Prévenir le bioencrassement dans les systèmes ultrasoniques de réservoir

Les systèmes ultrasoniques de contrôle des algues dans les réservoirs subissent souvent une baisse de performance due au bioencrassement des surfaces des transducteurs, qui bloque la transmission de l’énergie acoustique malgré un fonctionnement normal du système. Les technologies de nettoyage mécanique visent à garantir une efficacité de traitement constante dans les applications d’eau potable, d’irrigation et de réservoirs industriels.

Le bioencrassement comme principal mécanisme de défaillance
Dans les systèmes de traitement ultrasonique en réservoir, la dégradation des performances est rarement due à une panne électronique. Elle est principalement causée par l’accumulation biologique sur la surface du transducteur appelée bioencrassement  qui empêche progressivement l’énergie acoustique de pénétrer dans la colonne d’eau.

Le bioencrassement commence immédiatement après le déploiement. Une couche de protéines se forme en quelques minutes, suivie par l’adhésion bactérienne et la sécrétion de substances polymériques extracellulaires (EPS) en quelques heures. En environ 48 heures, l’adhésion devient irréversible, et en quelques jours, des microalgues colonisent la surface. Dans les environnements à eau dure, des dépôts de carbonate de calcium se forment en quelques semaines.

Cette accumulation modifie l’interface acoustique, entraînant la réflexion, l’absorption et la diffusion des ondes ultrasoniques. Par conséquent, l’efficacité du traitement peut chuter fortement dès la première semaine et devenir négligeable après quelques semaines, même si le système continue d’indiquer un état opérationnel.

Impact sur les performances acoustiques et l’efficacité du traitement
La présence de biofilm et de dépôts minéraux affecte les transducteurs ultrasoniques par plusieurs mécanismes. L’impédance de surface modifiée provoque une réflexion partielle de l’énergie acoustique vers le boîtier, réduisant la transmission dans l’eau.

La masse ajoutée modifie la fréquence de résonance du transducteur, entraînant un fonctionnement hors des conditions nominales et une baisse d’efficacité.

Un encrassement non uniforme provoque une dispersion du faisceau acoustique, limitant la capacité à cibler les algues en profondeur, tandis que les propriétés viscoélastiques du biofilm absorbent l’énergie et la dissipent sous forme de chaleur.

Sur le plan opérationnel, ces effets se traduisent par une réduction du contrôle des algues, une dépendance accrue aux traitements en aval comme le charbon actif, et une augmentation des coûts globaux de traitement.

Indicateurs opérationnels de dégradation des performances
Le bioencrassement n’est généralement pas détecté par les systèmes de diagnostic, car la consommation d’énergie et les indicateurs de statut restent inchangés. La dégradation devient visible à travers des indicateurs indirects.

Au niveau du réservoir, cela se manifeste par le retour des proliférations d’algues malgré un système actif, ou par une eau plus claire à proximité de l’équipement mais des blooms persistants ailleurs.

Au niveau de l’usine de traitement, une augmentation de la consommation de charbon actif et des plaintes liées au goût et aux odeurs  notamment dues à la géosmine ou au MIB  signalent une perte de contrôle de la qualité de l’eau brute.

Du point de vue opérationnel, l’absence de données de performance détaillées et de suivi d’inspection augmente le risque de défaillance non détectée.

Limites des approches chimiques anti-encrassement
Les revêtements anti-encrassement chimiques ne constituent pas une solution fiable pour les transducteurs ultrasoniques en environnement d’eau potable. Les revêtements biocides libèrent des substances dans l’eau, ce qui va à l’encontre des objectifs de qualité et peut entrer en conflit avec des réglementations telles que le Règlement européen sur les produits biocides.

De plus, ces revêtements se dégradent de manière imprévisible et ne préviennent pas les processus chimiques comme la précipitation du carbonate de calcium. Ils offrent donc une protection limitée et temporaire.

Le nettoyage mécanique comme stratégie de contrôle des performances
Pour répondre au bioencrassement, LG Sonic intègre un mécanisme de nettoyage mécanique dans ses systèmes MPC-Buoy. Le système Aqua wiper™ utilise un bras motorisé équipé de brosses en silicone non abrasives pour nettoyer régulièrement la surface du transducteur.

En éliminant le biofilm à un stade précoce, avant que l’adhésion ne devienne irréversible, le système maintient une interface acoustique propre. Cela empêche à la fois l’encrassement biologique et la formation de dépôts minéraux, garantissant un fonctionnement à la fréquence et à l’efficacité prévues.

Ce nettoyage continu stabilise les paramètres clés tels que l’adaptation d’impédance, la fréquence de résonance et la directivité du faisceau, permettant une transmission efficace de l’énergie ultrasonique dans la colonne d’eau tout au long de la saison de prolifération des algues, sans intervention manuelle.

Pertinence pour la gestion des réservoirs et l’intégration numérique
Dans les réservoirs de grande taille ou difficiles d’accès, l’inspection et le nettoyage manuels sont souvent impraticables. Les systèmes de nettoyage mécanique réduisent la dépendance aux interventions sur site et permettent une performance plus prévisible sur de longues périodes.

D’un point de vue système, le maintien de performances constantes du transducteur facilite l’intégration dans une chaîne numérique de traitement de l’eau, où les données de performance, l’efficacité du traitement et les coûts opérationnels peuvent être suivis et optimisés.

Maintien des performances sur le long terme
Des facteurs environnementaux tels que la température élevée, la charge en nutriments, la dureté de l’eau et l’exposition à la lumière accélèrent le bioencrassement. Ces conditions sont fréquentes dans les réservoirs d’eau potable et industriels, notamment en période chaude.

Dans ce contexte, le nettoyage mécanique continu s’aligne sur la vitesse réelle de formation du biofilm et garantit le maintien de l’efficacité du traitement ultrasonique pendant toute la durée d’exploitation.

En traitant le bioencrassement comme un défi mécanique et opérationnel plutôt que chimique, les technologies de nettoyage intégrées offrent une solution pour maintenir la performance du contrôle des algues tout en réduisant les besoins de maintenance et les coûts de traitement.

Rédigé par la journaliste industrielle Sucithra Mani avec l’assistance de l’IA.

www.lgsonic.com