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Etude de cas : municipalité de Grantsville, Utah.

La station d'épuration de Grantsville respecte les normes de rejets grâce aux systèmes d'aération EDI.
La gestion des rejets : un vrai dilemme
Conçue à l’origine pour traiter environ 2800 m3 par jour, la station d’épuration de Grantsville gère les eaux usées des quelque 10 000 habitants de cette ville située juste à l’ouest de Salt Lake City, Utah. Mais en 2009, la station fait face à de nombreux problèmes : elle n’arrive plus à respecter les normes établies par la ville en ce qui concerne les rejets d’ammoniaque, les matériaux en suspension et la DBO. D’après Ron Griffin, l’exploitant de la station, ces normes étaient si souvent dépassées qu’il lui fallait limiter les rejets six mois par an afin de limiter les infractions. « Il ne se passait pas 6 mois sans que nous n’ayons de problèmes, que ce soit l’ammoniaque ou notre DBO » dit Ron Griffin. « Je ne pouvais déverser les eaux traitées que 6 mois par an : trois mois de rejet, trois mois de pause, trois mois de rejet et ainsi de suite ».

Identification de la cause
Le problème a été localisé au niveau d’un aérateur de surface, dans le bassin de traitement primaire de la station. L’aérateur créait une zone aérobie sur une épaisseur d’environ 1,50 m en haut du bassin, maintenant une zone anaérobie sur le reste des 3 mètres de profondeur du bassin. Selon Ron Griffin, le process anaérobie était lent et peu efficace, et les sous-produits (hydrogène et soufre) généraient des odeurs. La station avait besoin d’un système plus efficace, permettant à la fois un rejet continu des effluents traités et un respect anticipé des futures normes d’élimination de l’ammoniaque. Deux options étaient disponibles : transformer les bassins non-aérés en bassins aérés, ou en construire de nouveaux, selon les normes imposées par l’Etat.

Choix d'une solution

Pour Ron Griffin, la réponse était évidente : « Il était bien plus économique d’utiliser les installations existantes en y ajoutant les [aérateurs]. » A la suite d’études complémentaires, Environmental Dynamics International (EDI) a proposé la solution IDEAL™ (Intermittently Decanted Extended Aeration Lagoon – bassin d’aération étendu à décantation intermittente). Le concept IDEAL repose sur un système d’aération en bassin qui traite les eaux usées brutes à l’aide d’un process de réaction discontinu. Le process IDEAL permet un apport continu d’eaux usées brutes, qui subissent ensuite une phase séquentielle de réaction d’aération/brassage, suivie d’une phase de repos. Pour finir, après décantation, l’eau est rejetée dans des bassins de polissage.

Après avoir retiré les aérateurs de surface existants du bassin primaire, les équipes de construction ont installé le système IDEAL. Pour mener à bien cette modernisation, elles ont utilisé le système d’aération par conduites latérales d’EDI incluant les assemblages FlexAir 88S accouplés à des diffuseurs fines bulles Magnum, ainsi qu’un rideau biologique BioReef™, 4 conduites de décantation de 610 mm de diamètre équipées de vannes à commande électrique et 3 surpresseurs turbo de 220 CV.

Au cours de la construction, les monteurs ont dû faire face à un défi de taille : une couche de boue de plus d’1,20 m d’épaisseur qui tapissait le fond des cellules. « Il nous a fallu lever une trentaine de blocs qui maintenaient en surface les anciens aérateurs, puis les éliminer afin de poser au fond les diffuseurs fines bulles ».



Un traitement amélioré

Le système a été mis en route en juillet 2010. Avec ce nouveau process, les eaux usées sont délestées des plus grosses particules dès leur entrée dans l’ouvrage. Elles sont dirigées ensuite vers la cellule primaire du système IDEAL. « Le système a de grosses pompes à air qui [aèrent] le bassin de bas en haut, transformant ainsi les 3 mètres de profondeur du bassin en une zone aérobie totale » comme le décrit Ron Griffin. Le process de traitement aérobie est beaucoup plus agressif et robuste. L’air étant injecté au fond du bassin, et non du haut vers le bas, le process est bien plus efficace. Les sous-produits étant constitués de dioxyde de carbone et de vapeur d’eau, plus aucune odeur n’est émise.

L’eau venant de la première cellule est ensuite décantée, traversant deux cellules partiellement brassées et une sans agitation. Elle est désinfectée à l’aide de rayons UV avant d’être déversée dans la zone de Blue Lakes, une petite réserve naturelle au nord de la station, et sert essentiellement à l’irrigation de pâtures.



Des résultats de qualité

Grâce à cette modernisation, les capacités de traitement de la station ont augmenté, dépassant les 5600 m3/jour. « Depuis cette modernisation, le taux d’ammoniaque ne dépasse plus 1 mg/l, et la DBO a disparu. J’obtiens littéralement des rapports négatifs 80% du temps sur les taux de DBO, de MES et d’ammoniaque, et même d’E. coli. L’eau est vraiment de très bonne qualité » dit Ron Griffin.



