Production d’eau potable et traitement des eaux usées

Unique : La variété des technologies AERZEN

Performance3. Régulation précise des cycles de charge. Pour une efficacité accrue dans les process d’aération de bassin.

Performance3. Régulation précise des cycles de charge.
Performance3. Régulation précise des cycles de charge.

Les besoins variables en air, et les particularités au niveau de la conception et de la construction des bassins d’aération sont des défis pour toutes les usines de traitement des eaux usées. Résultat : une consommation énergétique extrêmement élevée, qui représente jusqu’à 80 % des coûts totaux. La solution : une combinaison innovante de surpresseur, de compresseur à vis basse pression et de turbocompresseur AERZEN. Une efficacité énergétique maximale pour les charges de base, des ajustements précis pour les charges maximales. Résultat : une efficacité énergétique jusqu’à présent inégalée pendant toute la durée de l’exploitation. Le retour sur investissement est déjà obtenu au bout de 2 ans !

More technology highlights

AERsmart

Des performances encore meilleures dans les bassins d’aération

AERaudit

Make saving potential visible

AERwater

Your way to water 4.0
Projet de récupération de chaleur

RÉCUPÉRATION DE CHALEUR

Réduit les coûts de production d’air comprimé
Production d’eau potable et traitement des eaux usées dans une station d’épuration

Il existe de nombreuses options pour appliquer des méthodes permettant d’éviter de porter atteinte à l’environnement. Dans le cas des eaux usées, il s’agit par exemple de l’aération du dessableur-déshuileur ou de l’aération sous pression des systèmes de traitement biologique. L’apport adéquat d’oxygène est déterminant, peu importe si le bassin d’eaux usées est ou non très profond, ou si le traitement des eaux est réalisé par lagunage.

Si les eaux usées ont déjà été réintroduites dans le cycle naturel, l’aération des lacs et des rivières empêche une pollution supplémentaire des eaux. Lorsque de la production d’eau potable, le nettoyage des filtres avec de l’air comprimé garantit qu’une eau parfaite soit fournie et que les réserves en eau naturelle ne soient pas surexploitées.

Le gaz produit dans les décharges, sur les sites, ou dans les digesteurs d’enfouissement, ainsi que le gaz de digestion produit dans les stations d’épuration, ne s’échappe plus directement dans l’environnement et n’est donc plus brûlé inutilement. Il est utilisé de façon durable pour produire de l’énergie, soulager l’environnement et pallier les déficits de ressources. Du fait de l’augmentation de la pression obtenue grâce aux surpresseurs biogaz, le gaz est transporté vers des centrales de cogénération CHP ou des générateurs où l’énergie transformée peut par exemple être utilisée pour chauffer des bâtiments ou des serres. Le gaz produit est mesuré au moyen des compteurs de gaz à pistons rotatifs AERZEN.

Lors de la phase de séchage des boues, les surpresseurs à pistons rotatifs AERZEN peuvent être utilisés pour le transport pneumatique des boues séchées.

Les produits AERZEN ne sont pas uniquement performants pour effectuer les travaux susmentionnés. Il y a de nombreuses façons de protéger de l’environnement, et donc de nombreuses applications des surpresseurs à pistons rotatifs, des compresseurs à vis et des turbocompresseurs AERZEN.


Études de cas

EN AVANT, METTEZ VOS RÉTICENCES DE CÔTÉ !

AIR EFFICACE POUR LES USINES DE TRAITEMENT DES EAUX USÉES

Lorsque des stations d’épuration nécessitent une rénovation, la limitation réglementaire de plus en forte des teneurs maximales en ammoniaque, en nitrates et en phosphates pousse à prendre la décision d’investir. Si cela est une question de budget, au regard de la protection du climat et des finances, cela vaut la peine d’inclure l’efficacité énergétique dans les plans ;

Turbocompresseur et surpresseur à pistons rotatifs AERZEN sur la station d’épuration de Kötz

AERZEN assure la production d’air process avec un minimum d’énergie

L’histoire d’une réussite — l’usine de traitement des eaux usées Koetz

L’usine de traitement des eaux usées de Koetz a choisi la solution idéale pour la production d’air process : la configuration associant des turbocompresseurs AERZEN pour la charge de base et des surpresseurs à pistons rotatifs ou des Compresseurs à vis Delta Hybrid pour la charge maximale délivre avec fiabilité et à moindre coût l’air process aux bassins d’aération de la station d’épuration biologique.

