Oxygénation économe en énergie des bassins d’aération

Dans les usines de traitement des eaux usées municipales, le traitement biologique aérobie se déroule habituellement dans un bassin ou un canal d’aération situé en aval du bassin de sédimentation principal. Les eaux usées sont aérées à l’aide de soufflantes tri-lobes qui fournissent de l’oxygène aux micro-organismes. Busch Pompes à vide et Systèmes a lancé une nouvelle série de soufflantes tri-lobes spécifiques à cette application qui assurent une injection d’oxygène fiable.
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En matière d'aération des bassins des usines de traitement des eaux usées, les soufflantes tri-lobes mécaniques constituent désormais le premier choix parmi les technologies de génération de surpression. Avec les nouvelles soufflantes Tyr (fig. 1), Busch Pompes à vide et Systèmes souhaitait définir de nouvelles normes en la matière. Dans le cadre de ce processus, le spécialiste mondial de la technologie de vide et d'air comprimé peut s'enorgueillir de plus de 50 années d'expérience dans ce secteur.


Fig. 1: Canaux d'aération dans une usine de traitement des eaux usées municipale

En termes de performances, Busch propose avec ses soufflantes tri-lobes Tyr un débit volumétrique de 2,5 à 73 mètres cube par minute à une surpression de 1 bar. Étant donné que l'exploitation des usines de traitement des eaux usées représente un coût financier important pour toutes les municipalités, les directeurs de ces usines et les responsables de la technologie s'accordent à dire que toutes les économies d'énergie envisageables doivent être réalisées pour garantir un fonctionnement le plus économe en énergie possible et ainsi réduire les coûts d'opération. Busch a perfectionné le profil de lobe rotatif éprouvé, permettant ainsi une compression d'air encore plus efficace avec un étage de soufflante parfaitement adapté en termes de débit. Des moteurs économes en énergie de classe d'efficacité IE3 sont utilisés de manière standard et conviennent également à un fonctionnement avec variateur de fréquence, ce qui permet d'augmenter encore davantage l'efficacité énergétique.

Lors de la conception des soufflantes tri-lobes Tyr, une grande importance a été accordée à la compacité et au fonctionnement silencieux. Il est ainsi possible d'installer ces unités compactes (fig. 2) dans de petits espaces. En outre, une conception innovante de l'isolation phonique a permis de réduire les émissions de bruit. L'utilisation d'engrenages hélicoïdaux et de haute précision, de filtres d'admission et de sortie dont le bruit est optimisé, ainsi que d'un coffre d'insonorisation efficace a rendu possible cette réduction du bruit par rapport aux soufflantes conventionnelles.


Fig. 2: Soufflante tri-lobes Tyr dans la salle des machines d'une usine de traitement des eaux usées

Le fonctionnement des soufflantes tri-lobes Tyr peut être contrôlé de différentes façons. Elles peuvent être raccordées au système de commande de l'usine de traitement des eaux usées à l'aide d'un système de commande par API. Si le niveau d'oxygène mesuré en continu dans le bassin d'aération descend en dessous d'une certaine valeur minimale, une soufflante se met automatiquement en marche et fonctionne jusqu'à l'obtention de la valeur maximale. Pour les bassins d'aération plus grands ou multiples, plusieurs soufflantes Tyr peuvent être installées. En fonction des besoins en oxygène, plusieurs soufflantes tri-lobes Tyr peuvent fonctionner simultanément ou par alternance pour atteindre les mêmes durées de fonctionnement pour toutes les soufflantes.

Pour les soufflantes tri-lobes avec variateur de fréquence, il n'est pas nécessaire de contrôler l'alimentation en oxygène en fonction de la durée de fonctionnement des différentes soufflantes. Il est préférable d'utiliser la vitesse et donc le débit volumétrique généré d'une soufflante. Le contrôle de la vitesse permet une injection d'oxygène plus précise dans un bassin d'aération. En pratique, cela signifie que les valeurs minimale et maximale sont proches l'une de l'autre.


Fig. 3: Soufflantes tri-lobes Tyr de Busch

Des contrôles plus stricts sans variateur de fréquence sont également possibles. Si, par exemple, deux soufflantes tri-lobes Tyr identiques sont utilisées pour aérer un bassin d'aération, celles-ci sont conçues de façon à ce qu'ensemble, elles génèrent un débit volumétrique qui empêche l'accumulation d'impuretés. L'usine de traitement des eaux usées de Schlammersdorf-Vorbach dans la région du Haut-Palatinat en Allemagne, par exemple, utilise deux soufflantes tri-lobes Tyr pouvant fonctionner à deux vitesses différentes. En fonction de l'alimentation en oxygène requise, elles peuvent fonctionner à pleine vitesse ou à mi-vitesse. Cela permet un fonctionnement sans variateur de fréquence avec quatre niveaux de débit volumétrique, ce qui génère davantage d'économies énergétiques.

Les directeurs des usines de traitement des eaux usées et les responsables de la technologie sont séduits par la fiabilité et la simplicité de fonctionnement des soufflantes tri-lobes Tyr. Pour Jürgen Nass, chef des opérations de l'usine de traitement des eaux usées de Rheinfelden-Herten, les avantages sont évidents : « Les niveaux d'huile des engrenages et des roulements peuvent être contrôlés depuis l'extérieur via des fenêtres d'inspection lorsque le coffre d'insonorisation est fermé. Le remplacement de l'huile est aisé, les orifices de remplissage et les robinets de vidange d'huile étant facilement accessibles une fois la porte du coffre d'insonorisation ouverte. Le filtre d'admission est installé de façon à pouvoir être retiré à l'avant sans que des impuretés ne tombent sur la soufflante. » Jürgen Nass vante également la fiabilité des soufflantes : « Après un an d'exploitation, aucun signe de dysfonctionnement, ni même de panne, n'a été détecté sur une soufflante. »


Fig. 4: Vue du coffre d'insonorisation ouvert d'une soufflante tri-lobes Tyr. Les orifices de remplissage et de vidange d'huile, ainsi que les fenêtres d'inspection du niveau d'huile visibles de l'extérieur se trouvent au premier plan


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