Comment ZeeLung MABR a augmenté la capacité d'une station d'épuration à l'intérieur d'une infrastructure existante
La banlieue de Yorkville, dans l'Illinois, à 30 miles à l'ouest de Chicago, était en plein essor. La population de son comté a été multipliée par trois, passant de 1990 à 2012. La station d'épuration des eaux usées de Yorkville, le district sanitaire de Yorkville-Bristol (YBSD), au service de 22,000 citoyens, a été construite en 1957, et a été agrandie pour la dernière fois en 2002. Lorsque de nouvelles industries ont projeté de s'installer dans la ville en 2017, l'YBSD a dû se mettre à niveau pour les accueillir.
La communauté a également dû se conformer à un nouvel objectif de 1,0 mg/L pour les effluents phosphorés et l'augmentation de la population a créé des difficultés. Avec les nouvelles constructions, les égouts étaient plus étroits, les maisons étaient équipées d'appareils à faible débit et les poubelles supplémentaires avaient un impact sur les caractéristiques des eaux usées, mettant l'usine à rude épreuve. Habituellement, lorsqu'une installation est confrontée à des contraintes de capacité, elle s'agrandit. Cependant, comme ce site se trouve sur une péninsule de cinq acres entre la rivière Fox et le ruisseau Blackberry, l'expansion était si coûteuse qu'elle n'était pas viable.
C'est alors que Veolia Water Technologies & Solutions est intervenue pour proposer une transformation écologique ne nécessitant pas que l'YSBD augmente sa surface au sol.
La station existante de l'YBSD était un système conventionnel de boues activées comprenant des bioréacteurs et des clarificateurs, les bactéries aérées se trouvant dans le bioréacteur et la séparation solide-liquide dans le clarificateur, celui-ci renvoyant les bactéries dans le bioréacteur. Il s'agit du même processus que celui utilisé par la plupart des installations d'épuration des eaux usées.
Le traitement conventionnel des eaux usées laisse beaucoup de place aux améliorations : seuls 15 % de l'oxygène fourni par les bulles sont effectivement utilisés par les bactéries. Pire encore, le processus d'aération consomme 60 % de l'énergie d'une station de traitement des eaux usées. Afin de combler ces lacunes, Veolia a développé la solution ZeeLung*. Il s'agit un réacteur à biofilm aéré par membrane (MABR), qui fournit de l'oxygène par diffusion moléculaire et ne requière pas de bulles.
La mise en œuvre de cette technologie a permis à l'YBSD d'augmenter sa capacité de traitement organique dans les limites de sa superficie existante. 75 % des coûts d'investissement en capital ont pu être économisés en comparaison avec l'extension de l'installation au-delà de Blackberry Creek. Ceci a permis aux contribuables de l'YBSD d'éviter des dépenses. L'YBSD a, en outre, atteint le nouvel objectif en matière de phosphore. Le processus de conception et de construction n'a, de plus, duré que 16 mois, c'est-à-dire beaucoup moins que si le site avait été agrandi.
Comment fonctionne le MABR Zeelung
La technologie MABR remplace les bulles utilisées dans le processus conventionnel d'épuration des eaux usées. Elle utilise une membrane de transfert de gaz pour transporter l'oxygène vers les bactéries, créant ainsi un biofilm qui métabolise les nutriments dans le bioréacteur, lequel travaille de concert avec le clarificateur pour compléter le processus d'épuration. Cette solution est intéressante pour les installations dont la capacité doit être augmentée ou qui cherchent à atteindre de meilleurs objectifs de traitement. Elle ne nécessite en effet aucun engagement en termes de terrain et de temps pour une expansion physique. Elle est par ailleurs plus rentable qu'une mise à niveau conventionnelle, puisqu'elle permet un accroissement de la capacité des actifs qui composent l'infrastructure existante.
Les cassettes ZeeLung sont placées dans le réservoir du bioréacteur. Le milieu ZeeLung favorise la croissance d'un biofilm qui améliore la capacité d'élimination des nutriments dans le système et ne provoque pas d'augmentation de la concentration de la liqueur mixte. Le milieu ZeeLung transfère l'oxygène au biofilm de manière beaucoup plus efficace que le processus conventionnel et ne gaspille pas d'énergie dans la création de bulles. Comme les polluants pénètrent dans le biofilm d'un côté et l'oxygène de l'autre, le système favorise la croissance des bactéries nitrifiantes.
Veolia compte plus de 25 usines ZeeLung en cours de conception, de construction ou d'exploitation dans le monde entier. La station de l'YBSD a été la première mise en œuvre à grande échelle en Amérique du Nord et continue de créer de la valeur. L'intensification du procédé ZeeLung permet d'augmenter jusqu'à 50 % la capacité de traitement dans les bassins existants et de réaliser jusqu'à 75 % d'économies d'énergie au niveau de l'aération.
Continuer d'innover
Veolia se met à la pointe de l'innovation en matière de technologies, afin de créer des solutions durables et économiques pour ses clients. Alors que nous élargissons notre portefeuille de clients faisant appel à la technologie MABR ZeeLung, nous associons cette dernière à d'autres dans le but de réaliser de nouvelles transformations écologiques.
zeeDENSE, l'une des dernières innovations de Veolia, associe le MABR ZeeLung à la technologie de densification en flux continu afin que les usines de boues activées puissent atteindre une très forte intensification. Cette application est actuellement en démonstration à Yorkville : elle conditionne les bactéries pour qu'elles se stabilisent plus rapidement et permet aux compagnies de traiter un plus grand volume dans les bassins de décantation existants. Depuis le début de son partenariat avec Veolia en 2017, l'YSBD a réalisé d'importantes économies et amélioré ses résultats, ce qui a facilité la décision d'adopter de nouvelles technologies.
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