Efficacité accrue du dessableur grâce au surpresseur à becs à variateur de fréquence

Depuis sa mise en service en 1993, la station d’épuration municipale de la ville danoise de Kerteminde utilise un dessableur aéré. Cependant, elle rencontrait des problèmes lors du transfert du sable hors du canal du dessableur, car le sable se compactait et ne pouvait pas être éliminé par la pompe air-lift. Le problème a été résolu lorsque la station d’épuration a installé un surpresseur à becs MINK de Busch Solutions de Vide. En effet, le surpresseur est commandé par pression, et augmente automatiquement cette dernière, afin de faire remonter le sable compacté au fond de la chambre.

Le processus de traitement des eaux usées

En tant que première étape du traitement des eaux usées, les dessableurs aérés constituent une étape importante du processus, en vue d’un traitement optimal et économique des eaux usées. La séparation du sable et d’autres matériaux minéraux protège les processus de purification en aval contre les dommages causés par l’abrasion, les obstructions et, en fin de compte, les dépôts. Le système de dessablage de la station d’épuration municipale de Kerteminde, une ville située sur l’île danoise de Funen, est équipé d’un surpresseur qui remplit deux fonctions. En fonctionnement normal, il aère les eaux usées dans le dessableur via des buses fixées au sol. Ce flux d’air fait circuler les eaux usées, ce qui permet de séparer mécaniquement le sable des matières flottantes, telles que la graisse et l’huile, et d'autres matières organiques en suspension dans les eaux usées. Ce même surpresseur est également utilisé pour alimenter en air comprimé la pompe air-lift, utilisée pour aspirer le sable du canal du dessableur, et l’acheminer vers un bac de récupération.

En termes de capacité, la station d’épuration de Kerteminde est conçue pour un équivalent-habitant (EH) de 25 000. Après sa mise en service en 1993, le dessableur était alimenté en air comprimé par une soufflante à turbo. Cette soufflante délivrait une surpression maximale de 0,6 bar, ce qui était suffisant pour faire circuler les eaux usées et séparer le sable et la graisse. Cependant, le responsable des opérations Erland Rasmussen (Fig. 1) avait un autre problème. Le sable collecté dans le canal du dessableur se compactait, c'est-à-dire qu’il restait agglutiné au sol et ne pouvait plus être extrait par la pompe air-lift, car la surpression fournie par la soufflante turbo était insuffisante. Ce problème était particulièrement grave lorsqu’il pleuvait, phénomène qui augmente la quantité de sable dans les eaux usées. Le sable ne pouvait être éliminé qu’en désactivant le dessableur et en détachant manuellement les dépôts de sable, puis en les extrayant à l’aide d’un véhicule-citerne, doté d’un système d’aspiration. Ce travail pouvait souvent prendre un ou deux jours, pendant lesquels le dessableur était hors service. En outre, le coût de la réalisation de ce travail par une entreprise externe était très élevé, notamment parce que le processus devait être effectué plusieurs fois par an.

Solution de surpresseur de Busch et ses avantages

Erland Rasmussen cherchait une meilleure solution et, en 2014, il a donc consulté les spécialistes du vide et de la surpression de Busch Solutions de Vide. Au final, la soufflante turbo existante a été remplacée par un surpresseur à becs MINK (Fig. 2) de Busch. Le surpresseur à becs est à variation de fréquence,ce qui permet une variation de la surpression en modifiant la vitesse de rotation. Grâce à ce principe de fonctionnement, un surpresseur à becs MINK peut fonctionner dans une plage de 20 à 60 Hertz, couvrant ainsi la plage de surpression de 0,4 à 2,5 bar. À l’aide d’un système de commande PLC, le surpresseur est programmé pour aérer le dessableur pendant 40 minutes (Fig. 3) et ainsi permettre la circulation des eaux usées. Erland Rasmussen a calculé que la surpression idéale pour garantir une séparation optimale du sable et de la graisse était de 0,6 bar, et a programmé cette valeur dans le système. Une fois les 40 minutes écoulées, les vannes sont automatiquement commutées et le surpresseur à becs MINK augmente la surpression à 2,5 bar (Fig. 4). Cela permet ainsi de décoller et de remuer le sable qui se trouve au fond du dessableur, puis à la pompe air-lift de l’aspirer facilement et en toute sécurité, avant de le transférer vers un bac collecteur. Après cinq minutes d’aspiration du sable, l’unité de contrôle du système d’aération repasse en mode standard pour séparer le sable et la graisse.

Erland Rasmussen a remarqué un autre avantage. Le surpresseur à becs MINK est bien plus économe en courant que l’ancienne soufflante turbo. Le surpresseur à becs MINK est équipé d’un moteur de 9 kW. Ce courant nominal n’est atteint que brièvement pendant la phase de démarrage du mode 2,5 bar, qui ne dure que cinq minutes. Pour le fonctionnement en mode standard de 40 minutes avec une surpression de 0,6 bar, le moteur n’a besoin que d’une fraction de cette puissance nominale. Pour l’opérateur de la station d’épuration, cela signifie qu’en plus de supprimer les coûts liés à l’enlèvement manuel du sable, la nouvelle solution permettait également de réduire les coûts énergétiques. Erland Rasmussen explique que le surpresseur à becs MINK est également nettement plus silencieux que l’ancienne soufflante turbo, car sa vitesse de rotation est beaucoup plus faible.