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États-Unis : la station de traitement des eaux usées O’Brien teste une technologie permettant de réduire ses coûts énergétiques

Le Metropolitan Water Reclamation District (MWRD) du Grand Chicago est pionnier dans le développement et l’adoption de technologies innovantes permettant de gérer et de traiter les eaux usées depuis plus de 100 ans. MWRD, qui est l’une des plus grandes stations d’épuration des États-Unis, s’est fixé l’objectif ambitieux de devenir le premier site de traitement des eaux usées neutre en énergie d’ici à 2023. Il s’est tourné vers SUEZ pour tester une solution innovante.

La mission

Aider le MWRD à devenir neutre en énergie

Afin de trouver une solution permettant de respecter les nouvelles normes en matière d’élimination du phosphore, le Metropolitan Water Reclamation District du Grand Chicago s’est fixé l’objectif de devenir le premier site de traitement des eaux usées neutre en énergie d’ici à 2023 tout en préservant la qualité de l'eau.

 

La neutralité énergétique est la capacité à réduire la consommation d’énergie tout en augmentant la production d’énergie, au point qu'une installation produit autant voire plus d’énergie qu’elle n’en consomme. Ce concept revêt de plus en plus d’importance puisque le traitement des eaux et des eaux usées représente 35 % du budget énergétique d'une municipalité.

 

Pour atteindre ses objectifs, le MWRD a demandé à SUEZ de lui fournir une solution répondant à des exigences de qualité de l'eau plus strictes, tout en réduisant la consommation d’énergie.

1,3
million
Nombre de personnes desservies par l’installation
35
%
Budget énergétique d’une municipalité consacré au traitement des eaux et des eaux usées
Notre solution

Améliorer les performances de traitement et réduire les dépenses énergétiques

Pour atteindre ses objectifs, MWRD a demandé à SUEZ de lui fournir une solution répondant à des exigences de qualité de l'eau plus strictes dans l’installation existante tout en réduisant la consommation d’énergie.

Mise en œuvre d'une solution innovante

MWRD a décidé de démontrer une nouvelle technologie innovante de réacteur à membrane biofilm aéré (MABR) dans l’usine de recyclage de l’eau O’Brien (OWRP) pour prouver que celle-ci fonctionne - une première étape importante avant que MWRD envisage d’installer la technologie dans une installation industrielle.

 

Une cassette ZeeLung à grande échelle a été déployée en juin 2015 pour une durée d'un an. La capacité nominale de l’équipement de démonstration est de 0,023 m3 par jour. Le projet vise à déterminer et optimiser le taux de nitrification, l’apport en oxygène et l’efficacité du système d’aération de la technologie MABR.

 

Les résultats de ces travaux serviront à prévoir la conception et le rendement d’une configuration à grande échelle.

Fonctionnement de la technologie MABR

Le procédé MABR utilise une membrane de transfert de gaz apportant de l’oxygène à un biofilm qui se développe à la surface de la membrane ZeeLung. Cette technologie est évaluée pour déterminer s’il est possible d’augmenter la capacité de traitement existante en effectuant la nitrification dans un volume de réservoir plus petit que celui qui est nécessaire pour un traitement classique et d’accroître réellement la capacité de l’usine de traitement existante afin d’améliorer le procédé d’élimination biologique du phosphore et de respecter les futures limites de phosphore autorisées dans les effluents sans avoir à construire d’infrastructure supplémentaire.

 

Le procédé MABR présente également l’avantage d’améliorer le rendement d’élimination des solides en suspension (TSS) et de l’ammoniac dans des conditions de stress (en particulier pendant les périodes de débit de pointe ou de pics de froid), ainsi qu’un potentiel important de réduction de la consommation d’énergie requise pour l’aération (jusqu’à 40 % par rapport au procédé de traitement classique utilisé actuellement).

Les avantages
membranes ZeeLung

La modélisation a montré qu’à grande échelle, ZeeLung peut aider MWRD à améliorer le rendement de l'usine O’Brien dans des conditions de stress, surtout pendant les pics de froid.


Voici les autres avantages que la technologie ZeeLung MABR apporte au Metropolitan Water Reclamation District :

  • Simplicité : les membranes ZeeLung sont installées directement dans les réservoirs de bioréacteur existants, ce qui réduit l'impact sur l'hydraulique et l'exploitation de l'installation. La solution MABR évite d’avoir à construire de nouveaux réservoirs en béton pour ajouter le coagulant nécessaire à l’élimination chimique du phosphore.
  • Empreinte réduite : l'élimination des nutriments et l'extension de capacité dans les volumes de bioréacteur existants suppriment le besoin de construire de nouveaux réservoirs de bioréacteur. Compte tenu des contraintes d’espace du site OWRP et de considérations financières, MWRD préfère améliorer les performances de traitement de son installation existante.
  • Faible consommation d’énergie : l'oxygène est fourni à un taux quatre fois supérieur à l'aération par fines bulles, ce qui permet de réaliser d’importantes économies d’énergie. Étant donné qu’OWRP traite près de 1,14 million de m3 d’eaux usées par jour, et jusqu’à 2,05 millions de m3 par jour par temps de pluie et pendant les périodes de pointe, réduire la consommation d’énergie a un impact significatif, notamment en termes d’économies. Réduire la consommation d’électricité présente également l’avantage de réduire les gaz à effet de serre émis lors de la production de cette électricité.
  • Élimination des nutriments : l'augmentation de la biomasse par l'ajout d'un système de culture libre intensifie l'élimination des nutriments dans le réservoir existant. La mise en œuvre du procédé d’élimination biologique du phosphore permet à MWRD d’économiser l’argent qui aurait été dépensé dans l’approvisionnement en coagulant et le traitement des solides exigés par le traitement chimique.
40
%
Économies d'énergie potentielles

Pour voir une vidéo sur le projet de démonstration de la technologie ZeeLung par le MABR Metropolitan Water Reclamation District du Grand Chicago, cliquez ici.

 

Pour en savoir plus sur les membranes ZeeLung MABR, rendez-vous sur notre site internet Water Technologies & Solutions.

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