Traitement des eaux usées, avec la technologie des surpresseurs d’AERZEN

Comment pouvez-vous économiser de l'argent sur les coûts énergétiques avec le traitement des eaux usées ? Quelles sont les possibilités pour revoir le design de l’usine, remplacer les anciens modèles et composants, ou les moderniser ? Ce sont des questions clefs pour tous les opérateurs de n’importe quelle usine de traitement des eaux usées. AERZEN peut répondre à toutes vos questions grâce à ses solutions flexibles et variées.

Pourquoi est-il primordial de choisir la bonne technologie de surpresseur pour le traitement des eaux usées ?

AERZEN est un des principaux fournisseurs au monde de solutions pour le traitement et la purification des eaux usées. Le traitement des eaux usées dans les stations d'épuration est l’un des champs d’action principaux de la technologie des surpresseurs d’AERZEN. Les compresseurs, les surpresseurs et les turbocompresseurs garantissent une bonne ventilation des bassins d'aération, et ce, dans tous les types d’usines de traitement des eaux usées. Les applications vont des petites usines de traitement biologique des eaux usées à des installations plus grandes, qui traitent les eaux usées de différentes communes. Les machines d’AERZEN enrichissent les eaux usées en fournissant de l’air comprimé riche en oxygène. L’oxygène nécessaire est ensuite fourni aux bactéries, ce qui leur permet de dégrader et d’éliminer les particules sales de façon biologique dans le bassin d'aération. Entre 60 et 80 % des coûts d’énergétique totaux d’une usine de traitement des eaux usées sont consacrés à cette première étape. Puisque cette part des coûts énergétique est très importante, on peut partir du principe que de grandes sommes d’argent peuvent être économisées en utilisant la technologie la plus efficace du marché.

En matière de technologie énergétique, une autre étape clef pour une meilleure efficacité est la surveillance et l’optimisation des fluctuations quotidiennes et annuelles. Prenons par exemple les dépenses énergétiques liées à la ventilation d’un basin actif de traitement des eaux usées, qui se trouve dans un complexe touristique très fréquenté : le volume traité durant les journées chaudes d’été est largement supérieur à celui des journées froides d’hiver. Si la performance des surpresseurs peut être réglée et adaptée à ces fluctuations, vous pouvez économiser des quantités considérables d’argent et d’énergie.

Pour y arriver, cela vaut la peine d’analyser minutieusement chaque situation. Quelle est la taille de l’usine de traitement des eaux usées ? Y a-t-il des fluctuations importantes ? La charge est-elle répartie équitablement ? Les surpresseurs offrent-ils un résultat optimal ? Correspondent-ils à la régulation et à la charge de la station de traitement des eaux usées ? Quel est l’espace disponible pour installer le surpresseur ? Pendant combien de temps l’installation va-t-elle encore exister ? Quand aura-t-elle besoin d’être restructurée en profondeur ? Chaque usine de traitement des eaux usées doit en réalité réaliser des plans précis.

Quelles sont les technologies disponibles ? Quels sont leurs avantages ?

Surpresseurs à pistons rotatifs

Les surpresseurs à pistons rotatifs (comme le Delta Blower d’AERZEN) sont les solutions de surpresseurs les plus fiables. Avec des frais initiaux relativement faibles, ils peuvent couvrir de larges zones de contrôle, et permettent des applications flexibles. Ils peuvent facilement s’adapter aux variations de pression et de température.

Les surpresseurs à pistons rotatifs sont de loin la technologie la plus utilisée pour traiter les eaux usées. Grâce à un variateur de fréquence, ils peuvent avoir une flexibilité remarquable au sein de leur plage de fonctionnement. La production est donc constante, même en présence de fluctuations de la charge. Les coûts d’investissement sont relativement bas, et sont remboursés en très peu de temps.

