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A machine de déshydratation des boues à vis convertit les boues liquides contenant moins de 1 % de matières solides en un gâteau manipulable et empilable contenant 18 à 25 % de matières sèches — à l'aide d'une vis hélicoïdale à rotation lente à l'intérieur d'un corps de filtre à anneaux empilés auànettoyant qui ne nécessite aucune eau de lavage, aucun personnel continu et aucun remplacement de courroie. Pour les usines municipales, les transformateurs de produits alimentaires et les exploitants de eaux usées industrielles, il s'agit de la technologie de déshydratation la moins coûteuse disponible pour les flux de boues diluées et biologiques.
01 — Comment fonctionne la déshydratation des vis ?
La déshydratation à vis fonctionne selon un principe de filtration volumétrique continue. Les boues conditionnées aux polymères alimentent un ensemble de vis rotatif où le serrage progressif du pas de vis crée une pression le long de la zone de déshydratation, forçant l'eau libre vers l'extérieur à travers des espaces microscopiques dans le corps du filtre à anneaux à lamelles empilées tandis que le gâteau épaississant avance pour se décharger.
L'innovation déterminante de la presse à vis empilée est le corps du filtre autonettoyant : une alternance d'anneaux à lamelles fixes et mobiles qui se déplacent latéralement à chaque rotation de la vis, éliminant en permanence les solides accumulés dans les interstices du filtre, éliminant ainsi les 3 à 5 mètres cubes par heure de lavage à l'eau douce que les systèmes de presse à bande consomment 24 heures sur 24.
Mécanisme — Filtre autonettoyant à anneaux empilésQuatre sous-systèmes fonctionnent en séquence pendant le fonctionnement normal. Tout d'abord, un tambour de floculation en amont dose et mélange doucement la solution de polymère avec la boue brute, formant ainsi la structure de floculation qui détermine à la fois la siccité du gâteau et la clarté du filtrat. Deuxièmement, la zone d'épaississement à l'entrée de la vis concentre l'alimentation avant qu'elle n'entre dans la zone de déshydratation à haute pression. Troisièmement, la zone de déshydratation applique une pression mécanique progressive à mesure que le pas de vis diminue vers la décharge. Quatrièmement, une plaque de contre-pression à la sortie du gâteau contrôle les solides finaux du gâteau en faisant varier la résistance de décharge - un paramètre que les opérateurs ajustent en réponse à la variabilité de l'alimentation en boues sans arrêter la machine.
02 — Quelles boues conviennent à un système de presse à vis ?
La presse à vis superposée gère une gamme d'entrée de boues plus large que n'importe quelle technologie de déshydratation mécanique concurrente, fonctionnant de manière fiable à des concentrations d'alimentation aussi basses que 0,01 % de matières sèches – un seuil bien inférieur à la concentration minimale pratique d'alimentation des centrifugeuses et des presses à bande.
- Boues activées municipales (WAS) Nourrir 0,2 à 1,0 % DS. Rendement du gâteau 18 – 22% DS. Principale application à l'échelle mondiale : les presses à vis empilées gèrent désormais la majorité des nouvelles installations de déshydratation WAS au Japon, en Corée du Sud et dans toute l'Europe.
- Boues d’épuration des eaux usées d’aliments et de boissons Nourrir 0,5 à 2,0 % DS. Rendement du gâteau 22 – 30% DS. La teneur élevée en matières organiques répond bien au conditionnement des polymères. Le fonctionnement fermé élimine les plaintes d'odeurs courantes avec les installations de presses à bande ouverte dans les établissements alimentaires.
- Lisier d'élevage et agricole Nourrir 1,0 – 4,0 % DS. Rendement du gâteau 20 – 26% DS. Le gâteau séparé convient comme engrais solide ; le filtrat retourne au lagon ou entre dans la récupération des nutriments. Adoption croissante dans les exploitations porcines, avicoles et laitières.
- Boues industrielles et huileuses Nourrir 0,3 à 2,0 % DS. Le corps scellé empêche la libération de composés organiques volatils – une exigence de conformité pour les flux de boues pétrolières, chimiques et pharmaceutiques à laquelle les systèmes de déshydratation ouverts ne peuvent pas répondre.
- Bouillie minérale à haute teneur en solides Le sable de silice, les déchets de broyage de céramique et les boues de carrière contiennent des particules abrasives qui accélèrent l'usure des anneaux lamellaires à des taux inacceptables. Un filtre-presse ou une décanteuse centrifuge est le bon choix.
- Flux minces à très haut volume À des débits d'alimentation supérieurs à 200 m³/h, plusieurs unités de presse à vis deviennent peu pratiques. Un décanteur centrifuge ou un épaississeur à bande gravitaire suivi d'une centrifugeuse offrent une meilleure économie d'échelle à des charges hydrauliques très élevées.
- Boues nécessitant une stérilisation Lorsque la réduction des agents pathogènes en biosolides de classe A est requise, une hydrolyse thermique ou un traitement à haute température est spécifié en amont. Le pressage des vis à lui seul ne permet pas d’atteindre les critères de réduction des agents pathogènes du traitement thermique.
03 — Pourquoi choisir une presse à vis plutôt qu'une presse à bande ou une centrifugeuse ?
