Explication du traitement des eaux noires à bord des navires de croisière

Les navires de croisière abritent des milliers de passagers et d'équipage, ce qui entraîne une énorme génération d'eaux usées pouvant atteindre 1 000 mètres cubes par jour. Par conséquent, la gestion des eaux usées est devenue un aspect essentiel des opérations quotidiennes.

Un navire de croisière doit être autonome à cet égard, car il reste loin de la terre pendant une période de temps considérable.

Les eaux usées à bord des navires de croisière sont classées en deux types, à savoir les eaux grises et les eaux noires.

Les eaux grises proviennent des salles de bains, des douches et des lavabos. L'eau des cuisines, des salles à viande, des salles à poisson et des buanderies est également de l'eau grise. Cependant, cette eau est appelée eau grise de cuisine et de lessive pour faciliter la différenciation.

Blackwater est l'eau sale des toilettes et des urinoirs, y compris l'eau de chasse. Puisqu'il s'agit de déchets humains, qui sont infectieux et dangereux pour l'environnement, ils nécessitent des procédés de manipulation et de traitement spéciaux pour leur stockage à bord ou leur rejet à la mer en dehors des limites écologiques.

Par conséquent, nous nous concentrerons dans cet article sur la gestion, le traitement et l'élimination des eaux noires.

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Les eaux noires sont collectées dans des unités de collecte des eaux noires via un système de conduite en anneau. Le système de boucle principale est divisé en plusieurs ponts ou zones à bord et relié à différentes unités de collecte des eaux noires.

Il peut y avoir plusieurs nombres d'unités de collecte (4 à 10 unités) en fonction de la taille du navire. Ils sont généralement installés dans des espaces techniques répartis sur tout le navire, où le personnel technique peut les surveiller et les entretenir.

Les eaux noires sont collectées dans des bacs collecteurs par gravité ou par aspiration. Dans le cas d'un système de vide, le vide est généré dans le réservoir de collecte et sa conduite d'aspiration à l'aide de pompes à vide attachées qui fonctionnent selon le niveau de vide via des capteurs.

Les eaux noires vont aux unités de collecte à travers des crépines grossières, qui doivent être nettoyées quotidiennement ou selon la demande. Ces crépines éliminent tous les solides de grande taille qui peuvent aller dans les réservoirs collecteurs, obstruer les canalisations ou les pompes de refoulement.

Les unités de collecte des eaux noires sont équipées de pompes de refoulement qui sont normalement réglées pour fonctionner sur une minuterie, mais peuvent également être réglées pour fonctionner sur le niveau. Les pompes sont actionnées par des interrupteurs à flotteur et fonctionnent de temps en temps pour abaisser le niveau des unités de collecte des eaux noires. Ces pompes sont des pompes d'évacuation des eaux usées et transfèrent les eaux noires des unités de collecte vers des presses à tamis.

Les presses à tamis séparent davantage les solides, tels que le papier hygiénique, les plastiques, les gravillons, les fibres, les chiffons, etc., des eaux noires, garantissant ainsi que seul le liquide passe à l'étape suivante, qui est l'étape de traitement.

Cela se fait en séparant d'abord les solides de plus grande taille par un maillage appelé tamis, puis en éliminant les fines impuretés solides en suspension par un grand arbre à vis actionné par un moteur, qui broie et sépare les solides plus fins.

Les eaux noires tamisées ou filtrées passent à l'étape suivante, l'étape de traitement, tandis que les solides séparés de la presse à tamis sont collectés dans un réservoir séparé, généralement appelé réservoir de boues biologiques.

Les eaux grises adaptées peuvent également être introduites dans les MBR avec les eaux noires. Ce processus est contrôlé automatiquement selon la demande, à l'aide d'une vanne 3 voies à l'entrée des presses à tamis. En période de faible génération d'eaux noires, généralement la nuit lorsque la plupart des gens dorment, la vanne à 3 voies fournit des eaux grises au système MBR pour maintenir les niveaux des étages.

Dans le cas ci-dessus, les eaux grises d'hébergement sont stockées dans des réservoirs à double fond séparés. Des pompes à eaux grises MBR sont fournies, qui fonctionnent automatiquement en fonction de la demande d'eaux grises du MBR et du niveau d'eaux grises dans les réservoirs DB.

Les eaux noires tamisées/filtrées sont acheminées vers la station d'épuration connue sous le nom de MBR. MBR signifie Membrane Bio-Reactor. Comme son nom l'indique, il traite les eaux usées ou les eaux noires par des procédés biologiques et une filtration membranaire.

Le MBR comporte deux étapes. Les eaux noires des presses à tamis arrivent au 1er étage où elles sont traitées par des bactéries aérobies. Un apport d'air constant génère des bactéries aérobies à travers des soufflantes et des diffuseurs, qui créent des bulles d'air pour répartir uniformément l'air dans toute la biomasse. L'air, la vapeur d'eau et les gaz en excès sont évacués des deux étages par des conduites d'évent attachées à l'atmosphère.

Les bactéries aérobies agissent sur les eaux usées, les décomposant ainsi et séparant les boues des eaux usées. L'eau traitée passe maintenant au 2ème étage du MBR, à travers les ISF, qui signifie Inter-Stage Filters.