Turbocompresseurs

La technologie des turbocompresseurs est souvent la solution la plus efficace pour un process avec une vitesse et une plage de fonctionnement restreintes, mais constantes. Avec son fonctionnement en continu proche de son point de conception, le turbo permet d’économiser largement plus d’énergie que les surpresseurs à pistons rotatifs. Le prix d’achat plus élevé sera largement compensé par l’efficacité du turbo. Les turbos conviennent moins bien dans les systèmes où la pression est souvent extrême, et où le débit fluctue.

Ils ont aussi l’avantage d’être plus petits. Leur installation nécessite moins de place, ce qui permet d’utiliser l’espace de façon plus flexible (par ex. pour l'adaptation ou la transformation du système existant). Cela peut aussi permettre de réduire les coûts. AERZEN fournit le turbo et les autres composants sous forme de groupe : le moteur, le surpresseur et la commande sont fournis dans une machine complète, facile à installer.

Delta Hybrid (Compresseur à vis basse pression)

Le compresseur à vis basse pression possède toutes les qualités et tous les avantages des surpresseurs à pistons rotatifs et des compresseurs à vis, avec l’efficacité des Turbocompresseurs La principale différence structurelle est l’utilisation d’un rotor à vis basse pression au lieu d’un rotor à piston rotatif droit ou enroulé. Il est alors possible de contrôler les forts débits et les variations de pression, de façon flexible et efficace. Les compresseurs à vis basse pression ont une plage de fonctionnement semblable à celle des surpresseurs à pistons rotatifs, et garantissent un débit constant. Le compresseur à vis basse pression a une fourchette de fonctionnement allant de 25 à 100 % de sa vitesse maximale. L’avantage des Turbocompresseurs est l’efficacité accrue dans les zones de fonctionnement optimales de la machine.

Quand une combinaison de différents types de compresseurs est-elle intéressante ?

L’installation d’une combinaison des technologies susmentionnées est assez intéressante dans de grandes usines de traitement des eaux usées, ou des usines dont la capacité et les fluctuations sont importantes (par ex. : Il est possible d'utiliser un Turbocompresseur pour la charge de base, et un compresseur à vis basse pression pour les charges maximales ou les faibles débits).

Les différents types de machines peuvent être utilisés aussi bien dans les bassins de dessablement que dans les bassins d'aération. Une combinaison de Turbocompresseurs, de compresseurs à vis basse pression et de surpresseurs à pistons rotatifs peut améliorer l’efficacité énergétique, et réduire significativement les coûts d'exploitation de l’usine de traitement des eaux usées. AERZEN propose des solutions avec son concept « Performance³ ».

Comment puis-je trouver la solution la plus durable et la plus rentable en fonction de mes besoins ?

Tout d’abord, vous pouvez utiliser le logiciel intelligent « AERsmart », qui fait partie du concept Performance³ d’AERZEN. Il sélectionne la combinaison de machines la plus rentable pour chaque point de fonctionnement requis, garantissant ainsi que les machines seront utilisées à leur plein potentiel, avec une efficacité maximale.

Dans le domaine du traitement des eaux usées, les applications sont très variées. Pour aider ses clients à identifier le système le mieux adapté et le plus efficace, AERZEN leur propose une évaluation spéciale, l' « AERaudit », qui permet de mesurer et d’évaluer les données de performance d’un système existant. Des améliorations et des économies d’énergie peuvent alors être déterminées sur la base de cette analyse, pour l’installation de chaque client. AERZEN a également rassemblé un large éventail de matériel, qui vise à accompagner ses clients dans la planification de leurs sites. En plus des différents produits et des nombreuses données de planification, les ingénieurs des stations, les bureaux d'étude et les opérateurs d’usines de traitement des eaux usées seront assistés lors du calcul des données de fonctionnement ; ils recevront des informations importantes pour la conception de la salle des machines, mais aussi des conseils pour une potentielle récupération de la chaleur durant le traitement des eaux usées.

Applications variées — Solutions précises

Les nombreux feedbacks d’utilisateurs et rapports que nous avons rassemblés dans le domaine de la purification des eaux usées montrent bien comment des solutions efficaces sont créées, grâce à la bonne utilisation des différents composants des compresseurs.

