HUBER SE a été la première entreprise allemande à relever ce nouveau défi il y a plusieurs années. Les performances des stations déjà installées, leur fonctionnement fiable et les économies d’énergie qui en résultent au niveau du fonctionnement des stations d’épuration sont déjà une réussite, comme le démontrent de manière impressionnante les projets de Vohburg et Kahla.

Station d’épuration des eaux usées de Vohburg : modernisation complète pour l’optimisation de la performance énergétique

Vohburg sur le Danube est une ville de la région Pfaffenhofen an der Ilm, en Haute-Bavière. La ville se situe au nord de cette région, à environ 15 kilomètres le long du Danube depuis Ingolstadt. Le vieille ville est encadrée par les fleuves Danube, le Petit Danube et Paar. L’Ilm coule également au sud de la ville. Vohburg peut donc être appelée la « ville des quatre rivières »

La commune de Vohbourg et ses zones limitrophes ne cessent de croître, mais malheureusement la capacité de la station d’épuration des eaux usée n’est pas suffisante. Par conséquent, il faut à tout prix accroître la capacité de la station d’épuration des eaux usées de Vohburg de 9 000 PE à 14 000 PE. L’étendue de la rénovation comprend une transformation fondamentale de la gestion du processus de stabilisation aérobie à stabilisation des boues anaérobie. L’un des avantages de la gestion du processus anaérobie est la possibilité de réaliser des économies d’énergie à hauteur de 30 % en réduisant l’énergie d’aération nécessaire. Les coûts de l’énergie d’aération d’une station d’épuration des boues à stabilisation aérobie sont l’un des principaux postes du budget d’une commune. Pour les stations d’épuration des eaux usés, cela signifie qu’environ 60 % des coûts totaux sont imputables à l’énergie d’aération utilisée pendant l’étape de traitement biologique. Un autre avantage d’une reconversion vers la digestion anaérobie est que le 50 % de l’électricité sera produite par la station d’épuration elle-même à l’avenir.

De nombreux facteurs sont importants pour pouvoir concrétiser ce projet de reconversion du processus. D’une part, l’espace requis pour un bassin de décantation primaire classique doit être disponible et, d’autre part, il doit y avoir suffisamment d’espace pour accueillir un digesteur et une unité de cogénération. Si la station d’épuration des eaux usées ne dispose pas encore d’un système de déshydratation des boues, il faut aussi prévoir un système de déshydratation mécanique.

Dans le projet à Vohburg, les efforts techniques nécessaires à la construction d’un bassin de décantation primaire n’étaient pas économiquement viables. Le bureau d’études en charge de la planification BBI Ingenieure GmbH et la ville de Vohburg ont donc analysé la possibilité d’employer une alternative mécanique à la place du bassin de décantation primaire. Toutefois, l’utilisation du tamis à tambour LIQUID de HUBER pour éliminer les particules solides en suspension contenues dans l’écoulement des eaux usées en amont de l’étape biologique ne peut être approuvée que si des tests préalables sur une centrale de démonstration HUBER démontrent que le tamis à tambour LIQUID de HUBER atteint le niveau de réduction requis.

C’est pourquoi HUBER SE a mis à disposition une station d’essai pendant 3 à 4 semaines. Cet essai a été supervisé par l’Université des sciences appliquées de Nuremberg et une équipe HUBER. Le tamis à tambour LIQUID et le dégrilleur à champs d’un concurrent ont été comparés sur cette station d’épuration des eaux usées. Comme le montrent les résultats obtenus, le tamis à tambour LIQUID de HUBER a présenté des avantages manifestes en raison de ses performances de réduction nettement meilleures en matière de solides filtrés, de DCO et de fiabilité opérationnelle accrue du système. Malgré la très faible concentration de solides filtrés, la solution HUBER a affiché une performance de réduction de 70 %. Et malgré un apport d’eau depuis l’extérieur parfois élevé et un rapport de 50 % de particules/50 % de DCO dissoues, une performance de séparation de 29 % en DCO a pu être atteinte. Un excellent résultat dans ces conditions.  

L’afflux maximal à la station d’épuration des eaux usées de Vohburg est de 360 m³/h. Le tamis à tambour LIQUID de HUBER qui a été installé est également conçu pour 360 m³/h et contribue à décharger la phase biologique. Concrètement, cela signifie une réduction des coûts d’aération pouvant atteindre 30 %. Les épaississeurs à disque S-DISC de HUBER sont installés sur la station d’épuration des eaux usées pour traiter les boues provenant du tamis à tambour LIQUID. Un digesteur a été installé pour utiliser les boues épaissies en vue de leur valorisation énergétique. Les boues digérées sont ensuite déshydratées par une presse à vis Q-PRESS® de Huber. De plus, il a fallu intégrer une unité de cogénération qui transforme le rendement en gaz du digesteur en électricité. Comme nous l’avons déjà évoqué, l’électricité autoproduite peut être utilisée pour la consommation propre ou injectée dans le réseau électrique public. La mise en service a eu lieu fin 2019.

Réduction des coûts d’exploitation de 35 000 euros par an

Au moment de la planification, une réduction des coûts d’exploitation de 35 000 euros/an était attendue pour cette station d’épuration des eaux usées avec une extension de la capacité à 14 000 PE. En tant qu’élément le plus important du concept global, le tamis à tambour LIQUID de HUBER a contribué de manière significative au succès de l’assainissement énergétique de la station d’épuration des eaux usées de Vohburg. Ce projet démontre de manière impressionnante comment le processus de reconversion de la stabilisation aérobie à la stabilisation anaérobie des boues peut préserver des ressources précieuses, générer une valeur ajoutée financière pour l’exploitant de la station d’épuration et protéger l’environnement. 

