Duvall est une petite ville de l'État de Washington dont les infrastructures d'épuration des eaux usées ont atteint leur capacité maximale.
Le système d'épuration des eaux usées, construit à la base pour une population d'environ 1 000, n'arrivait plus à répondre aux besoins de cette ville à la croissance rapide. Les problèmes liées aux égouts et à l'épuration des eaux usées ont abouti à un moratoire sur la construction en 1999. Celui-ci a mis un frein à la croissance de la ville, mais la population a considérablement augmenté aux cours des 20 années qui ont suivi, l'expansion de la capacité d'épuration des eaux usées était donc indispensable.
En 2003, Duvall a commencé la construction de ce qui allait devenir le plus grand projet de travaux public de son histoire. La principale partie du projet initial prévoyait la construction d'une station de traitement des eaux usées ultramoderne dotée de la technologie de bioréacteur à membrane (MBR), la première de ce type à traiter les eaux usées municipales dans l'État de Washington.
Installée sur un site à l'espace restreint, la station de Duvall devait être dotée d'une technologie de traitement compacte pouvant être adaptée sans augmenter sa surface au sol. Après une évaluation complète de plusieurs technologies, Veolia a été choisi pour fournir un MBR ZeeWeed afin de moderniser le système conventionnel.
Puisque le procédé MBR ZeeWeed élimine les solides par filtration membranaire plutôt que par décantation, celui-ci est nettement plus efficace que le traitement conventionnel. Il peut être exploité à des concentrations de solides en suspension dans la liqueur mélangée (MLSS) beaucoup plus élevées afin d'augmenter le débit du système dans la même zone. La station de traitement des eaux usées de Duvall (WWTP) opère son bioréacteur avec une concentration de MLSS de 12,000 mg/L, contre 3,000 à 5,000 mg/L pour un système traditionnel, ce qui se traduit par une réduction drastique de l'empreinte de la station.
Les membranes sont installées dans des réservoirs extérieurs en béton et un nouveau bâtiment a été construit afin d'abriter l'équipement de traitement. Les réservoirs existants ont en partie été utilisés pour les processus biologiques. La station ne dégage pas d'odeurs et son architecture s'intègre avec le centre-ville.
Le système original a été conçu pour traiter des débits allant jusqu'à 1,3 millions de gallon par jour (4,920 m3 /d) d'eaux usées et pouvant facilement aller jusqu'à 1,75 millions de gallon par jour (6,625 m3 /d) en installant un ensemble supplémentaire de membranes.
À l'époque, la durée de vie des membranes d'un système MBR était estimée à 7 à 8 ans. Après plus de 12 ans et avoir largement dépassé les attentes initiales, la station a procédé à l'installation de son premier ensemble de membranes de remplacement en 2016. La ville a déterminé que le mieux serait de rénover la partie MBR de sa station avec le dernier système MBR ZeeWeed, en utilisant des membranes ZW500D dotées de la technologie d'aération LEAPmbr*.
Grâce à l'augmentation de la surface des modules et à l'amélioration de la perméabilité des membranes modernisées, Veolia a pu réduire le nombre de cassettes installées par train pour maintenir la capacité actuelle de 1,3 millions de gallons par jour, tout en bénéficiant de la technologie d'aération LEAPmbr, ce qui a permis de réduire considérablement les besoins en aération par décolmatage des membranes et la consommation d'énergie, tout en maintenant une excellente qualité d'effluent (figure 1)
Résultat
L'achèvement de la première station MBR ZeeWeed a permis à la ville de mettre fin au moratoire sur la construction. Ce fut une source de croissance économique grâce à l'apparition de nouvelles entreprises de différents secteurs, à davantage d'espaces publics et à un développement de l'immobilier. La station d'origine a également créé un programme efficace de qualité et de recyclage de l'eau répondant aux besoins environnementaux, économiques et de limitation de surface de la ville de Duvall.
La longévité des membranes d'origine a permis à la ville de faire des économies en ne remplaçant les membranes qu'une fois au cours des 12 années, contre un remplacement tous les 7 à 8 ans.
Les membranes LEAPmbr améliorées utilisées lors des travaux de remplacement ont permis de réduire les coûts d'investissement et de fonctionnement associés à cette modernisation des membranes. Elle ont également permis de préserver l'empreinte nécessaire pour la station tout en gardant de la place pour une expansion dans le futur.
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