Amélioration du degré de séparation des dessableurs grâce aux surpresseurs à becs

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 permet de protéger en aval les processus de purification contre les dommages causés par l’abrasion, les obstructions et au final, les dépôts. Il a été possible d’optimiser le degré de séparation pour le sable ainsi que pour la graisse et les huiles du dessableur dans l’installation de traitement des eaux usées de Poppenweiler, de Ludwigsbourg en Allemagne, grâce à un surpresseur à becs MINK à variation de fréquence de Busch Solutions de vide. Et cela, sans modifier la géométrie du dessableur.

Installation de traitement des eaux usées de Poppenweiler

La station d’épuration de Poppenweiler a un équivalent habitant (EH) de 31 000 et fait partie du service d’assainissement municipal de Ludwigsbourg, qui comprend également les stations d’épuration des localités d’Eglosheim (18 500 EH) et de Hoheneck (167 000 EH). La station de traitement des eaux usées a été mise en service en 1976 et a été radicalement agrandie et modernisée de 1994 à 1996. Cela s’explique par le fait que l’ancienne installation de traitement des eaux usées n’était plus en mesure de répondre aux exigences de performance de purification, notamment en matière de décomposition de l’azote et du phosphore. De plus, les communes d’Affalterbach et de Marbach-Siegelhausen ont également été raccordées à la station d’épuration des eaux usées de Poppenweiler. Aujourd’hui, l’installation de traitement des eaux usées de 31 000 EH et de taille classe 4, couvre une zone d’habitation de 342 hectares.

Le dessableur de 15 mètres de long (fig. 1) de 1976 est aujourd’hui encore utilisé. N’ayant pas été agrandi lors des mesures d’expansion et de modernisation réalisées dans les années 1990, il a atteint les limites de ses capacités. Cela s’est notamment manifesté par des dépôts de sable dans le décanteur primaire et dans les bassins d’aération situés en aval. C’est pourquoi Walter Eichinger, responsable des opérations des trois stations d’épuration des eaux usées du service municipal de drainage de Ludwigsbourg, a commencé à chercher une solution rentable pour optimiser les capacités de séparation du dessableur.

En se basant sur les directives de l'Association allemande pour l'eau, les eaux usées et les déchets (DWA), Helmut Riegraf, chef de projet pour le service de drainage municipal de Ludwigsburg, a calculé les dimensions nécessaires pour un dessableur qui permettrait une séparation optimale du sable et des matières en suspension, comme les huiles et les graisses des matières organiques en suspension. Il en est ressorti que le dessableur devait être plus long d’au moins trois mètres, pour réduire la vitesse d’écoulement et ainsi obtenir une séparation optimale. Comme l'extension du bac à sable aurait entraîné des coûts de construction et des temps d'arrêt considérables, Walter Eichinger et Helmut Riegraf ont envisagé d'optimiser la circulation des eaux usées grâce à l'aération.
L’idée était de modifier l’énergie cinétique turbulente causée par la vitesse de roulis dans les eaux usées, en modifiant le débit volumétrique d’air. Ils comptaient utiliser la vitesse de passage pour influer sur la circulation verticale des eaux usées, causée par l’aération et son mouvement vers l’avant.

La solution de surpression de Busch et ses avantages pour le client

La soufflante tri-lobes déjà installée n’était pas réglable et fournissait ainsi un débit volumique constant à une surpression de 0,5 bar. Walter Eichinger a donc pris contact avec Busch Solutions de Vide. L’entreprise a recommandé l’installation d’un surpresseur à becs MINK (fig. 2) avec un variateur de vitesse externe. Ce surpresseur fournit également une surpression constante de 0,5 bar, mais le débit volumétrique peut être réglé avec précision à l’aide d’un convertisseur de fréquence, afin de répondre aux exigences du dessableur existant. Utilisant le principe de fonctionnement du compresseur à griffes, il peut être réglé dans une large plage de 20 à 60 Hertz, sans affecter la surpression générée.

Avec le nouveau surpresseur à becs MINK de Busch, Walter Eichinger a effectué des tests pendant plusieurs semaines, en vue d’obtenir un degré de séparation optimal dans le dessableur. Il a finalement conclu que les meilleurs résultats étaient obtenus en faisant fonctionner le surpresseur à 35 hertz, et que cela était en grande partie indépendant de la pollution des eaux usées ou de la vitesse du flux. Lorsque le volume d’eaux usées est élevé, il suffit d’augmenter les intervalles d’aspiration du sable. Bien qu’il soit nettement plus silencieux, le surpresseur à becs MINK est installé sous le capot d’isolation acoustique de l’ancienne soufflante tri-lobe. Le convertisseur de fréquence est monté sur le mur et est facilement accessible, de sorte que la vitesse peut être modifiée d’une simple pression de bouton, si nécessaire.
Désormais, cette solution introduit la quantité exacte d’air nécessaire via plusieurs buses installées sur toute la longueur du dessableur (fig. 3), à une profondeur de 2,90 mètres. Le mouvement de roulement qu’elles provoquent dans les eaux usées est désormais régulé par la vitesse de circulation de ces dernières, de sorte que le sable et autres matériaux minéraux se déposent dans le bac du dessableur. Dans le même temps, les matières organiques restent en suspension et quittent le dessableur pour rejoindre les bassins d’aération via le décanteur primaire, où elles sont nécessaires au processus de dénitrification. Un mouvement de roulement trop faible en raison d’une aération insuffisante peut entraîner des dépôts indésirables de matières organiques sous forme de boues, au fond du bac et dans le canal du dessableur. La séparation des huiles, graisses et autres matières en suspension a été également améliorée afin qu’elles flottent en haut du piège à graisses, et puissent être raclées en surface.

Il a ainsi été possible d'augmenter la capacité du dessableur, vieux de plus de 40 ans, à un coût relativement faible, de manière à ce que le moins de sable et d'autres matières minérales possibles puissent pénétrer, et se déposer dans les étapes de traitement mécanique et organique en aval. Cela a également permis d’améliorer le fonctionnement et la fiabilité de l’ensemble de l’installation de traitement des eaux usées.

Walter Eichinger a également constaté un autre avantage du nouveau surpresseur à becs MINK : par rapport à la soufflante tri-lobe précédente, le surpresseur à becs est plus économe en énergie grâce à son moteur IE3 à haute efficacité énergétique offrant une économie d’énergie d’environ 33 %. La maintenance se limite à une vidange d’huile annuelle effectuée par un technicien de service de Busch.