Les tuyaux sont bouchés, plus rien ne passe : lorsque les systèmes d’évacuation des eaux usées souffrent d’engorgement.

Risque d’obstruction du système d’évacuation des eaux usées

Le problème est facile à imaginer : l’obstruction d’un système d’évacuation des eaux usées peut mal se terminer. Dans le pire des cas, les eaux usées ne peuvent plus s’écouler correctement et les effluents sont refoulés vers les points de raccordement ou débordent des ouvertures au sol, normalement destinées à l’évacuation. Une chose est sûre : les stations d’épuration communales et autres exploitants de systèmes d’évacuation des eaux usées signalent de plus en plus souvent des risques d’obstructions. Mais comment l’expliquer et surtout : comment résoudre ce problème ?

Nos eaux usées ne cessent de s’épaissir : économiser l’eau commence à poser problème.

Fermer le robinet pendant qu’on se lave les dents, préférer la douche au bain – pendant des années, on nous a appris (et à raison) à utiliser avec parcimonie ce bien précieux qu’est l’eau. Et cela a bien fonctionné : ces 30 dernières années, la consommation d’eau quotidienne est passée de près de 150 litres par personne à parfois moins de 120 litres par jour et par personne – soit une baisse de 20 % ! Ce qui est bon pour l’environnement l’est moins pour les systèmes d’évacuation des eaux usées puisque cette baisse entraîne « l’épaississement » des eaux usées.
 
En effet, la proportion de matières solides dans l’eau a augmenté en parallèle. Autrefois, c’était surtout du papier toilette qui finissait dans les eaux usées. Aujourd’hui, on y trouve des lingettes imprégnées ou nettoyantes, des résidus textiles, des couches et des articles d’hygiène. Les eaux usées contiennent même de plus en plus souvent des chaussures, des bouteilles en plastique, des copeaux de métal ou de plastique issus de la production industrielle et d’autres types de déchets.
 
Tous ces restes n’ont bien entendu rien à faire dans les toilettes ni dans les égouts, ils sont à éliminer avec les déchets ménagers ou commerciaux. Contrairement au papier toilette, ces substances se décomposent en effet difficilement. Leurs fibres forment des filasses et s’agglomèrent sur les roues des pompes ou les dégrilleurs des stations d’épuration. Cela peut avoir des conséquences gravissimes : d’une perte d’efficacité importante à un colmatage entraînant des défaillances imprévues, des travaux de nettoyage compliqués, voire des réparations coûteuses. Or, les exploitants ne peuvent pas se le permettre : tout dysfonctionnement met en péril à la fois la rentabilité et la sécurité de l’exploitation. Des pompes à eaux usées et des robinets fiables, à haut rendement énergétique et à faibles coûts d’exploitation sont requis. En effet, des coûts d’exploitation élevés impactent également le prix imposé au consommateur final.

Le meilleur remède contre les colmatages ? Toujours considérer le système dans son ensemble.

 
Une installation d’évacuation des eaux usées est souvent un système d’une grande complexité dans lequel chaque composant occupe un rôle spécifique. Il n’existe pas donc de solution miracle pour éviter efficacement les colmatages et les défaillances. Pour assurer le bon fonctionnement de ce type d’installation, il faut plutôt prendre en compte tous les composants essentiels au système. Tous ces domaines se complètent les uns et les autres et sont directement liés. Par conséquent, il convient de toujours les considérer dans leur ensemble pour trouver une solution optimale. Points à prendre en compte :
 

• Les eaux usées à transporter
• Les conditions d’alimentation et d’évacuation
• La sélection et la conception de la pompe
• Le mode de fonctionnement de la pompe
• Et d’autres facteurs d’influence

1. Les eaux usées à transporter

Pour bien décider du dimensionnement de la pompe, il faut commencer par examiner la qualité et, bien entendu, le volume des eaux usées à transporter. S’agit-il d’eaux usées d’origine domestique, commerciale ou industrielle ? Quelle est leur composition ? Quelle est leur viscosité ? Quelle est leur teneur en matières solides, en sable et en gaz ? Quel est le volume d’eau et quelles sont les fluctuations du volume en fonction du moment de la journée et des conditions météorologiques ? Toutes ces grandeurs ont un impact direct sur le dimensionnement de l’installation, le choix du type de roue adapté, le matériau et, bien entendu, le mode de fonctionnement de la pompe.

2. Les conditions d’alimentation et d’évacuation

Ici, il faut essentiellement savoir comment sont conçues les tuyauteries d’aspiration et de refoulement - c’est-à-dire leur dimensionnement, les aménagements éventuels, les entrées d’air et formations de vortex éventuelles, les coudes, les fixations, les manchettes anti-vibratiles, les clapets de non-retour, les dégrilleurs, les pièges à cailloux, la conception du puisard, les plans inclinés, le recouvrement des pompes, leurs niveaux de démarrage et d’arrêt, etc. Tous ces points peuvent avoir un impact (négatif) direct sur le comportement d’écoulement des eaux usées. Afin de garantir un flux aussi efficace que possible, il faut veiller à concevoir les conduites de manière à favoriser au mieux l’écoulement. Pour cela, 
 
les réductions et extensions utilisées ne doivent pas dépasser une dimension nominale.
Il convient en outre de concevoir les tuyauteries de manière à favoriser le plus possible l’écoulement (p. ex. sans coudes étroits susceptibles de favoriser la formation de tourbillons) et de toujours respecter la vitesse d’écoulement minimale requise pour l’acheminement ultérieur de matières solides ainsi que les bulles d’air.

