La surveillance en temps réel réduit la consommation d’énergie de 95 %

Une étude menée récemment dans une station d’épuration a montré que la surveillance et le contrôle en temps réel de l’aération ont permis de réduire de 90 % la quantité de nutriments renvoyés dans le processus de traitement et de 95 % la consommation d’énergie. Découvrez comment fonctionne la solution de Xylem.

Dans les stations d’épuration, les opérateurs et les ingénieurs sont confrontés à une augmentation des coûts d’exploitation due à la flambée des coûts de l’énergie et des produits chimiques. Ils doivent également s’adapter à des limites plus strictes des permis de rejets d’effluents. De nombreuses stations se tournent vers les capteurs et l’automatisation pour réduire leurs coûts d’exploitation, limiter leurs dépenses en capital et augmenter les performances de traitement.

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Afin de relever ces défis, une étude des contrôles de processus avancés a été réalisée dans un digesteur aérobie à Green Lake, dans le Wisconsin (États-Unis). Grâce à un contrôle plus intelligent du processus, la solution a permis de réduire de manière significative la quantité de phosphore et d’azote contenue dans l’eau renvoyée vers le principal processus de traitement ainsi que la consommation d’énergie et l’usure du ventilateur.

Contexte de l’étude sur la digestion aérobie

La station d’épuration de Green Lake utilise un système SBR ICEAS avancé à alimentation continue (débit moyen : 0,2 MGD = 750 000 litres d’eau par jour) avec digestion aérobie. Le digesteur est équipé de diffuseurs à fines bulles, de ventilateurs à déplacement direct et d’une valve télescopique manuelle pour la décantation. Les solides du digesteur sont envoyés vers la presse d’un filtre à bandes pour être déshydratés et épandus sur les sols.

Le digesteur est divisé en quatre zones fonctionnant en série, deux dans le digesteur est, et deux dans le digesteur ouest. Les boues activées excédentaires sont automatiquement acheminées du système ICEAS vers le digesteur est, toutes les deux heures environ. Le surnageant du digesteur est renvoyé vers le SBR grâce à la vanne télescopique et celui-ci est démarré manuellement quatre jours par semaine. Une fois par semaine, une pompe à boues est utilisée pour retirer les boues du digesteur ouest.

Capteurs YSI de Xylem, système OSCAR et contrôleur DINO

Au cours de l’étude, des capteurs YSI mesurant le taux d’ammonium, de nitrates, de potassium, l’oxygène dissous et le potentiel d’oxydo-réduction ont été installés dans les digesteurs est et ouest. En outre, un système d’analyse de l’orthophosphate (PO4) (modèle P700) a été installé dans le digesteur est.

Le système d’optimisation des performances OSCAR de Xylem équipé du contrôleur DINO a été installé dans le digesteur aérobie. Il ajuste automatiquement la durée d’aération requise dans le digesteur en fonction du taux de potassium détecté. Le contrôleur DINO alterne les conditions aérobies, anoxiques et anaérobies dans le digesteur afin d’optimiser le traitement pour l’azote et le phosphore tout en réduisant au minimum la consommation d’énergie.

Résultat : une élimination des nutriments plus efficace et des économies d’énergie

Le système OSCAR équipé du contrôleur DINO a permis une élimination biologique du phosphore dans le digesteur, réduisant en moyenne de plus de 90 % la quantité de PO4 renvoyé vers le processus ICEAS via la déshydratation des produits de décantation ou des solides. Cela a permis à la station de réduire de plus de 50 % la consommation de produits chimiques dans le principal processus de traitement, tout en respectant les limites de phosphore autorisées dans les effluents.

Le contrôleur DINO a également permis une réduction de 100 % des nitrates renvoyés vers le principal processus de traitement par rapport à l’installation précédente qui réalisait une aération continue. La consommation d’énergie du ventilateur du digesteur a été réduite de 95 % par rapport à l’installation précédente. L’énergie consommée par le ventilateur est passée de 36 % à 0 % pendant les pics, ce qui a permis de réduire la demande et le coût unitaire de l’énergie.

Globalement, le digesteur aérobie équipé du système OSCAR avec contrôleur DINO a réduit de plus de 90 % la quantité d’azote et de phosphore renvoyés vers le principal processus de traitement, et a permis de diminuer la consommation d’énergie de plus de 95 %.

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