Les stations d'épuration en tant que système complet

Fiabilité du processus d'épaississement des boues

Les stations d'épuration utilisent différents procédés de traitement des eaux usées en fonction de leur taille. Les stations de petite taille (jusqu'à 30 000 habitants) sont souvent construites comme des stations d'aération avec stabilisation aérobie des boues. Les stations plus importantes (>30 000 habitants), en revanche, utilisent généralement la stabilisation anaérobie des boues. Au cours de ce processus, les boues activées produites lors de l'épuration biologique sont retirées du bassin de décantation secondaire et renvoyées dans le bassin d'aération. Cependant, une partie de ce flux doit être retirée en tant que boue excédentaire et introduite avec la boue primaire provenant de l'étape de préclarification dans le digesteur pour la stabilisation anaérobie des boues.

Le volume important de ces boues excédentaires représente un défi considérable. Les boues sont extraites du décanteur secondaire avec une dilution très élevée d'environ 5-10 g/litre seulement, et elles doivent donc être épaissies à environ 50-85 g/litre pour atteindre la concentration optimale pour le digesteur. Le volume est réduit d'environ 80-90%. Il existe plusieurs méthodes pour y parvenir, notamment l'épaississement statique ou le tamisage, mais chacune d'entre elles présente des inconvénients spécifiques. L'épaississement à l'aide de décanteurs est une excellente méthode qui présente de nombreux avantages.

Bien que l'exploitation d'un digesteur soit techniquement difficile, elle est cruciale pour l'ensemble du processus et les coûts d'exploitation de la station d'épuration qui en découlent. En effet, un processus de digestion optimal permet d'augmenter le rendement en gaz et donc de réduire les coûts énergétiques. En même temps, des boues bien digérées peuvent être très bien déshydratées, ce qui réduit également les coûts d'élimination. L'optimisation du chargement du digesteur a un effet très positif sur le contrôle de l'ensemble du processus. Le chargement doit être aussi uniforme et constant que possible. Une façon d'y parvenir est d'utiliser le décanteur Flottweg OSE avec contrôle des boues épaissies.

Le processus d'épaississement et les facteurs d'influence

Si l'on considère le processus global, il y a quelques points importants et des facteurs d'influence à prendre en compte :

- Les conditions d'alimentation de la station d'épuration influencent la concentration et le volume des boues excédentaires. Les fortes pluies peuvent jouer un rôle important à cet égard.

- Les boues doivent être extraites du bassin de décantation secondaire en optimisant le processus, c'est-à-dire peu de temps après leur production.

- Le digesteur préfère une alimentation solide avec un taux et une concentration constants.

- L'efficacité de séparation du processus d'épaississement doit être aussi élevée que possible afin de maintenir la charge de retour à un niveau aussi bas que possible ; au moins 95 % sont requis. 98% ou plus est encore mieux.

- Comme les floculants polymères peuvent interférer avec le processus de digestion, leurs quantités doivent être aussi faibles que possible.

- Plus il y a de polymères dans les boues, plus la viscosité est élevée et plus le mélange dans le digesteur est mauvais. Il en résulte une diminution du rendement en gaz.

Le défi :

Le système d'épaississement fonctionne en grande partie de manière autonome, sans que le personnel d'exploitation n'ait à s'en préoccuper. Mais la stabilité et la fiabilité du processus doivent être garanties. En même temps, les coûts d'investissement et les coûts d'exploitation doivent être maintenus dans des limites raisonnables. Le système d'épaississement peut être facilement adapté aux modifications du processus global ou à des situations d'exploitation particulières.

L'épaississement des boues excédentaires à l'aide d'un décanteur modifie la structure (viscosité) des boues. Les boues épaissies ont une structure crémeuse qui permet un pompage facile, même à des concentrations élevées de boues épaissies. Ces propriétés des boues ont également un effet positif dans le digesteur, en raison de la faible formation de mousse et de l'évacuation plus facile des bulles de gaz. En revanche, les boues épaissies produites par un épaississeur à bande ont une structure très floconneuse. Cette boue est beaucoup plus susceptible de mousser dans le digesteur.

Avec l'épaississement par décantation, les particules solides sont séparées du liquide par le champ gravitationnel artificiel créé dans le décanteur, qui est plusieurs fois plus puissant que le champ gravitationnel terrestre. Des floculants polymères (PF) sont ajoutés en très petites quantités uniquement pour lisser la phase liquide.

En tenant compte de ces facteurs d'influence, le décanteur OSE de Flottweg a été conçu pour répondre aux défis de cette étape du processus et a été continuellement amélioré au cours des années. De plus, sa technologie de contrôle et de régulation lui permet de fonctionner de manière autonome, même sans la supervision du personnel d'exploitation. La protection anti-usure étendue du décanteur garantit une durée de vie largement supérieure à 100 000 heures de fonctionnement, et la machine est conçue pour fonctionner 24 heures sur 24, 7 jours sur 7. La consommation d'énergie spécifique est d'environ 0,10 - 0,3 kWh/m³, en fonction des propriétés des boues. La géométrie du bol et de la volute produit des résultats de séparation uniques.

Le décanteur OSE est un système fermé, ce qui garantit que les aérosols biologiquement contaminés ne sont pas libérés dans l'environnement. La conception silencieuse et la faible vitesse du rotor garantissent de faibles émissions sonores.

Ajout et contrôle du polymère

La quantité de PF nécessaire dépend de la charge en solides ; en d'autres termes, le PF doit être régulé en fonction de la charge pour garantir un dosage optimal. Pour ce faire, une sonde est installée dans l'alimentation en boues fines afin de mesurer la concentration de solides. La charge est calculée sur la base de l'alimentation hydraulique et de la concentration, et le dosage de PF est réglé en conséquence. Un dosage courant de PF est d'environ 0,5 à 2 kg PF/t TS. La valeur exacte est réglée par l'opérateur sur le panneau de commande, puis le système de contrôle la régule automatiquement.

