Le pompage et l'aération constituent généralement les principaux postes de consommation d'énergie d'une station d'épuration des eaux usées (STEP), et les soufflantes d'aération sont, pour l'essentiel, des compresseurs d'air à basse pression et à grand débit, selon un rapport de 2010 de l'EPA américaine. 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 les fabricants recommandent pour l’aération des bassins d’eau et des égouts, et fournit la centrale à oxygène ULTRAOX VSA, dont la fiche technique mentionne les stations d’épuration des eaux usées.
L'EPA des États-Unis (2010), le Département 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 des conduites jusqu'aux diffuseurs ; l'entrée est généralement équipée de filtres qui protègent les ventilateurs et les diffuseurs contre les particules en suspension dans l'air (EPA des États-Unis).
Les pompes assurent la hauteur manométrique, acheminent les débits, les matières solides et les effluents, et font circuler les eaux usées dans le réseau d'assainissement ; dans de nombreux cas, le pompage arrive en deuxième position après l'aération en termes de consommation d'énergie (EPA des États-Unis).
Concevoir et exploiter le système d'aération de manière à ce qu'il corresponde, autant que possible, à la consommation réelle d'oxygène permet d'économiser de l'énergie ; les diffuseurs à pores fins offrent le meilleur rendement de transfert (EPA des États-Unis).
Un taux de transfert d'oxygène élevé et un taux d'oxydation biologique plus important, qui peuvent permettre d'utiliser des bioréacteurs nettement plus petits ; cela présente un intérêt pour certaines eaux usées industrielles présentant une DBO soluble élevée (Water Research Foundation).
La dissolution de l'oxygène dans les eaux usées empêche l'apparition de conditions anaérobies dans lesquelles les bactéries présentes dans le collecteur forment des composés soufrés à l'origine des odeurs et de la corrosion (brevet américain n° 9 340 438).
Le Département américain de l'Énergie cite les filtres sous vide et le transport parmi les exemples d'utilisation de l'air comprimé dans le traitement des eaux usées.
Sources : EPA des États-Unis, « Évaluation des mesures d’économie d’énergie pour les stations d’épuration des eaux usées », EPA 832-R-10-005 (2010) ; Département américain de l'Énergie (DOE) et Compressed Air Challenge, « Improving Compressed Air System Performance » (2016), tableau 1.2 ; Water Research Foundation, fiche d'information WRF 4973 (2022) ; brevet américain n° 9 340 438 B2 (2016), antécédents.
Un document de la Water Research Foundation (2022) et une présentation de formation de 2021 organisée par le Laboratoire national d'Oak Ridge décrivent les boues activées à l'oxygène de haute pureté (HPO).
Cette solution est adaptée à certains effluents industriels présentant une DBO soluble élevée ou contenant des composés organiques volatils nécessitant un confinement, lorsqu'une faible superficie d'implantation est requise 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 libre fermé et fait baisser le pH, ce qui ralentit la croissance des bactéries nitrifiantes ; très peu de stations HPO éliminent les nutriments, et la production d'oxygène nécessite des opérateurs dotés de compétences spécifiques.
Source : fiche d'information WRF 4973 (2022).
Oxygène liquide livré par camion, ou produit sur place par un système 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 formation de l'ORNL (2021).
Sur ULTRAOX , le VSA fournit de l'oxygène à une concentration comprise entre 75 % et 95 % à une pression de 50 kPa ; sa fiche technique mentionne notamment les stations d'épuration des eaux usées et la réduction du H₂S. Sources : WRF (2022) ; Oak Ridge National Laboratory (2021) ; fiche technique ULTRAOX VSA.
Le rapport de l'EPA de 2010 reprend ces fourchettes issues du WEF (2009) et du WEF et de l'ASCE (2010).
| Tipo | Symptômes et pression caractéristiques | Notes relatives au 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 avec un débit variable sans variateur de fréquence (VFD) ; 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 | Il peut être plus économe en énergie que le type à déplacement positif ; son rendement diminue lorsque le débit baisse. |
| Centrifuge, à un étage, avec engrenage intégré | 500 à 70 000 scfm, 4 à 24 psig | Permet de conserver un bon rendement malgré une réduction du débit ; coût d'investissement plus élevé |
| Centrifuge, à un étage, sans engrenages (turbo à grande vitesse) | 400 à 10 000 scfm, 4 à 35 psig | Faible encombrement ; efficace pour les débits d'air plus faibles ; décrite en 2010 comme une nouvelle technologie dont l'expérience est encore limitée |
Équipements que le catalogue « Industrial 2026 » d'Ultra Controlo, les fabricants partenaires et la fiche technique ULTRAOX VSA associent à l'aération et au traitement des eaux usées.
Débit maximal de 3 000 m³/h ; parmi les applications de l'Elmo Rietschle figurent l'aération et la ventilation des réservoirs d'eau ainsi que l'aération de processus.
Elmo RietschlePompes à membrane linéaires compactes fonctionnant sans lubrification à l'huile ; Thomas cite notamment l'aération des égouts et le traitement des eaux grises parmi leurs applications.
ThomasOxygène à une concentration comprise entre 75 % et 95 % à 50 kPa, sur un châssis (skid) ou dans un 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, pp. 11 et 15 ; Elmo Rietschle, soufflantes à canal latéral (elmorietschle.com) ; Thomas, pompes linéaires (thomaspumps.com) ; fiche technique ULTRAOX VSA, pp. 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 au Portugal nos compresseurs, sécheurs et tours à charbon, et nous assurons la distribution et le service après-vente de cinq marques partenaires.
Compresseurs « ULTRASCREW », 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 » de l'Ultra Controlo, pp. 3, 10, 16, 17 et 22.
Un rapport de 2010 de l'EPA américaine, citant le WEF, estime que l'aération représente entre 25 % et 60 % de la consommation totale d'énergie d'une station d'épuration, et précise que le pompage, dans de nombreux cas, n'arrive qu'en deuxième position après l'aération.
Le rapport de 2010 de l'EPA américaine 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 (VFD), et indique que les soufflantes centrifuges peuvent être plus efficaces sur le plan énergétique.
Un rapport de la Water Research Foundation (2022) explique que le CO₂ s'accumule dans l'espace libre 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 du Département américain de l'Énergie (2016) classe le « sparging » (aération) – c'est-à-dire l'aération ou l'oxygénation d'un liquide à l'aide d'air comprimé – parmi les utilisations potentiellement inappropriées de l'air comprimé, et propose comme alternatives les soufflantes à basse pression et les mélangeurs.
La fiche technique de l'ULTRAOX VSA mentionne, parmi ses applications, les stations d'épuration des eaux usées et les procédés de réduction du sulfure d'hydrogène (H₂S). L'unité fournit de l'oxygène à une concentration comprise entre 75 % et 95 % à 50 kPa, avec un surpresseur (booster) pour des pressions plus élevées, sur demande.
Que ce soit pour le système de drainage, les bassins d'aération, les diffuseurs, les soufflantes que vous utilisez actuellement ou l'oxygène que vous achetez, nous vous proposons l'équipement adapté.
