Les îles pittoresques d’Åland, situées dans la mer Baltique à mi-chemin entre les côtes sud de la Finlande et de la Suède, sont une destination touristique populaire. La capitale administrative de Mariehamn abrite la station d’épuration des eaux usées côtière souterraine de Lotsbroverket (STEP) d’une capacité de 30 000 équivalent habitants. En plus des eaux usées municipales, l’usine traite également les effluents d’une importante industrie agro-alimentaire à proximité.

Le processus de traitement de l’usine comprend:

• Filtration à sable à l’entrée
• Décantation primaire
• Filtration biologique
• Décantation
• Flottation

À la recherche d’une solution à un problème biologique

La station était confrontée à des défis avec ses processus de traitement des eaux usées, en particulier le traitement biologique. Les grandes variations des matières en suspension totales (MES) et de la demande biologique en oxygène (DBO) en sortie du traitement primaire engendraient des répercursions sur le traitement biologique, engendrant des coûts énergétiques excessifs liés à l’aération.

« La municipalité de Mariehamn travaille depuis longtemps avec Kemira», explique Mohammed Khaytan, responsable du traitement avancé de l’eau chez Kemira Nordics. « L’intérêt du client pour KemConnect PT a commencé lorsqu’un responsable de l’usine a assisté à un webinaire de présentation de la solution que nous avons organisé fin 2021. Après cela, le client nous a contacté pour en savoir davantage et, nous avons proposé des tests en laboratoire pour démontrer l’intérêt de la solution. »

Lotsbroverket wastewater treatment plant in Mariehamn.

Une solution automatisée pour optimiser le traitement primaire

Kemira KemConnect PT est une solution automatisée pour optimiser le traitement primaire des eaux usées. Il s’agit d’une approche basée sur l’étude de données conçue pour maximiser les économies d’énergie et la production d’énergie tout en maintenant un processus de traitement cohérent et stable. La solution mesure le débit, la turbidité et les matières en suspension dans les eaux usées entrantes, ainsi que l’ammonium, le phosphate, la DCO et le potentiel de réduction des nitrates et de l’oxydoréduction dans le processus de nitrification/dénitrification. Elle comprend également des boucles d’entrée de rétroaction provenant de l’énergie d’aération et de la production de biogaz. Des algorithmes intelligents sont utilisés pour calculer le dosage chimique optimal pour le résultat souhaité en fonction des conditions existantes.

« KemConnect PT est une excellente option pour les usines où l’espace ou l’investissement en capital disponible pour une expansion majeure de l’usine est limité », explique Bengt Hansen, responsable du développement des applications chez Kemira. « Nous pouvons avoir un impact important dans un très petit encombrement, ce qui a rendu la solution idéale pour Lotsbroverket en raison de son emplacement côtier souterrain. Essentiellement, KemConnect PT nous permet d’adapter les eaux usées provenant de l’étape de prétraitement en fonction des exigences exactes du client et de la conception de l’usine. En surveillant ce qui se passe dans l’étape de traitement primaire, nous pouvons simuler ce qui se passera deux heures à l’avance et contrôler et optimiser le processus de dosage en réactifs en conséquence. »

KemConnect PT nous permet d’adapter les eaux usées provenant de l’étape de prétraitement en fonction des exigences exactes du client et de la conception de l’usine.

Unité KemConnect PT à la station d’épuration de Lotsbroverket.

Les KPI évaluent l’efficacité

Après des discussions initiales avec les experts de Kemira pour définir les besoins de la station et quantifier la valeur pouvant être apportée par KemConnect PT, le client a souhaité aller plus loin avec la réalisation de jar tests par les experts de Kemira. Ces tests en laboratoire simulent la coagulation ou la floculation avec différentes doses de produits de traitement pour estimer la dose efficace minimale requise pour atteindre certains objectifs de qualité de l’eau. « Les résultats des tests ont convaincu le client de tester KemConnect PT pendant trois à six mois », explique M.Khaytan.

Le client a défini les KPI suivants pour l’essai:

• Amener le rapport carbone/azote/phosphore dans les eaux usées à un niveau proche de 100:5:1 avant l’étape biologique
• Atteindre 125 mg/l de MES après décantation primaire
• Augmenter la production de biogaz de 9 %
• Réduire la consommation de coagulant à base de fer de 20 %
• Réduire les coûts globaux du processus de traitement (consommation d’énergie, de produits de traitement, etc.)

Pendant les essais initiaux, l’approche pratique de Kemira a permis à tout le monde d’être informé de l’avancement du projet. « Nous avons organisé des réunions toutes les deux semaines pour passer en revue les résultats obtenus jusqu’à présent et répondre aux questions ou préoccupations du client », explique M.Khaytan. « C’est un élément clé de notre façon de travailler. Ces points de contrôle réguliers et notre dialogue ouvert et transparent ont aidé le client à se sentir à l’aise et l’ont tenu pleinement informé à tout moment. Après l’essai, nous avons pu démontrer que les KPI avaient été atteints, de sorte que le client a accepté de mettre en œuvre KemConnect PT à plein temps. »

Des coûts d’énergie, de produits de traitement et d’élimination des boues qui font tourner les têtes

La mise en œuvre de KemConnect chez Lotsbroverket a été un succès retentissant sur tous les fronts, comme le montrent les chiffres. « Tout d’abord, le client utilise désormais jusqu’à 55 % de produits de traitement en moins pour atteindre ses objectifs de qualité des eaux usées, ce qui se traduit par des économies de coûts importantes », souligne M.Khaytan. « L’augmentation de 26 % des MES signifie plus de boues primaires dans le digesteur, ce qui réduit la charge organique. En conséquence, ils utilisent 6 % d’énergie en moins au total, ce qui représente non seulement une économie monétaire considérable, mais réduit également l’empreinte carbone de l’usine. Le processus de traitement optimisé a également augmenté l’élimination de l’azote de 6 % et a contribué à réduire les coûts d’élimination des boues de 10 %. »

Le client utilise désormais 55 % de sulfate ferrique en moins pour atteindre ses objectifs de qualité des eaux usées, ce qui se traduit par d’importantes économies.

« Avant de mettre en œuvre KemConnect PT, nous avions une visibilité limitée sur notre processus de traitement primaire et sur les effets secondaires des problèmes que nous rencontrions avec les variations des MES et de la DBO. La solution a non seulement résolu les défis auxquels nous étions confrontés, mais nous a également ouvert les yeux sur ce qui se passe dans nos processus et sur les points que nous pouvons améliorer. Nous apprécions également le fait que, bien que Kemira soit très utile avec son soutien et ses conseils, la solution KemConnect PT sur site est très pratique et ne nécessite presque aucun temps ni effort de notre part pour la maintenir », déclare Tomas Mörn, directeur de la station de Lotsbroverket.