Veolia Water Technologies & Solutions

Après l'excellente longévité des membranes MBR originales ZeeWeed*, la ville de Redlands améliore sa productivité et sa durabilité avec la mise à niveau LEAPmbr*

Vue de l'usine

 

Déclarations de conformité

 

Challenge

La ville semi-aride de Redlands, située à 50 miles (80 km) à l'est de Los Angeles, ne reçoit qu'environ 15 inches (38 cm) de pluie par an et dépend en partie des puits pour alimenter en eau les 75 000 résidents de la région pendant les pics de consommations en été. Le développement en cours et les prévisions de précipitations inférieures à la moyenne continuent de mettre à rude épreuve l'approvisionnement en eau de la région.

Dans l'espoir de préserver au maximum la précieuse nappe phréatique, Redlands s'est présenté devant la Commission californienne de l'énergie (CEC) en 2000 pour plaider en faveur de l'utilisation d'eau recyclée pour alimenter les tours de refroidissement de la centrale électrique de 1 056 mégawatts (MW) de la Mountainview Power Company (MPC). Le projet de la MPC visant à se servir dans plusieurs grands puits pour l'eau de refroidissement mettrait à rude épreuve l'approvisionnement futur de la région en eaux souterraines. Redlands a proposé à la CEC un moyen environnemental et économique de traiter les eaux usées de la ville et de produire une eau de refroidissement de haute qualité.

Solution

En 2000, la ville de Redlands s'est attelé à la recherche de la meilleure technologie disponible pour mettre en œuvre son concept et améliorer le traitement dans sa station de traitement des eaux usées secondaire existante (STEP) de 9,5 MGD (35 960 m3/jour) avec une technologie qui pourrait fournir 6 MGD (22 710 m3/jour) d'eau recyclée de haute qualité destinée à être réutilisée (Title 22 de la loi californienne). En collaboration avec le bureau de San Bernardino de Carollo Engineers et CH2M Hill, la ville a examiné plusieurs solutions.

La ville a finalement choisi de moderniser la station en utilisant la technologie d'un bioréacteur à membrane (MBR). Les propositions de systèmes de membranes de trois fabricants ont été évaluées et la ville a choisi les membranes d'ultrafiltration ZeeWeed* de SUEZ pour la qualité supérieure de ses effluents, ses performances élevées et la valeur globale apportée à la fois à la ville de Redlands et à MPC.

La ligne de distribution de 14 000 pieds (4 270 mètres) qui fournit l'eau de refroidissement à la centrale électrique a été équipée de nombreux branchements pour desservir également d'autres clients potentiels le long du parcours. Depuis sa mise en service, le système de recyclage d'eau s'est développé et alimente désormais un certain nombre de clients supplémentaires, notamment les utilisateurs de systèmes d'irrigation de la ville, le contrôle des poussières dans la décharge voisine et l'eau des usines locales.

Comme prévu, le système MBR de la STEP de Redlands, mis en service en 2004, a traité plus de 60 % du débit total d'eaux usées de 9,5 MGD (35,960 m3/jour) pour répondre aux exigences de qualité de la réutilisation de l'eau. Le reste a continué à être traité par le système conventionnel préexistant. La solution comprenait une mise à niveau future du système afin de traiter le débit total de 9,5 MGD avec la technologie MBR par l'ajout de 3 chaînes de membranes supplémentaires.

À cette époque, les membranes dans un environnement MBR étaient encore un concept relativement nouveau et leur durée de vie était estimée à 7-8 ans. Dépassant largement les attentes initiales, c'est en 2020, soit après plus de 15 ans, que l'usine a procédé au premier remplacement d'un ensemble de membranes. De nouveaux progrès ayant été réalisés dans la technologie des membranes MBR, Redlands a de nouveau évalué les propositions de plusieurs fournisseurs de membranes et a déterminé que la meilleure option était de passer aux dernières membranes MBR ZeeWeed ZW500D de SUEZ avec la technologie d'aération LEAPmbr*.

Une fois le système MBR de 6 MGD mis à niveau avec les nouvelles membranes ZW500D, la plus grande surface de filtration et la perméabilité renforcée ont permis de continuer à traiter le flux de 6 MGD et de fournir suffisamment de capacité supplémentaire dans les chaînes originales à 6 membranes. Redlands est maintenant capable d'atteindre le débit total nécessaire de 9,5 MGD dans les réservoirs de membranes d'origine. La ville pourra ainsi économiser le coût de l'ajout des 3 chaînes supplémentaires, comme cela était initialement prévu.

Tableau 1 : Résultats typiques de l'eau traitée de la STEP de Redlands

Résultats typiques de l'eau traitée de la STEP de Redlands

Résultat

La station d'origine a également créé un programme efficace de qualité et de recyclage de l'eau répondant aux besoins environnementaux et économiques de la ville de Redlands et de la centrale électrique MPC. La longévité des membranes MBR d'origine a permis à la ville de réaliser des économies d'environ 100 % en ne les remplaçant qu'une fois tous les 15 ans, alors que les prévisions initiales prévoyaient un remplacement tous les 7-8 ans.

Les nouvelles membranes LEAPmbr permettent d'augmenter la productivité du traitement de l'eau dans les bassins à membrane d'environ 60 %, ce qui permettra à terme à Redlands de traiter la totalité des 9,5 MGD de la station sans espace supplémentaire ni dépenses d'investissement pour de nouvelles chaînes de membranes.

Des économies d'énergie sont réalisées grâce à l'augmentation de l'efficacité des équipements et à l'amélioration des contrôles des ventilateurs, ainsi qu'à la suppression de certains équipements, ce qui permet de réaliser des économies supplémentaires en matière d'exploitation et de maintenance. Le nouveau système membranaire LEAPmbr nécessite moins d'aération de la membrane, ce qui réduit sa consommation énergétique par rapport à l'installation d'origine. Les commandes constituent le cœur du système MBR économe en énergie. Elles sont intégrées aux nouveaux ventilateurs et peuvent moduler le débit d'air en fonction des rééls besoins, au lieu des nettoyages systématiques qui étaient effecués auparavant. Cette nouvelle méthode de contrôle permet au système de fonctionner avec des taux de réduction de débit plus faibles pour les ventilateurs de décapage grâce à la surveillance en continu du fonctionnement de ces ventilateurs, ce qui permet d'atteindre un niveau d'efficacité énergétique sans précédent.

Le projet de remplacement du MBR de 6 MGD a permis de réaliser une économie d'énergie totale de plus de 1,5 million de kWh/an, ce qui équivaut à une réduction de 600 tonnes de CO2. La ville a ainsi économisé environ 152 000 $ par an en énergie, plus 290 000 $ en incitations du programme WISE administré par Southern California Edison.

Les 6 chaînes MBR de la ville de Redlands

Tableau 6 : Les 1 chaînes MBR de la ville de Redlands WWTP

 

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