Le pompage et l’aération constituent généralement les principaux postes de consommation d’énergie dans une station d’épuration des eaux usées, et les soufflantes d’aération sont essentiellement des compresseurs d’air à basse pression et à haut débit, selon un rapport de l’EPA (Agence américaine de protection de l’environnement) datant de 2010. La société Ultra Controlo assure la distribution et le service après-vente des soufflantes à canal latéral Elmo Rietschle et des pompes linéaires Thomas, que leurs fabricants recommandent pour l’aération des réservoirs d’eau et des eaux usées, et fournit l’unité d’oxygénation VSA d’ ULTRAOX , dont la fiche technique mentionne les stations d’épuration des eaux usées.
L'EPA américaine (2010), le ministère américain de l'Énergie (2016), la Water Research Foundation (2022) et un brevet américain de 2016 décrivent ces utilisations dans les stations d'épuration et les réseaux d'assainissement.
Les ventilateurs acheminent l'air par les conduites vers les diffuseurs ; l'entrée est généralement équipée de filtres qui protègent les ventilateurs et les diffuseurs contre les particules en suspension dans l'air (US EPA).
Les pompes fournissent la hauteur manométrique, acheminent les débits, les matières solides et les effluents, et font circuler les eaux usées dans le réseau de collecte ; dans de nombreux cas, le pompage est la deuxième activité la plus gourmande en énergie après l'aération (US EPA).
Concevoir et exploiter un système d'aération de manière à l'adapter au mieux à la demande réelle en oxygène permet de réaliser des économies d'énergie ; les diffuseurs à pores fins offrent le meilleur rendement de transfert (US EPA).
Un taux de transfert d'oxygène élevé et un taux d'oxydation biologique plus important, permettant d'utiliser des bioréacteurs nettement plus petits ; une solution intéressante pour certaines eaux usées industrielles présentant une DBO soluble élevée (Water Research Foundation).
La dissolution d'oxygène dans les eaux usées empêche l'apparition de conditions anaérobies dans lesquelles les bactéries présentes dans les égouts forment des composés soufrés à l'origine des odeurs et de la corrosion (brevet américain n° 9 340 438).
Le ministère américain de l'Énergie cite les filtres sous vide et le transport comme exemples d'utilisation de l'air comprimé dans le traitement des eaux usées.
Sources : US EPA, « Évaluation des mesures d’économie d’énergie pour les stations d’épuration des eaux usées », EPA 832-R-10-005 (2010) ; US DOE et Compressed Air Challenge, « Améliorer les performances des systèmes d’air comprimé » (2016), tableau 1.2 ; Water Research Foundation, fiche d’information WRF 4973 (2022) ; brevet américain n° 9 340 438 B2 (2016), contexte.
La Water Research Foundation (2022) ainsi qu’une présentation de formation organisée en 2021 par le Laboratoire national d’Oak Ridge décrivent les boues activées à l’oxygène de haute pureté (HPO).
Convient particulièrement à certains effluents industriels présentant une DBO soluble élevée ou une forte teneur en composés organiques volatils qui nécessitent un confinement, lorsque l'encombrement doit être réduit et qu'il n'est pas nécessaire d'éliminer les nutriments.
Source : fiche d'information WRF 4973 (2022).
Le CO₂ s'accumule dans l'espace de tête fermé et fait baisser le pH, ce qui ralentit la croissance des bactéries nitrifiantes ; très peu d'installations HPO éliminent les nutriments, et la production d'oxygène nécessite des opérateurs hautement qualifiés.
Source : fiche d'information WRF 4973 (2022).
Oxygène liquide acheminé par camion ou produit sur site par un procédé PSA, VPSA ou un système cryogénique ; l'oxygène est ajouté à un débit 2 à 3 fois supérieur à celui des procédés conventionnels.
Source : L. W. Moore, série de formations de l'ORNL (2021).
ULTRAOX Le VSA fournit entre 75 % et 95 % d'oxygène à 50 kPa ; sa fiche technique mentionne les stations d'épuration des eaux usées et la réduction du H₂S. Sources : WRF (2022) ; Oak Ridge National Laboratory (2021) ; ULTRAOX fiche technique du VSA.