Mesures:

• HUBER Tambour rotatif LIQUID
• Épaississeur à disques S-DISC de HUBER
• Digesteur avec centrale de cogénération
• Presse à vis Q-PRESS® de HUBER

Avantages:

• Des économies de 24 % d’énergie d’aération après l’extension de capacité
• 50 % d’autoproduction en électricité pour la station d’épuration des eaux usées (env. 140 000 kWh/a)
• Réduction de 40 % des coûts d’évacuation
• Utilisation de la chaleur résiduelle de la centrale de cogénération pour le chauffage des bâtiments

Les économies réalisées grâce à la réduction des coûts pour l’achat d’électricité et l’évacuation des boues s’élèvent à environ 80 000 €/an

Nouvelles voies – nouvelles opportunités : la mise à niveau énergétique de la station d’épuration des eaux usées de Kahla

Kahla est une petite ville située au milieu de la vallée de la Saale, au sud de Iéna. Kahla est le siège de la communauté administrative de Südliches Saaletal pour la vallée sud de la Saale, mais n’est pas membre de la communauté elle-même. Kahla est célèbre pour les produits en porcelaine qui y sont produis depuis plus de 150 ans.

La station d’épuration des eaux usées de Kahla a bénéficié d’un programme de financement européen. Afin d’améliorer l’efficacité énergétique d’une station d’épuration des eaux usées, des mesures d’optimisation des processus sont souvent mises en œuvre pour des stations d’épuration des eaux usées de 8 000 à 50 000 PE. Pour les petites et moyennes stations d’épuration des eaux usées notamment, cela comporte le remplacement du concept de station d’épuration des eaux usées à stabilisation aérobie des boues, initialement prévu pour la dimension de la station, par le nouveau concept de la station d’épuration des eaux usées à stabilisation anaérobie des boues. À partir d’une taille de 50 000 PE, les stations d’épuration des eaux usées ne fonctionnent généralement qu’avec une stabilisation anaérobie des boues.

Dans le projet Kahla d’une capacité de 15 000 PE, le tamis à tambour LIQUID de HUBER a été intégré dans la ligne de raccordement hydraulique entre le dessableur et l’aération via une dérivation. Pour ce faire, un bassin vide a été utilisé pour y loger la machine. Il n’a donc pas fallu construire une nouvelle structure. Un autre facteur décisif a été le degré plus élevé de séparation par rapport à un bassin de décantation primaire. Après tout, le traitement des eaux usées de Kahla n’est pas conventionnel. Une proportion prédominante de DCO solubles est présente issues des entreprises de l’industrie alimentaire. Cela modifie le rapport entre DCO soluble et DCO particulaire en faveur la DCO soluble. Puisque la conception d’un bassin de décantation primaire est largement déterminée par la charge hydraulique, une large structure doit être construite pour garantir le degré souhaité de séparation de la DCO particulaire (seul cette dernière peut être séparée par des processus mécaniques-physiques). Cette modification du rapport joue un rôle secondaire dans la conception d’un système de dégrillage ultra-fin.

L’industrie agroalimentaire locale ayant considérablement augmenté sa capacité de production, un agrandissement de la cuve d’aération aurait été nécessaire. Cependant, en raison des avantages de cette technologie décrits ci-dessus, l’agrandissement de la cuve d’aération a pu être évité grâce à l’installation d’un dégrillage ultra-fin.

Ce tamis à tambour a été conçu de telle sorte qu’aucune adaptation ultérieure de la structure n’est nécessaire. Il a fallu une seule conduite d’entrée et une seule conduite de sortie pour la cuve du tamis à tambour LIQUID de HUBER. Une dérivation d’urgence était déjà en place.

Les épaississeurs à disque S-DISC de HUBER sont installés pour traiter les boues provenant du tamis à tambour LIQUID de HUBER. Un digesteur à 2 phases a été installé pour traiter les boues épaissies en vue de la récupération d’énergie. De plus, il a fallu intégrer une centrale de cogénération à turbine à gaz qui transforme le rendement en gaz du digesteur en électricité.

La mise en service a eu lieu fin 2019. Ce concept exceptionnel, innovant et durable a pu être développé grâce à l’excellente collaboration avec la société d’ingénierie Arequa. Les citoyens seront reconnaissants si ces mesures d’optimisation de l’efficacité énergétique de la station d’épuration des eaux usées permettront de maintenir stables, à moyen terme, les coûts d’épuration des eaux usées malgré la hausse des prix de l’électricité et de l’évacuation des boues.

Mesures:

• HUBER Tambour rotatif LIQUID
• Épaississeur à disques S-DISC de HUBER
• Digesteur avec centrale de cogénération

Avantages:

• Énergie d’aération constante malgré des charges accrues (DCO/solides filtrés)
• 50 % d’autoproduction en électricité pour la station d’épuration des eaux (env. 146 000 kWh/a)
• 20 à 30 % de boues en moins à déshydrater (réduction des coûts d’évacuation)
• Utilisation de la chaleur résiduelle de la centrale de cogénération pour chauffer le digesteur