vers le réservoir de dilution où elle est utilisée.
Chaque système comprend un déchargeur de sacs en vrac équipé d'une commande de dosage par perte de poids et d'un convoyeur à vis flexible intégré.
Les déchargeurs de sacs en vrac mesurent 5 pieds (1,5 m) de côté. Quatre montants d’extension verticaux sont réglables en hauteur totale de 14,5 à 19 pieds (4,35 à 5,8 m) pour s’adapter à des sacs en vrac d’une hauteur comprise entre 36 et 84 pouces (914 à 2 134 mm). Les déchargeurs sont équipés d’activateurs de sacFLOW-FLEXER® qui soulèvent et abaissent les bords inférieurs opposés du sac en vrac à intervalles réguliers, améliorant ainsi l’écoulement du matériau vers la goulotte de déchargement du sac. À mesure que le sac s’allège, la course des activateurs pneumatiques s’allonge, créant une forme en « V » prononcée qui favorise l’évacuation du matériau.
L’écoulement est également favorisé par une bague de serrageSPOUT-LOCK® qui crée une connexion étanche et hautement fiable avec le bec du sac, ainsi que par un tube télescopiqueTELE-TUBE® qui exerce une tension vers le bas continue sur le sac à mesure qu’il se vide et s’allonge.
Au-dessus de la bague de serrage se trouve une vanne de régulation de débitPOWER-CINCHER® dont les tiges courbées et articulées serrent le bec du sac de manière concentrique, permettant à l’opérateur de contrôler le débit de matière à travers le bec après avoir relâché le cordon de serrage du sac, ainsi que de fermer et de refermer le bec des sacs partiellement vides sans fuite ni dégagement de poussière.
Le produit s’écoule du sac en vrac par le bec verseur dans une trémie tampon d’une capacité de 63 pieds cubes (1,8 m³), capable de contenir la totalité du contenu d’un sac en vrac, ce qui double effectivement la durée de fonctionnement des déchargeurs équipés de petites trémies tampons.
Le système étanche est ventilé par un orifice situé dans le couvercle de la trémie vers un dépoussiéreur qui aspire l’air déplacé et la poussière, et affaisse les sacs vides sans dégager de poussière avant leur fermeture et leur retrait, éliminant ainsi l’aplatissement manuel et la poussière qui en résulte. Le nettoyage par jet inversé des filtres permet au système d’aspiration de fonctionner à haut rendement, tout en prolongeant la durée de vie des filtres.
La trémie se déverse dans un adaptateur d’admission qui alimente en DE un convoyeur à vis flexible de modèle 1250. Un bras en porte-à-faux sur le châssis de déchargement des sacs en vrac soutient l’extrémité de déchargement du tube de convoyage de 15 pieds (4,6 m) de long, incliné à 30 degrés. À l’extrémité de déchargement, un ensemble d’entraînement par engrenages équipé d’un moteur de 1 hp (0,75 kW) fait tourner la vis flexible, propulsant la DE à travers le tube en plastique de 2,625 pouces (67 mm) de diamètre extérieur.
Le dosage par perte de poids permet un dosage précis de la DE
Lorsque le réservoir de dilution de DE a vidé son contenu, un indicateur de niveau signale à l’automate programmable (PLC) qui contrôle le système de dosage par pesage de lancer un cycle de dosage en mettant en marche l’un des convoyeurs à vis flexibles. Les cellules de pesage qui soutiennent le châssis du déchargeur de sacs en vrac, équipé d’un convoyeur intégré, transmettent les informations de perte de poids au PLC, qui réduit la vitesse du convoyeur juste avant de l’arrêter, permettant ainsi d’obtenir un poids de lot précis. « En fonction de la perte de poids enregistrée, l’automate indique également à l’opérateur quand il doit charger un sac plein de DE dans le déchargeur », explique M. Lopez.
Les informations relatives à la perte de poids s’affichent sur un écran LCD, qui fait partie d’un centre de contrôle comprenant un clavier, un logiciel sur mesure et un variateur de fréquence avec régulation de vitesse et fonction d’inversion pour l’entraînement du convoyeur.
Lorsqu’elle fonctionne à pleine capacité, l’usine fournit environ 10 % de l’eau potable de la région de Tampa Bay.