Ereal time control (rtc) pour un traitement plus stable des eaux usées

u Etude de cas – Module
P-RTC pour la station
d’épuration d’Oupeye (Liège)
EReal
Time Control (RTC) pour un traitement plus stable des eaux usées
Depuis plusieurs années, les stations de traitement d’eaux usées en Europe sont soumises à des normes d’effluents de plus en
plus sévères, conduisant à une augmentation d’investissement et une hausse de coûts et d’émissions de CO2 pour la consommation d’énergie opérationnelle. Une des façons de contrer cela est d’optimiser le processus. Real Time Control (RTC) est déjà
souvent appliqué dans l’industrie, mais de par la variabilité physique et chimique, la surveillance des eaux usées a ses propres
défis spécifiques.
L
es développements récents dans le domaine
des capteurs et des analyseurs en ligne assurent une fiabilité beaucoup plus élevée que
ce qui était possible auparavant, et la génération
actuelle d’instruments nécessite moins d’entretien
et d’étalonnage. Cela permet d’intégrer le Real
Time Control dans le secteur du traitement des
eaux usées. En outre , les capteurs de la nouvelle
génération donnent non seulement une valeur de
mesure, mais aussi une indication sur la fiabilité
de celle-ci. Ces informations donnent la possibilité au système de contrôle d’ignorer les valeurs si
la fiabilité n’est pas assurée, et de reprendre alors
les valeurs de repli.
Real Time Control - modules standards
HACH LANGE a développé un certain nombre de
modules normalisés de Real Time Control (RTC)
pouvant être appliqués dans les processus les plus
courants dans le traitement des eaux usées:
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-P-RTC Optimisation du dosage chimique pour la
dé-phosphatation
-N-RTC Optimisation de la nitrification dans les processus de boues activées
-N/DN-RTC Optimisation de la nitrification/dénitrification dans les processus d’aération intermittents
-SRT-RTC Optimisation de l’âge des boues
-ST-RTC Optimisation de l’épaississement des boues
par contrôle de dosage de polymères
-SD-RTC Optimisation de la déshydratation des
boues
Ces modules peuvent fonctionner de façon autonome
et sont facilement intégrables dans une installation
existante. Aujourd’hui, HACH LANGE dispose de centaines de références RTC en Europe. Les avantages
principaux sont une activité d’entreprise stable et
souvent d’importantes économies dans le domaine
de l’énergie (10 à 25 %) et de produits chimiques (20
à 60 %). Comme illustré dans l’étude de cas pour le
module P-RTC mis en oeuvre à la station d’épuration
d’Oupeye (Liège).
Floculant
u Représentation
schématique de la
commande feed forward real time control
(RTC) de floculant
w proj e t
La présence de phosphates dans les effluents des
traitements des eaux usées peut entraîner des problèmes environnementaux tels que l’eutrophisation
et la prolifération d’algues. Les savons de ménage,
mais aussi des rejets industriels peuvent être responsables de fortes concentrations de phosphates
dans les affluents d’une STEP. Beaucoup de stations doivent donc recourir à des dosages de sels de
fer ou d’aluminium pour la précipitation chimique
de phosphates.
La situation initiale
La STEP d’Oupeye (Liège) a une capacité de 446.500
équivalents-habitants (EH) et traite un débit de
1,824 m3/s (par temps sec) à 8 m3/s (par temps de
pluie). La biologie à faible charge sans décantation primaire est suivie par une sédimentation classique, tandis que le traitement des pluies est recouvert par une décantation lamellaire.
Afin d’éliminer le restant de PO4-P après l’épuration
biologique, le chlorure ferrique est dosé proportionnellement au débit d’affluent. Grâce à une grande
marge de sécurité, les moyennes quotidiennes en
Ptot se trouvaient bien en dessous de la norme de
rejet, mais avec une très forte consommation de
floculant. Malgré ces surdoses, des violations accidentelles de la norme de phosphate étaient inévitables principalement à des pointes de charge de
phosphate dans les affluents.
mande P-RTC calcule la quantité requise de floculant
afin d’obtenir le pourcentage requis de décharge
de telle sorte que, à tout moment, une dose optimale en fonction de la charge réelle est assurée.
Le FeCl3 est dosé après la mesure, dans les bassins
de la distribution vers les décanteurs (feedforward
control). Une autre possibilité consiste à mesurer
après le dosage, afin de mettre en œuvre une commande de rétroaction.
ce qui conduit à une économie de 55% de FeCl3,
couplée à une réduction proportionnelle de la
production de boues physico-chimiques. Toutefois, pendant les périodes de pic de charge, la
demande est égale ou encore plus grande comparée au régime standard. En effet, le P-RTC réagit immédiatement en augmentant la dose avec
l’augmentation de la charge, de manière à empêcher le dépassement de la norme d’effluent.
Résultats
Ces économies de coûts par rapport aux réglages
standards de l’intercommunale ont abouti à un
retour sur investissement pour le P-RTC de moins
de cinq mois. De plus, la plus grande stabilité de
processus assure que les normes d’effluents sont
garanties à tout moment.
Donc: le P-RTC garantit un dosage optimal de floculant, à tout moment. Il y a une stabilité supérieure du processus, avec la certitude d’atteindre
les normes d’effluents. La solution donne des
économies importantes et un retour sur investissement rapide.
La station d’épuration à Oupeye (Liège) a deux
voies parallèles permettant de comparer la consommation de FeCl3 avec la commande standard
(débit proportionnel) et avec le module P-RTC de
HACH LANGE. Figure 2 montre, pour une période de
3 mois, la consommation quotidienne de floculant
avec la commande standard (ligne bleue) et avec le
P-RTC (ligne rouge).
Il est clair que la quantité requise de floculant avec
le module P-RTC est en moyenne beaucoup plus faible qu’avec la commande proportionnelle au débit,
Par l’augmentation du coût/tonne pour le floculant (FeCl3), le coût des produits chimiques augmenta à plus de 100.000 € par an. En outre, la dose
de floculant génère une quantité de boues inorganiques (2,3 tonnes/tonne de floculant) nécessitant une déshydration et décharge supplémentaire. Ces coûts s’élèvent finalement à plus de
60.000 € par an.
- Norme effluent pour Ptot = 1,0 mg/l
- Dosage de floculant proportionnel au débit
- Valeur moyenne de PO4-P en affluent 5 à 8 mg/L
La solution: mise en œuvre du module P-RTC
Le module pour la dé-phosphatation (P-RTC) utilise
les résultats d’analyse et les données de flux afin
de déterminer la charge totale de phosphate. A cet
effet, un analyseur PHOSPHAX sc a été placé dans
l’alimentation de la sédimentation pour une surveillance continue de la concentration en phosphate. Sur base de ces mesures et en combinaison
avec le débit d’alimentation, le module de com-
u Comparaison de consommation sur base du contrôle
standard de l’AIDE (ligne bleue)
vs le contrôle par le P-RTC de
Hach Lange (ligne rouge).
Réseau international
HACH LANGE est créé après que la fusion du Dr Bruno Lange et HACH Inc. L’entreprise
emploie 2500 personnes dans la société. Depuis la fusion, l’entreprise a grandi dans le monde
entier et a des installations de production et des divisions R&D en Allemagne, France, les
États-Unis et la Chine. Un réseau international relie HACH LANGE avec des bureaux dans 22
pays et dans un grand nombre de pays avec des partenaires commerciaux.
E www.hach-lange.be
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