Les ISF aident à éliminer toutes les particules plus fines ou les impuretés qui peuvent avoir été générées lors de la première étape ou transportées depuis l'étape de prétraitement. Le filtrat de l'ISF est collecté dans un réservoir de filtrat attaché, d'où il est pompé vers le 2e étage du MBR par des pompes de filtrat, tandis que les dégrillages séparés (solides) sont collectés dans le réservoir de dégrillage et sont soit pompés vers la presse à tamis ou le 1er étage par les pompes de dégrillage. La pompe de filtrat et de criblage a une pompe opérationnelle et une pompe de secours.

L'état des ISF doit être régulièrement vérifié et les filtres nettoyés si nécessaire. Le rapport filtrat sur criblages est un paramètre qui indique la santé des ISF. Habituellement, le rapport doit être compris entre 1 et 5. Des lectures bien en dehors de cette plage nécessiteront des vérifications et/ou des ajustements.

Comme dans la 1ère étape, une action aérobie supplémentaire a également lieu dans la 2ème étape. Cela permet de s'assurer que la séparation des boues a lieu autant que possible afin que seul le liquide passe à travers l'étape de filtration sur membrane, réduisant ainsi la possibilité de colmatage et/ou de rupture de la membrane, ce qui peut entraîner des temps d'arrêt et une maintenance accrue.

Les boues séparées de la 1ère étape et de la 2ème étape doivent être éliminées quotidiennement pour éviter le transfert accidentel de la boue avec le liquide vers la membrane. Des pompes à boues et des réservoirs séparés sont prévus à cet effet. Le dosage chimique est également effectué dans les deux étapes pour le conditionnement des boues d'épuration.

Le liquide (eaux usées) en cours de traitement est pompé du 2ème étage du bioréacteur vers les membranes par les pompes centrifuges tangentielles. Les membranes sont généralement disposées en plusieurs bancs parallèles (généralement 3 à 4). Chaque banque a plusieurs membranes en série & sa pompe à flux croisés. Les banques individuelles peuvent être isolées pour le nettoyage ou l'entretien sans perturber le processus.

Chaque membrane est tubulaire, avec des tubes d'alésage nominal de 8 mm montés sur des boîtiers renforcés de fibres de diamètre nominal de 200 mm. Les membranes sont classées dans la gamme d'ultrafiltration, avec une taille de pores nominale de 40 nanomètres.

Il existe plusieurs milliards de ces pores microscopiques à la surface de la fibre membranaire qui, tout en formant une barrière aux impuretés microbiennes telles que les bactéries, les virus et les protozoaires, laissent passer les molécules d'eau pure, affectant ainsi le traitement. Les eaux usées non traitées recirculent vers le 2e étage du bioréacteur.

Les banques de membranes, qui s'encrassent en raison de l'accumulation d'impuretés, doivent être rincées à contre-courant ou rincées avec de l'eau douce propre une fois par jour et nettoyées chimiquement une fois par semaine pour une fiabilité opérationnelle continue et pour éviter les pannes et les dommages aux membranes. Le remplacement de la membrane peut être une affaire coûteuse et longue.

Le liquide filtré sur membrane, appelé perméat ou eaux usées traitées, peut être traité avec du chlore pour une désinfection supplémentaire avant d'être pompé vers des réservoirs de stockage de perméat ou d'eaux usées traitées via un capteur de turbidité, qui arrête la pompe de perméat en cas de turbidité élevée.

Le perméat stocké est pompé par-dessus bord, si et quand en dehors des limites environnementales, par des pompes à eaux usées traitées. Le traitement au chlore (désinfection), dans le cas des MBR, n'est généralement pas nécessaire si le bioréacteur et les membranes fonctionnent bien.

Des tests hebdomadaires doivent être effectués pour la demande biologique/chimique en oxygène, l'odeur, la couleur et l'E-Coli en prélevant des échantillons des deux étapes du perméat des bioréacteurs pour vérifier les performances de l'installation MBR.

Bien que les eaux grises de l'hébergement puissent être fournies au MBR, il n'est pas conseillé d'utiliser les eaux grises de la cuisine et de la lessive, car la présence de détergents et/ou d'huiles peut potentiellement être préjudiciable aux bactéries aérobies, affectant ainsi la génération et la fonction de la biomasse. Pour cette raison, les eaux grises de la cuisine et de la buanderie ont également leurs propres réservoirs de stockage séparés.

La gestion des eaux noires est un processus complexe qui exige une compréhension globale du système, une attention stricte aux paramètres, le respect des procédures de maintenance appropriées et opportunes et un dépannage précis pour une efficacité continue et une continuité opérationnelle.

La complexité du système peut également être un facteur dans la taille du navire. Les plus gros navires imposeront une charge considérable en termes d'opérations et de routines. Bien qu'ils soient conçus pour fonctionner automatiquement et sans assistance manuelle, les systèmes sont toujours susceptibles de tomber en panne. Il est conseillé de suivre les directives du fabricant, les manuels, les calendriers d'entretien et les tests réguliers pour vérifier la santé de la plante.

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