Challenge
Une usine de fabrication de produits alimentaires aux États-Unis a prétraité ses eaux usées avec une neutralisation du pH suivie d’une flottation à air dissous (DAF) avant de les rejeter dans une station de traitement municipale. Disposant de peu de temps, l'entreprise avait mis en service une nouvelle station de traitement des eaux usées avec un système d'alimentation chimique incorporant un coagulant et un floculant Veolia commandé automatiquement en fonction du débit. Ce choix a été fait en tenant compte du fait que le débit des eaux usées est très variable. Cependant, il est progressivement apparu que les charges de matières en suspension/turbidité et de demande biologique en oxygène (DBO5) étaient indépendamment variables, de sorte que la demande chimique variait indépendamment du débit.
Ces variations ont rendu le traitement chimique difficile et, bien que la qualité des effluents soit restée dans les limites de rejet définies, les coûts de traitement ont augmenté de manière significative. Cela s'explique principalement par le fait que l'opérateur, qui n'était affecté qu'à temps partiel à la station d'épuration, estimait qu'il était plus efficace de régler le dosage en fonction des turbidités plus élevées de l'influent qui étaient attendues chaque jour et de le laisser à ce réglage pendant des périodes prolongées. Le surdosage était donc fréquent. Il a été demandé à Veolia de présenter des propositions d'amélioration pour réduire les coûts du traitement chimique.
Solution
Veolia et le personnel technique de l'usine ont décidé d'évaluer l'utilisation de la surveillance de la turbidité en temps réel et d'appliquer le contrôle du dosage du coagulant sur la base de ces données. Bien que cette stratégie ait déjà été utilisée en mode rétroactif pour ajuster les dosages, il peut y avoir un décalage entre le dosage et la demande en raison du temps de séjour dans l'équipement.
Le nouvel analyseur de turbidité a été installé dans le réservoir de neutralisation avant le DAF, en mode de contrôle par anticipation, afin de minimiser le délai de réponse. Toutes les données ont été intégrées dans le système de gestion des performances des actifs (APM) InSight de Veolia pour une visualisation en ligne et en temps réel par le personnel de l'usine et de Veolia.
Le représentant technique de Veolia a effectué une série d'essais sur le terrain dans des bocaux afin d'établir la relation entre la turbidité de l'influent et la demande en coagulant KlarAid*. Cette corrélation a été utilisée pour programmer l'algorithme du contrôleur PaceSetter* Platinum de Veolia.
L’analyseur de turbidité a été utilisé pour enregistrer des données de référence pendant six mois. Le contrôleur a ensuite été mis en mode « automatique » pour une phase pilote sur les trois mois suivants.
Résultat
Les systèmes de dosage et de surveillance ont été installés en janvier, tandis que le contrôle automatisé a été activé en juin de la même année. Les lignes vertes pointillées indiquent le taux d’utilisation moyen pour les deux périodes :
- Janvier à juin (sans automatisation) - dosage du coagulant proportionnel au débit, sans ajustement, en fonction de la turbidité de l’influent
- De juin à octobre (avec automatisation) - dosage automatisé du coagulant en fonction de la turbidité et du débit de l’influent en ligne.
La figure 1 montre que l’utilisation moyenne de coagulant KlarAid avant automatisation était de 36 gallons par jour, puis qu’elle est tombée à 20 gallons par jour après la mise en service. Cela représente une réduction de 44,4 % de l’utilisation et par conséquent des coûts de traitement.
La qualité des effluents a également dû être évaluée pour déterminer l’avantage de l’automatisation. L'indicateur de performance principal de l'usine était la DBO des effluents. Dans le cadre de l'accord conclu avec la municipalité, la quantité journalière de DBO était limitée (en livres par jour), avec une majoration convenue en cas de dépassement. Veolia a suivi régulièrement la DCO des effluents en tant qu'indicateur de la DBO, sur la base d'une corrélation préalablement établie. La figure 2 compare les deux périodes de l’essai et montre que la DBO moyenne à la sortie n’a pas varié de manière significative (différence d'environ 0,1 %). La conclusion a été que la diminution de l'utilisation des coagulants n'avait pas d'impact négatif sur la qualité des effluents et, par conséquent, sur les majorations relatives à la DBO.
La solution automatisée intégrale fournie par Veolia a permis de réaliser des économies annuelles en produits chimiques de plus de 100 000 $ sans perte de performance au niveau de la qualité du traitement des effluents. Le système de gestion des performances des actifs InSight basé sur le cloud a permis de surveiller le système à tout moment, augmentant ainsi la fiabilité de l’opération.
Cet ensemble d’automatisation est désormais disponible sous la forme d’une solution clé en main connue sous le nom de TrueSense* for Wastewater, qui comprend un analyseur de turbidité, un contrôleur et un accès à distance à la plateforme de gestion des données InSight.
