Optimiser le contrôle et la performance des bassins d’aération dans le contexte du traitement des eaux usées

Badger Meter aide les exploitants à changer cette dynamique grâce à une gamme complète de capteurs destinés à la mesure de l’oxygène dissous (OD), des matières en suspension totales (MST), du potentiel d’oxydoréduction (rH), du pH, d’indicateurs biologiques comme la demande biochimique en oxygène (DBO) et la demande chimique d’oxygène (DCO), et des nutriments, dont l’ammoniac et les nitrates. Badger Meter leur donne accès en temps réel à des données sur la performance d’un bassin d’aération ou de l’élimination des nutriments, ce qui permet un contrôle plus précis, une réduction de la consommation d’énergie et une plus grande fiabilité globale.

Pourquoi l’oxygène dissous seul ne suffit pas

Le taux d’oxygène dissous (OD) indique la quantité d’oxygène présente dans le bassin, mais ne renseigne pas sur la charge en ammoniac ni sur la charge organique entrant dans le processus. En présence de conditions d’affluent variables, un contrôle basé uniquement sur l’OD entraîne souvent une suraération, un gaspillage d’énergie et une élimination instable des nutriments. La surveillance de l’ammonium et de la charge organique permet d’ajuster l’aération en fonction du besoin réel de traitement plutôt que d’un seuil fixe d’oxygène.

Surveillance optique avancée: pour une visibilité en temps réel

Les technologies de capteurs optiques utilisées dans des instruments comme le spectro::lyser et le nitro::lyser permettent aux installations de mesurer en continu des paramètres comme la DBO, la DCO, les nitrates et les MST. Habituellement, ces résultats ne peuvent être obtenus qu’après des analyses en laboratoire qui demandent plusieurs jours. Ces mesures offrent aux exploitants une visibilité constante de la charge organique, de la concentration de matières solides et des conditions en nutriments à l’entrée de la station.

« Plutôt que d’attendre cinq jours pour un résultat de test DBO-5, il est possible de savoir instantanément ce qui entre dans la station », explique Brody Lauer, architecte de solutions pour Badger Meter. « Les exploitants peuvent donc adopter une approche proactive plutôt que réactive. »

Mesures clés pour le contrôle des bassins d’aération

La surveillance en temps réel de la charge organique est particulièrement intéressante lorsqu’elle est jumelée aux données de capteurs installés à l’intérieur du bassin, notamment pour les paramètres suivants :

Combinées, ces technologies offrent aux exploitants une vision complète des conditions des bassins d’aération, y compris des zones aérobies, anoxiques et anaérobies, leur permettant d’optimiser le processus de traitement des eaux usées.

L’utilisation combinée de ces mesures permet de s’affranchir des seuils fixes d’oxygène dissous pour adopter un contrôle de l’aération basé sur les conditions de charge réelles à l’affluent et au sein du bassin. Cette approche basée sur les données rend possible la régulation de l’aération en fonction de la concentration d’ammoniac et l’adoption de stratégies avancées de modulation des soufflantes en fonction de la charge, entraînant une réduction notable de la consommation d’énergie tout en stabilisant l’élimination des nutriments.

La fiabilité et la précision, conçues pour les eaux usées

Des capteurs optiques sont conçus spécialement pour des emplacements précis des stations de traitement des eaux usées, à l’affluent, à l’effluent ou dans les bassins d’aération. Le spectro::lyser V3 et le nitro::lyser V3 permettent de mesurer en continu plusieurs paramètres à l’aide d’un seul capteur. Pour faciliter l’étalonnage et l’entretien, ils sont fournis avec des courbes d’étalonnage prédéfinies ainsi que divers dispositifs visant à maintenir la propreté de la cellule de mesure. Des mécanismes d’autonettoyage, notamment le nettoyage par jet d’air et les balais de nettoyage mécaniques, contribuent à réduire l’encrassement et à prolonger considérablement les intervalles d’entretien.

L’innovation en évolution: vers la régulation de l’aération en fonction de la concentration d’ammoniac

Au cours des dernières années, le passage d’une régulation de l’aération en fonction uniquement de l’oxygène dissous à une régulation de l’aération en fonction de la concentration d’ammoniac a représenté l’une des avancées majeures en matière d’optimisation du traitement biologique. L’association entre des analyseurs de nutriments et une surveillance optique des charges et des capteurs de clarificateurs secondaires a permis d’adopter une approche plus globale, ce qui a donné aux exploitants la capacité d’ajuster leur processus avec précision.

Les soufflantes d’aération représentent souvent la plus grande part de la consommation électrique d’une station de traitement. Cette stratégie de surveillance améliorée permet aux exploitants de passer d’un fonctionnement à vitesse constante ou basé uniquement sur l’OD à une exploitation plus avancée des soufflantes, fondée sur la charge réelle.

L’ammo::lyser Pro se démarque particulièrement dans ces applications. Il est compact, modulaire et conçu pour permettre le remplacement d’électrodes individuelles (ammonium, pH, potassium, nitrate ou compensation au chlorure) sans changer la tête complète du capteur.

Les capteurs d’oxygène dissous fluorescents offrent une grande précision, même en conditions de faible oxygénation, ce qui appuie un contrôle fiable de l’aération et de l’élimination des nutriments, y compris en zones anoxiques. Plutôt que de maintenir un niveau d’oxygène statique, les exploitants peuvent utiliser la concentration d’ammonium, qui est mesurée en continu par l’ammo::lyser, pour ajuster l’apport d’air selon l’évolution de la charge. À mesure que la concentration d’ammoniac à l’entrée augmente ou diminue, les soufflantes réagissent en temps réel afin d’optimiser l’efficacité énergétique.

Ces gains ne sont pas hypothétiques. L’un de nos clients des États-Unis en témoigne : « En passant d’une exploitation typique à 2 mg/L d’oxygène dissous à une régulation de l’aération en fonction de la concentration d’ammoniac, notre service public a réalisé des économies de 16 % sur une facture mensuelle de 65 000 $. »

Un processus entièrement connecté

Les bassins d’aération ne fonctionnent pas en silo : le débit des boues activées de retour, la performance des clarificateurs et la charge en amont influencent toutes les conditions biologiques. Les installations peuvent connecter plusieurs capteurs situés à différents points du processus à un seul transmetteur, puis acheminer ces données vers le SCADA pour un contrôle global et intégré.

En intégrant la surveillance du voile de boues, l’EchoSmart fournit des mesures en temps réel de l’épaisseur et du volume des boues accumulées au fond des bassins, des données sur les matières solides en suspension dans la liqueur mixte, ainsi que des tendances de charge de l’affluent. Les exploitants bénéficient ainsi d’une visibilité opérationnelle complète, ce qui améliore l’efficacité tout en réduisant le risque de perturbations causées par des rejets industriels ou des chocs de charge.

Une approche qui révolutionne l’optimisation de l’aération

En combinant surveillance de la charge biologique, détection des nutriments, mesure de l’oxygène dissous et retours des clarificateurs, les exploitants passent d’une approche réactive du contrôle de l’aération à une approche prédictive, fondée sur la charge. Ils peuvent ainsi profiter d’un traitement plus stable tout en réduisant de manière importante la consommation d’énergie.