Etude de cas : ville de Miner, Missouri

EDI Lagoon Solutions aide une station d'épuration du Missouri à améliorer la qualité de ses effluents

Des effluents peu ragoutants

Miner, dans le Missouri, est une charmante communauté de 980 habitants située à mi-chemin entre Saint-Louis et Memphis, Tennessee. En 2012, sa station d'épuration, construite 20 ans plus tôt, commença à subir un certain nombre de problèmes techniques. Le bassin d'aération de la ville, composé de trois cellules et d'une capacité totale d'un peu plus de 1100 m3 par jour, connaissait des taux de solides en suspension trop élevés. Ses concentrations en ammoniaque et en azote dépassaient les objectifs. Marvin Hatton, chef opérateur de la station, explique que "quelque chose ne fonctionnait pas à la station". Miner devait améliorer la qualité de ses effluents si elle voulait se mettre en conformité avec les règles édictées par le Département des ressources naturelles du Missouri (DNR) et l'Agence américaine de protection de l’environnement (EPA). L'équipe de la station, en collaboration avec l'ingénieur de la ville de Miner, Norman Lambert, a décidé qu'il était temps de modernisation entièrement la station. Elle fit appel à EDI pour évaluer la situation et mettre en œuvre un plan de réhabilitation. Il fut ainsi décidé de remplacer la vieille station par une toute neuve.

Selon Marvin Hatton, "moderniser la vieille station aurait coûté le même prix qu'en construire une neuve. Pour être honnête, il était vraiment temps de moderniser la station".

(Plus) Petit mais costaud
Norman Lambert a donc choisi EDI pour construire une nouvelle station d'épuration à Miner. EDI a proposé la solution IDEAL™ (Intermittently Decanted Extended Aeration Lagoon – bassin d’aération étendu à décantation intermittente), qui s'est concentrée sur l'élimination des solides, de la demande en oxygène et de l'ammoniaque des eaux usées de la ville. IDEAL est capable de fournir une nitrification intégrale tout en éliminant la majorité de l'azote total grâce à la dénitrification. Le procédé IDEAL dans son ensemble utilise deux bassins ; le process IDEAL en lui-même procède à un traitement avancé, suivi par un bassin de brassage partiel avec zone de décantation pour le stockage des boues et la séparation des solides, le tout réduisant la taille de la station de Miner tout en augmentant son rendement et son efficacité. Le procédé IDEAL aère les eaux usées entrantes pendant 2 heures, afin d'éliminer la DBO et de lancer la nitrification, pour ensuite entrer dans une phase de sédimentation anoxique puis de décantation (une heure chacune) qui permettent la dénitrification, la rétention de la biomasse et le rejet de l'eau claire. Le surnageant et les boues résiduelle stabilisées sont partiellement brassées dans le second bassin, afin de maintenir un niveau d'oxygène suffisant à la digestion des solides et d'empêcher un rebond du taux d'ammoniaque. Une petite partie du second bassin est une zone calme, où les solides qui n'auraient pas été piégés dans la zone de brassage mixte peuvent sédimenter, permettant à l'eau claire d'être évacuée et d'être désinfectée par rayons UV. Au final, l'eau ainsi traitée est déversée dans le fossé de North Cut.


"C'est une belle petite station" nous dit Marvin Hatton. "Nos chiffres sont vraiment bons, je le répète : vraiment bons".

Améliorations majeures

Une fois la construction de la station équipée du procédé IDEAL achevée en novembre 2012, Marvin Hatton a déclaré que les représentants d'EDI avaient passé une semaine à former son équipe sur les nouveaux équipements et procédés.

Un effort commun entre la ville de Miner et EDI a permis d'évaluer l'efficacité de la station pendant l'hiver record de 2013/2014. Hatton et son équipe ont collecté des échantillons composites des eaux entrantes et sortantes deux fois par semaine, tout en surveillant les températures du système IDEAL. Ces échantillons ont ensuite été envoyés au laboratoire Environmental Analysis South de Jackson, Missouri, où les taux de solides en suspension, d'ammoniaque, de DBO, de nitrates, de nitrites et d'azote totaux ont été testés. Toutes les analyses concernant les nutriments des eaux entrantes et sortantes se sont révélées favorables. Les niveaux d'ammoniaque, par exemple, étaient en moyenne de 27 mg/l dans les eaux usées entrant dans la station, pour retomber à 0,05 mg/l en sortie de station. Pas un seul échantillon n'a franchi le seuil de détection de la méthode, même quand les températures n'excédaient pas 3°C dans le système IDEAL. De même, la DBO a chuté de 230 mg/l à 4,5 mg/l et les solides en suspension de 104 à 5,3 mg/l. L'azote total a baissé de 66%, passant de 32 à 11 mg/l.

D'après Marvin Hatton, une visite des représentants du Département des ressources naturelles du Missouri, pendant laquelle des échantillons ont également été prélevés et testés, s'est conclue par des retours enthousiastes. Selon lui, c'est grâce au procédé IDEAL, plus efficace et au rendement optimal, que la qualité de l'eau s'est améliorée. De plus, cette installation a permis à la station de Miner de satisfaire aux exigences réglementaires du Département des ressources naturelles du Missouri.



Partenariat Continu
Marvin Hatton ajoute que le système IDEAL a été facile à installer, que ses besoins en maintenance sont faibles, le tout avec des résultats satisfaisants. Cependant, afin d'assurer l'entretien futur de son nouveau système de traitement des eaux usées, la ville de Miner envisage de signer un contrat de maintenance avec EDI. Le conseil municipal de la ville devrait ainsi voter en ce sens, et au cas où ce contrat venait à être mis en application, c'est avec plaisir que Marvin Hatton accueillerait les équipes d'assistance d'EDI.

"Au moindre problème, je peux les appeler, et ils font un premier diagnostic par téléphone. Si ça ne suffit pas, ils viennent, Ils se sont vraiment bien occupés de nous",