La ville commerçante historique de Sudbury dans le Suffolk, dans le Sud-Est de l’Angleterre, est traitée par Anglian Water, la plus grande entreprise de traitement et de recyclage de l’eau en Angleterre et au Pays de Galles par zone géographique, approvisionnant près de sept millions de personnes. Les installations de traitement des eaux de la ville traitent une population équivalente à 20 000 habitants, correspondant à un débit d’eaux usées d’environ 150 litres par seconde.

Bien qu’il s’agisse en grande partie d’eaux usées domestiques, la station reçoit également les eaux usées des fosses septiques des villages environnants qui ne sont pas raccordés au réseau d’égouts principal, ainsi que les effluents d’industries agroalimentaires.

Le procédé de traitement de l’usine est conventionnel et comprend :

• Le tamisage et le dessablage du flux entrant
• La décantation primaire dans deux réservoirs radiaux (dosage du sulfate ferrique à l’entrée)
• La filtration biologique
• La filtration tertiaire (pour respecter les normes strictes en matière d’ammoniac)
• La décantation finale (humus)

Les défis de la forte variabilité de la charge et de la concentration des déchets importés

Edwin Smith, ingénieur en optimisation énergétique chez Anglia Water, décrit les défis uniques auxquels est confrontée la station de Sudbury : « Le site doit faire face à une charge extrêmement variable, en particulier en été, lorsque les débits peuvent être très faibles et les concentrations d’eaux usées très élevées. Cela signifie que lorsque les stations de pompage de la ville commencent à évacuer, nous pouvons être confrontés à d’important volumes d’eaux usées concentrées, parfois très septiques, en peu de temps. Si l’on ajoute à cela les déchets septiques importés, qui sont livrés en grandes quantités par camion-citerne au lieu de s’écouler en douceur via le réseau d’égouts, il peut être difficile de tamponner la charge pour s’assurer que ces pics d’eaux usées à haute concentration n’affectent pas la qualité de l’eau. »

Du dosage manuel brut au dosage automatisé intelligent

La station de Sudbury s’appuyait sur un système manuel pour doser le sulfate ferrique, un coagulant utilisé pour éliminer le phosphore des eaux usées, à l’entrée de l’étape de décantation primaire du processus de traitement. « Sudbury a été l’un des premiers sites à avoir installé un dosage », explique M.Smith. « Le dosage était contrôlé par un système rudimentaire à commande manuelle qui ne nous permettait pas de faire grand-chose de plus que d’arrêter le processus de dosage pendant les heures de nuit à l’aide d’une minuterie électrique. »

Dans le cadre de sa quête pour offrir des solutions meilleures, plus efficaces et plus économiques à ses clients et à l’environnement, Anglian Water gère le Water Innovation Network (WIN) en collaboration avec l’organisation à but non lucratif Allia. Grâce au WIN, l’entreprise se connecte et s’engage avec des organisations et des personnes qui peuvent offrir des solutions potentielles à ses défis commerciaux.

Toute optimisation que nous pouvons apporter au processus de dosage se traduit par une économie énorme pour nous en termes de coûts et d’empreinte carbone.

« Nous subissons une pression énorme pour contrôler le dosage et les coûts des produits de traitement. « Le sulfate ferrique est un réactif coûteux et peu de sites le fabriquent au Royaume-Uni, ce qui signifie que la disponibilité peut également être un défi », explique M.Smith. « Toute optimisation que nous pouvons apporter au processus de dosage se traduit par une économie considérable pour nous en termes de coût et d’empreinte carbone. »

Edwin Jonker, spécialiste commercial, traitement avancé de l’eau chez Kemira, reprend l’histoire : « Au printemps 2020, nous avons soumis la solution KemConnect^TM P à l’évaluation via le WIN, qui donne accès aux experts d’Anglian Water. Après avoir présenté la solution et ses avantages potentiels à l’équipe d’évaluation lors d’une réunion à distance, ils ont décidé de la mettre en application à la station de Sudbury, qui est la station dont le flux d’eaux usées est le plus difficile à gérer. »

L’algorithme KemConnect^TM P dose la quantité exacte de coagulants requise pour l’élimination chimique du phosphate, même dans des conditions changeantes. La plateforme KemConnect^TM permet une conformité des rejets d’eau 24h/24 et 7j/7 et contribue à la protection de l’environnement au meilleur coût total d’exploitation.

La solution prête à l’emploi donne des résultats prometteurs

Dans le cadre du projet pilote de Sudbury, tous les équipements et matériaux nécessaires à KemConnect^TM P ont été livrés sur le site dans une unité mobile compacte pour une installation prête à l’emploi. Avant l’installation de la solution, le site dosait le sulfate ferrique à un niveau fixe de 21 kg/heure afin de faire face à la charge très variable des eaux usées entrantes.

Nous dosons beaucoup moins de produits chimiques qu’avant, mais nous obtenons un niveau de phosphate bien inférieur dans le processus. Cela est dû au fait que nous ne dosons que la quantité nécessaire en fonction de la charge entrante.

« Les résultats du test ont été extrêmement positifs », déclare M.Smith. « Nous dosons beaucoup moins de produits de traitement qu’avant, et nous obtenons un niveau de phosphate bien inférieur. Cela est dû au fait que nous ne dosons que la quantité nécessaire en fonction de la charge entrante. »

La consommation de sulfate ferrique de Sudbury a diminué d’environ 15 % grâce à l’introduction du dosage intelligent basé sur les données rendu possible par KemConnect^TM P. « Auparavant, nous surdosions lorsque ce n’était pas nécessaire et sous-dosions aux heures de pointe, mais avec KemConnect^TM P, nous pouvons réagir immédiatement aux variations de charge. Nous avons des niveaux de phosphate bien meilleurs et bien plus stables dans les phases inférieures du processus et nous réalisons de grosses économies sur la quantité de sulfate ferrique que nous dosons », conclut M.Smith.

En plus des niveaux de phosphate plus faibles, après l’introduction de KemConnect^TM P, les niveaux d’ammonium dans l’effluent final de Sudbury ont également diminué, passant de 2,3 mg/l à 1,2 mg/l. Cela indique que les performances de l’étape de traitement biologique de la station se sont également améliorées.

D’autres sites à venir pour Anglian Water ?

Après le résultat très positif de l’essai à Sudbury, on espère qu’Anglian Water envisagera de piloter KemConnect^TM P pour des essais dans certaines de ses autres usines de traitement. Le site est actuellement autorisé à atteindre une concentration de phosphate de 2,0 mg/l, mais cette limite sera ramenée à 0,8 mg/l au cours de la prochaine période du plan de gestion des actifs (PGA). « Grâce à KemConnect^TM P, le site de Sudbury a prouvé qu’il était en mesure d’obtenir cette nouvelle concentration plus stricte. Le résultat du test sera discuté et évalué par l’équipe d’innovation, qui discutera ensuite avec d’autres sites de l’essai de KemConnect^TM P comme solution possible pour le contrôle du phosphate », explique Stewart Measures de Kemira, responsable de compte pour Anglian Water. « En raison de ses charges très variables et souvent concentrées, le site de Sudbury est une excellente vitrine pour les possibilités offertes par KemConnect^TM P. Lors de mes conversations avec Edwin chez Anglian Water, il a fait remarquer que si cela fonctionne là-bas, cela fonctionnera partout, ce qui résume parfaitement la technologie pour moi ! »