Lorsqu’il a fallu remplacer un aérateur à brosse dans la station d’épuration de Liberty, dans l’État de New York, l’usine a décidé de moderniser ses opérations. Un nouveau système d’aération Sanitaire Silver Series ainsi qu’un agitateur Flygt de Xylem ont été installés, ce qui a permis de réduire la consommation d’énergie de 43 %.
La station d’épuration de la ville de Liberty, au sud-est de l’État de New York, dispose d’un processus de traitement secondaire composé de deux chenaux d’oxydation distincts. Chacun occupe un volume de 3,8 millions de litres et peut traiter la capacité autorisée de 7,5 millions de litres d’eau par jour. Cette eau subit ensuite une clarification et une désinfection par UV.
Auparavant, chaque chenal était équipé de deux aérateurs à brosse alimentés chacun par un moteur de 50 chevaux (37 kW) pour un total de 100 chevaux (74,6 kW) par bassin. Les brosses assuraient l’aération et l’agitation, permettant de maintenir entièrement les solides en suspension tout en faisant circuler le liquide dans le bassin d’aération.
Remplacer un système gourmand en énergie
Ces aérateurs à brosse maintiennent les solides en suspension, mais ils consomment beaucoup d’énergie pour conserver les taux d’oxygène dissous. En outre, ils ne disposent que d’une vitesse et d’une profondeur fixe. Il leur est donc quasiment impossible de s’adapter lorsque les conditions évoluent.
Lorsqu’un arbre s’est cassé et a entraîné le dysfonctionnement de l’un des aérateurs à brosse, la station d’épuration de Liberty et les ingénieurs de Delaware Engineering ont travaillé ensemble pour concevoir un projet de réparation et de modernisation.
Après avoir étudié plusieurs possibilités d’amélioration des bassins, Delaware Engineering a recommandé l’installation d’un système d’aération Sanitaire de Xylem et d’un agitateur distinct Flygt 4410 au rendement élevé. Les ingénieurs ont estimé qu’il s’agissait du traitement le plus rentable et que ces équipements amélioreraient le contrôle et la flexibilité.
Distinguer l’aération de l’agitation
La nouvelle solution, qui distingue le transfert d’oxygène de l’agitation, permet à chaque appareil de réaliser l’opération pour laquelle il est le plus efficace, ce qui entraîne une réduction importante des coûts. L’association d’agitateurs submersibles au rendement élevé et de systèmes d’aération par diffusion à bulles fines améliore le transfert d’oxygène et le traitement pour des coûts énergétiques bien inférieurs à ceux des aérateurs à brosse.
Le transfert d’oxygène dépend de la profondeur d’eau. Plus les diffuseurs à fines bulles sont immergés en profondeur, plus les contacts entre les bulles et l’eau sont importants, ce qui augmente l’efficacité du transfert. Avec une profondeur de 4,3 mètres, les bassins de la station de Liberty étaient parfaits pour installer des systèmes d’aération par diffusion à bulles fines.
La séparation de l’aération et de l’agitation permet également aux opérateurs de mieux contrôler la concentration d’oxygène dissous. Ainsi, l’aération peut être réduite lorsque la demande en oxygène est moins forte sans que cela n’impacte la circulation dans les chenaux d’oxydation.
Grâce à ce nouveau système, la station de Liberty réalise des économies d’énergie importantes puisque sa consommation d’énergie est passée de 100 chevaux (74,6 kW) à moins de 57 chevaux (42,5 kW), soit une réduction de 43 %. L’usine réalise ainsi une économie de plus de 36 000 $ par an, tout en bénéficiant d’un traitement plus stable.
_____
La solution en détail
Grâce à leur transfert d’oxygène au rendement supérieur, les diffuseurs à disques à membranes Silver Series II figurent parmi les diffuseurs à fines bulles les plus efficaces de l’industrie. Avec une efficacité standard de transfert d’oxygène de la phase gazeuse à la phase dissoute (SOTE) de 6,56 % par mètre d’immersion, les diffuseurs fournissent une SOTE d’environ 24 % aux bassins de la station de Liberty. Une efficacité de transfert supérieure signifie qu’une quantité d’air totale moindre est nécessaire pour répondre à la demande, et grâce à une perte de charge extrêmement faible sur la membrane, la consommation du ventilateur peut également être réduite au minimum.
Le système d’aération Silver Series est connu pour sa solidité, puisqu’il est équipé de membranes en élastomère EPDM de qualité supérieure dont la durée de vie s’élève à 10 ans ou plus. L’installation de la station de Liberty émet de l’air grâce à 720 diffuseurs : 360 de chaque côté du bassin. Deux ventilateurs de 50 chevaux (37 kW) équipés de dispositifs de contrôle à fréquence variable alimentent les diffuseurs en air en cas de pic de circulation et de charge. Un troisième ventilateur de réserve, identique, est installé.