Le rapport de l'EPA de 2010 reprend ces fourchettes tirées du WEF (2009) ainsi que du WEF et de l'ASCE (2010).
| Type | Débit et pression types | Extraits du rapport de l'EPA |
|---|---|---|
| Déplacement positif | 5 à 50 000 scfm, 1 à 14 psig | Volume d'air fixe par tour de l'arbre ; faible coût d'investissement ; difficile à faire fonctionner à débit variable sans variateur de fréquence, peut être bruyant, nécessite davantage d'entretien, généralement le moins économe en énergie |
| Centrifuge, à plusieurs étages | 500 à 30 000 scfm, 4 à 14 psig | Peut offrir un meilleur rendement énergétique que les systèmes à déplacement positif ; le rendement diminue à mesure que le rapport de régulation augmente |
| Centrifuge, à un étage, à engrenages intégrés | 500 à 70 000 scfm, 4 à 24 psig | Permet de maintenir un bon rendement même à faible charge ; coût d'investissement plus élevé |
| Centrifuge, à un étage, sans engrenages (turbocompresseur à grande vitesse) | 400 à 10 000 scfm, 4 à 35 psig | Faible encombrement ; efficace pour les faibles débits d'air ; décrite en 2010 comme une nouvelle technologie pour laquelle l'expérience était encore limitée |
Équipements associés à l'aération et au traitement des eaux usées, tels que présentés dans le catalogue « Industrial 2026 » d'Ultra Controlo , par les fabricants partenaires et dans la fiche technique VSA de ULTRAOX .
Débit pouvant atteindre 3 000 m³/h ; Elmo Rietschle cite notamment parmi ses applications l'aération et la ventilation des réservoirs d'eau ainsi que l'aération industrielle.
Elmo RietschleDes pompes à membrane linéaires compactes fonctionnant sans lubrification à l'huile ; Thomas cite notamment l'aération des eaux usées et le traitement des eaux grises parmi leurs applications.
Thomas75 % à 95 % d'oxygène à 50 kPa, sur châssis ou en conteneur ; la fiche technique mentionne les stations d'épuration des eaux usées et les procédés de réduction du sulfure d'hydrogène (H₂S).
ULTRAOXSources : catalogue « Industrial 2026 » d'Ultra Controlo , p. 11 et 15 ; Elmo Rietschle, soufflantes à canal latéral (elmorietschle.com) ; Thomas, pompes linéaires (thomaspumps.com) ; fiche technique VSA d'ULTRAOX , p. 2 et 3.
Ultra Controlo est un fabricant portugais de systèmes d'air comprimé, de vide et de gaz techniques, fort de 40 ans d'expérience. Nous concevons, assemblons et testons nos propres compresseurs, sécheurs et colonnes à charbon au Portugal, et assurons la distribution et le service après-vente de cinq marques partenaires.
ULTRASCREW compresseurs, sécheurs ULTRASEC et ULTRADRY, et tours à charbon actif ULTRAK.
Gardner Denver, Elmo Rietschle, Thomas, Speck Pumpen (Circutec) et Speck Triplex.
Maintenance préventive et corrective, pièces de rechange d'origine et assistance d'urgence, assurées par notre propre équipe.
Source : Catalogue « Industrial 2026 » d'Ultra Controlo , pp. 3, 10, 16, 17 et 22.
Un rapport de l'EPA (Agence américaine de protection de l'environnement) datant de 2010, qui cite le WEF, estime que l'aération représente entre 25 % et 60 % de la consommation énergétique totale des stations d'épuration, et précise que le pompage arrive souvent en deuxième position, juste après l'aération.
Le rapport de l'EPA américaine de 2010 décrit les soufflantes à déplacement positif comme étant généralement les moins efficaces sur le plan énergétique et difficiles à faire fonctionner à débit variable sans variateur de fréquence, et indique que les soufflantes centrifuges peuvent être plus efficaces sur le plan énergétique.
La Water Research Foundation (2022) explique que le CO₂ s'accumule dans l'espace de tête fermé et fait baisser le pH à une valeur comprise entre 6,0 et 6,5, ce qui réduit les taux de croissance des bactéries nitrifiantes.
Le guide de référence du ministère américain de l'Énergie (2016) mentionne que le barbotage, l'aération ou l'oxygénation d'un liquide à l'aide d'air comprimé font partie des utilisations potentiellement inappropriées de l'air comprimé, et propose comme alternatives les soufflantes à basse pression et les mélangeurs.
La fiche technique du VSA d'ULTRAOX mentionne, parmi ses applications, les stations d'épuration des eaux usées et les procédés de réduction du sulfure d'hydrogène (H₂S). L'installation fournit de l'oxygène à une concentration comprise entre 75 % et 95 % à 50 kPa, avec un surpresseur disponible sur demande pour des pressions plus élevées.
Le débit, les bassins d'aération et les diffuseurs, les soufflantes que vous utilisez aujourd'hui ou l'oxygène que vous achetez. Nous vous proposons l'équipement le mieux adapté.