Trois catégories d'avantages mesurables expliquent pourquoi les presses à vis empilées ont remplacé les presses à bande comme choix par défaut dans les nouveaux projets de déshydratation municipaux et alimentaires en Asie et en Europe depuis 2010.
| Critère | Presse à vis | Presse à bande | Décanteur Centrifuge |
| Consommation d'eau de lavage | Aucun | 3 – 5 m³/h en continu | Aucun |
| Consommation d'énergie | 0,01 – 0,05 kWh/kg DS | 0,02 – 0,08 kWh/kg DS | 0,1 – 0,3 kWh/kg DS |
| Heures d'opérateur par jour | 0,5 – 1 heure | 4 – 8 heures | 1 – 2 heures |
| Niveau de bruit | En dessous de 75 dB(A) | 75 – 82 dB(A) | 85 – 95 dB(A) |
| Confinement des odeurs | Entièrement clos | Ouvert – nécessite un capot | Ci-joint |
| Concentration minimale des aliments | 0,01 % DS | 0,5 – 1,0 % DS | 0,5 – 2,0 % DS |
Une analyse des coûts du cycle de vie réalisée par la Water Environment Federation (2022) a révélé que les systèmes de presses à vis empilées d'une capacité de 500 kg de DS par jour consomment 60 à 75 % d'électricité en moins et nécessitent 80 % de temps d'opérateur en moins que les installations de presses à bande équivalentes sur une période d'exploitation de 10 ans, après avoir pris en compte l'amortissement des coûts d'investissement, les consommables et la main-d'œuvre de maintenance.
04 — Quelle réduction du volume des boues une presse à vis permet-elle ?
A machine de déshydratation des boues à vis le traitement des boues activées municipales à une concentration d'alimentation de 0,5 % DS permet d'obtenir systématiquement une réduction de volume de 80 à 90 %, produisant un gâteau à une concentration de 18 à 22 % DS — une concentration de 36 à 44 fois supérieure aux solides secs de la boue d'origine dans le gâteau du produit.
Transformation de volume journalière typique : 100 m³ de boues liquides à 0,5 % DS en entrée — moins de 3 m³ de gâteau déshydraté à 20 % DS en sortie. Les charges de transport passent de 10 collectes de camions-citernes par jour à un seul conteneur benne, avec des réductions proportionnelles des coûts de transport, du temps de chauffeur et des frais de porte d'élimination.
Les performances de réduction de volume varient selon le type de boue et son conditionnement. Les boues primaires avec une teneur plus élevée en solides organiques atteignent la siccité du gâteau la plus élevée — 25 à 35 % DS — tandis que les boues biologiques fines provenant de systèmes d'aération prolongée culminent généralement à 18 à 22 % DS. L'ajustement de la plaque de contre-pression, l'optimisation de la dose de polymère et la variation saisonnière de la température influencent tous le chiffre final de 2 à 5 points de pourcentage dans les deux sens.
05 — Foire aux questions
Quelle est la consommation typique de polymère pour la déshydratation par presse à vis ?
Les boues activées municipales nécessitent 4 à 8 kg de polymère actif par tonne de matières sèches. Les boues de l'industrie agroalimentaire à forte charge organique peuvent atteindre 8 à 12 kg par tonne DS. Les tests en jarre avec des échantillons de boues fraîches représentatifs à la température de fonctionnement cible sont essentiels avant de finaliser la sélection du produit polymère et la conception du système de dosage.
Une presse à vis peut-elle fonctionner sans surveillance pendant la nuit ?
Oui. Le dosage automatisé des polymères avec compensation du débit d'alimentation en temps réel, les entraînements à vis surveillés par couple qui détectent automatiquement les blocages et le rinçage inversé, ainsi que les anneaux à lamelles auto-nettoyants permettent un fonctionnement continu sans surveillance 24 heures sur 24. La plupart des installations fonctionnent avec une supervision d'alarme uniquement : les opérateurs vérifient l'état à distance et n'interviennent que lorsqu'une alerte de panne est déclenchée.
Comment l’encombrement se compare-t-il à une presse à bande de capacité équivalente ?
Une unité de presse à vis produisant 30 à 50 kg de DS par heure occupe environ 1,5 m x 0,8 m de surface au sol. Une presse à bande équivalente nécessite 4 à 6 m x 1,2 m plus une canalisation d'eau de lavage et un canal de drainage. L'encombrement de la presse à vis est généralement 60 à 70 % plus petit, un facteur décisif dans les projets de modernisation d'usine où l'espace de la salle des machines est limité.
Quel programme de maintenance une presse à vis empilée nécessite-t-elle ?
L'entretien de routine consiste en une inspection hebdomadaire des conduites de dosage de polymère et des clapets anti-retour, une lubrification mensuelle des roulements des arbres à vis et une inspection annuelle des jeux des anneaux à lamelles. Dans un service de boues municipales standard avec une construction en acier inoxydable, les anneaux à lamelles durent 40 000 à 60 000 heures avant que l'usure dimensionnelle ne nécessite un remplacement, ce qui équivaut à 5 à 7 ans de fonctionnement continu avec une durée de fonctionnement annuelle de 8 000 heures.
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