3. Le choix et le dimensionnement de la pompe

 
Le bon choix et le bon dimensionnement de la pompe constituent la base du fonctionnement efficace d’un système d’évacuation des eaux usées. Les pompes à eaux usées et la robinetterie de KSB sont parfaitement adaptées au fluide à transporter et à l’application visée. Des composants de haute qualité garantissent un fonctionnement parfait à tout moment, même en cas de contraintes extrêmes, comme c’est le cas notamment pour les eaux usées industrielles. 
 
Une fois le type de pompe et la taille définis, il faut choisir la roue. KSB propose le type de roue adapté aux exigences de chaque application. La qualité des eaux usées est déterminante pour le choix de la roue. De quel type d’effluents s’agit-il ? D’eaux grises ? D’eaux noires ? Quelle est leur teneur en gaz, en sable et en matière sèche ? Sur le plan technique, la dimension du passage libre et le rendement constituent également des facteurs décisifs pour le choix de la roue. Mais quels sont les types de roues disponibles et quels sont leurs avantages et leurs inconvénients ?
 
Il convient par ailleurs de vérifier si des déverseurs particuliers, tels que des hôpitaux ou des maisons de retraite, se trouvent dans le bassin versant. 

Différents types de roue et leurs particularités.

La roue est l’élément qui assure le transport des eaux usées à proprement parler, elle constitue donc le « cœur » de la pompe. Par conséquent, sa conception contribue de manière décisive au bon fonctionnement de l’hydraulique.

Roue vortex (roue F)

Avantages :

• Excellente pour les effluents à teneur élevée en matières solides
• Large passage libre
• Également adaptée aux fibres et chiffons
• Adaptée aux eaux usées à teneur élevée en gaz
• Résistante à l’usure
• Engendre peu de vibrations

Inconvénients :

• Rendement relativement faible
• Augmentation de la puissance absorbée en cas d’accumulation de fibres et de textiles

Roue multicanaux (roue K)

Avantages :

• Excellent rendement
• Peu de colmatages grâce aux grands passages libres
• Comportement à l’usure acceptable

Inconvénients :

• Augmentation des vibrations hors de la plage de fonctionnement préférentielle
• Risque de dépôts incrustés en amont et en aval de la roue

Roue monocanal diagonale (roue D)

Avantages :

• Rendement satisfaisant
• Grands passages libres
• Adaptée aux effluents à teneurs élevées en gaz
• Pas d’obstruction immédiate en cas de surplus de fibres et de chiffons

Inconvénients :

• Équilibrage complexe
• Usure du bord d’attaque de l’aube
• Augmentation de la puissance absorbée en cas d’accumulation de matières solides

La nouvelle roue monocanal diagonale D-max

Conception récente de KSB, la roue D-max combine les avantages d’une roue D classique à l’efficacité d’une roue K. Elle atteint un rendement de 83 % et peut s’utiliser là où une roue K aurait des difficultés avec les matières à fibres longues.
 
En complément de roues spécialement adaptées et de moteurs à haut rendement énergétique, KSB propose une large gamme de variantes d’installation et un large choix de matériaux pour ses pompes à eaux usées. KSB peut ainsi fournir la solution dédiée à chaque application du domaine des eaux usées pour assurer une efficacité et une sécurité de fonctionnement maximales. Découvrez les différents types de roue.

4. Mode de fonctionnement de la pompe

Le mode de fonctionnement de la pompe constitue un autre facteur essentiel pour le fonctionnement efficace d’un système d’évacuation des eaux usées. Il faut veiller avant tout à une vitesse d’écoulement suffisamment élevée pour éviter tout dépôt. De plus, dans le cas de systèmes redondants, les pompes de secours doivent aussi être mises en service régulièrement afin d’éviter des temps d’arrêt prolongés et d’éventuelles irrégularités dans le puisard.

Détermination de la plage de fonctionnement optimale

Si l’on met en relation la hauteur manométrique H (en mètres) et le débit d’eaux usées souhaité Q (en m3/h), le point de fonctionnement optimal se trouve au point d’intersection de la courbe de réseau et de la courbe de la pompe. Il doit être calculé avec précision pour définir la plage de fonctionnement optimale dans laquelle la pompe fonctionne aussi efficacement que possible. Les limites de fonctionnement sont identifiées par les grandeurs Qmin et Qmax.

Liste de contrôle : les 10 points principaux à prendre en compte pour les systèmes d’évacuation des eaux usées.

1. Toujours considérer le système dans son ensemble.
2. Vérifier la composition des eaux usées. Identifier les déverseurs.
3. Déterminer la vitesse d’écoulement à atteindre pour éviter les dépôts.
4. En amont de la pompe : vérifier les conditions d’alimentation, en particulier la conception de la tuyauterie d’aspiration.
5. Sélectionner une pompe adaptée, correctement dimensionnée et avec une roue adaptée dans un matériau adéquat.
6. En aval de la pompe : vérifier si les conditions d’écoulement dans la tuyauterie de refoulement sont optimales.
7. Calculer le point de fonctionnement optimal.
8. Définir le mode de fonctionnement le plus efficace (régulation avec variateur de fréquence ? Démarreur progressif ? Durée de vie ? etc.)
9. Prendre en compte une réserve de puissance.
10. Au besoin : brassage du puisard, rétrolavage dans les zones critiques du puisard