Par exemple, en remplaçant les anciennes soufflantes centrifuges par la technologie des surpresseurs d’AERZEN, et en y ajoutant des variateurs de fréquence, nous avons largement amélioré le rendement énergétique de l’usine de traitement des eaux usées de Silverstone, au Colorado (États-Unis). Construite en 1974, elle purifie et traite les eaux usées de différentes municipalités, et notamment celles de centres de vacances dont la demande varie énormément.

Le surpresseur turbo TB 100 d’AERZEN (qui a été utilisé dans ce cas) est équipé d’un moteur à aimant permanent développé spécialement pour les exigences de haute fréquence et de grande vitesse que l’on rencontre dans les applications pour les turbocompresseurs à entraînement direct. Les protections auditives sont devenues superflues, car le niveau de bruit a été drastiquement réduit. En outre, la chaleur de l’air provenant du système de refroidissement du ventilateur peut être récupérée en hiver pour chauffer l'installation.

De nombreuses "success stories" dans les environs démontrent elles aussi la qualité et les avantages des produits AERZEN :
Dans l’usine de traitement des eaux usées de Emsbüren, au sud de la Basse-Saxe (Allemagne), un turbocompresseur à palier magnétique d’un concurrent a été remplacé par un turbocompresseur à palier sur coussin d’air d’AERZEN en mars 2016. Le turbo de la gamme TB50-0.8 S couvre les charges moyennes et élevées de la station conçue pour 16 000 équivalents-habitants. La nuit, les heures creuses sont couvertes par un surpresseur à pistons rotatifs. Le turbo AERZEN fonctionne par intermittence.

Au démarrage, le turbocompresseur à coussin d'air fonctionne à plein régime, et ce durant 10 minutes. En conséquence, entre 60 % et 70 % du débit maximum est réduit pour une période de 60-80 minutes. Une fois que l’oxygène nécessaire a atteint le bassin d’aération, le turbocompresseur fonctionne au ralenti, avant de s’arrêter complètement. Grâce au fonctionnement intermittent, accompagné des process d’arrêt appropriés, il est devenu possible de s’adapter aux différentes exigences de charge et d’économiser de l’énergie. Suite aux bons retours des clients au sujet du turbocompresseur à palier sur coussin d'air d’AERZEN, la compagnie des eaux de Lingener Land a remplacé une machine à palier magnétique de l’usine de traitement des eaux usées de Spelle par un turbocompresseur à palier sur coussin d'air d’AERZEN.

Une autre "success story" d'AERZEN en Allemagne est celle de l’usine de traitement des eaux usées de Holzkirchen, près de Munich. Ici, 80 % des frais énergétiques de l’usine sont consacrés à la transmission des surpresseurs. Une conception sur mesure et une augmentation de l’impact ont donc très rapidement été intéressantes. Pour le renouvellement de l’air dans le bassin d’aération, un dimensionnement précis de l’air et une régulation exacte ont été nécessaires. La technologie de contrôle AERZEN AERsmart a permis d'adopter bonne solution. Elle permet de coordonner différentes machines en fonction des besoins en air. AERsmart recupère le contrôle des groupes et leur régulation comme un pilote automatique ; il applique différents principes de fonctionnement et prend des mesures en fonction des exigences fixées. La charge de base est fournie par un turbocompresseur TB75-0.8S. Lors des charges maximales, un compresseur à vis basse pression de la gamme Delta Hybrid est utilisé en plus, avec deux surpresseurs à piston rotatif de l’ancienne gamme Delta Blower, qui assurent l’approvisionnement en air en cas de faible charge. Les charges partielles de l’usine sont évitées grâce à des contrôles ciblés et à l’utilisation différenciée des machines. Parallèlement, l’efficacité énergétique augmente. Le traitement efficace des eaux usées, facilité par AERZEN !

Cliquez sur ce lien pour découvrir le rapport détaillé sur les systèmes d'aération AERZEN utilisés dans l’usine de traitement des eaux usées de Holzkirchen, près de Munich.

Pour plus d’informations sur le choix de la technologie de compression la plus efficace, veuillez consulter notre livre blanc.