Une floculation complète n'est pas nécessaire lors de l'utilisation du décanteur, étant donné que les PP ne sont utilisées que pour lisser le centrat afin d'améliorer le degré de séparation, et non pour la séparation proprement dite. En règle générale, il est suffisant et même recommandé d'utiliser un produit en poudre bon marché. Une information importante : outre les polymères synthétiques conventionnels, il est possible d'utiliser des polymères biodégradables à base de chitine ou d'amidon. Et si les propriétés des boues sont bonnes, il est possible dans certains cas de se passer complètement de PF avec le décanteur OSE.

Contrôle des boues épaissies

La modification des conditions d'alimentation affecte également l'évacuation des boues épaissies. Cependant, il est important que le digesteur reçoive une alimentation régulière en solides ainsi qu'une quantité hydraulique constante. Pour garantir ces deux paramètres, le décanteur OSE est équipé d'un système de contrôle supplémentaire pour la régulation des boues épaissies. Ce système mesure la concentration des boues épaissies à l'aide d'une sonde. Grâce à un algorithme intégré au programme de l'automate, le Simp Drive® maintient constante la concentration des boues épaissies. L'opérateur n'a qu'à sélectionner la valeur désirée sur le panneau de commande, par exemple 6% TS, et le reste est fait par le contrôleur.

Garder un œil sur l'efficacité de la séparation à tout moment

Plus l'efficacité de la séparation est élevée et plus le centrat est propre, plus la charge de retour pour la station d'épuration est faible. Le décanteur OSE peut atteindre des rendements de séparation constants de >95%, souvent même >98%. Un capteur surveille la qualité du centrat afin que les opérateurs puissent suivre l'efficacité de la séparation à tout moment. Il est ainsi possible de réagir immédiatement en cas d'écarts, par exemple en ajustant la quantité de polymère.

Encombrement et fonctionnement du décanteur OSE

Ce système d'épaississement est très compact. Le débit spécifique par espace clos est souvent beaucoup plus élevé qu'avec d'autres systèmes, en particulier les systèmes plus grands. Il peut donc être installé dans des bâtiments existants, ce qui permet d'économiser sur les coûts de construction. Les systèmes de conteneurs peuvent également être facilement mis en œuvre.

Outre les quantités de boues fines, de boues épaissies et de centrat, le système surveille des paramètres importants de la machine tels que la vitesse, les vibrations, la température de stockage, la consommation d'énergie et la pression des canalisations. L'opérateur peut ainsi suivre en permanence tous les paramètres importants. Le système d'épaississement peut être commandé et surveillé à partir du panneau de commande ou du poste de contrôle du processus. Hormis des inspections occasionnelles, aucune intervention sur site n'est nécessaire.

Facile à entretenir et personnalisable

Le décanteur Flottweg OSE est conçu pour être facile à entretenir. Tous les assemblages et composants importants sont facilement accessibles. Les coûts de maintenance sont réduits au minimum grâce à une protection contre l'usure de haute qualité en combinaison avec des aciers inoxydables résistants à la corrosion (V4A et Duplex). Les roulements sont robustes et durables. Toutes les pièces d'usure peuvent être remplacées sur place, de sorte qu'il ne faut pas s'attendre à de longs temps d'arrêt pendant la durée de vie du décanteur.

Aucun outil spécial n'est non plus nécessaire.

De plus, les spécialistes du service après-vente de Flottweg peuvent accéder au système de contrôle - après approbation par le personnel d'exploitation - et ainsi fournir une assistance pour le fonctionnement ou la maintenance à distance.

En plus d'une maintenance facile, le système s'adapte très bien aux exigences changeantes. Si, par exemple, des bactéries filamenteuses (microthrix) apparaissent dans la station d'épuration et dégradent l'indice de boue, même cette boue gonflante peut être traitée correctement, malgré un indice de viscosité de 300 ml/g au maximum. Tout au plus peut-on s'attendre à des besoins accrus en polymères et/ou à un débit un peu plus faible. Le système est également bien adapté à l'épaississement des boues primaires ou mixtes, ne nécessitant qu'une optimisation des réglages de la machine. Et si des procédés supplémentaires sont installés à l'avenir, par exemple l'hydrolyse thermique, les décanteurs OSE peuvent être facilement adaptés.

Le chargement constant du digesteur permet d'économiser des coûts de chauffage et d'améliorer le processus de digestion, augmentant ainsi le rendement en gaz et améliorant en fin de compte le bilan énergétique de la station d'épuration. le fonctionnement 24 heures sur 24 réduit les coûts d'investissement tout en améliorant la gestion du processus de décantation secondaire.

Exemple d'utilisation du décanteur

L'expérience des clients a montré que l'utilisation du décanteur pour l'épaississement a amélioré à la fois le degré de digestion et le résultat de la déshydratation. De plus, l'intégration entièrement automatique du décanteur d'épaississement dans la gestion du processus a considérablement amélioré les conditions biologiques : Il en résulte une consommation d'oxygène plus faible, une charge de retour plus faible en raison du centrat propre et un indice de boue constamment faible (90 - 110). L'utilisation du décanteur améliore également les valeurs de ruissellement pour NH4-N. Enfin, il y a un impact positif sur la déshydratation, en réduisant la consommation d'énergie du décanteur de déshydratation d'environ -14%, de 2,47 à 2,12 kWh/m³.

Cet exemple et les paramètres associés montrent comment le décanteur OSE peut avoir un impact positif sur le processus d'épaississement des boues.