De la conformité à l'excellence : Transformer la gestion des eaux usées en Serbie

Au sein de l'Union européenne, les eaux usées urbaines représentent l'une des principales sources de pollution de l'eau. Au cours des trente dernières années, une législation a été mise en place afin d'améliorer la situation et, grâce à des réglementations strictes concernant le traitement des eaux usées, la qualité de l'eau dans toute l'Union européenne s'est considérablement améliorée, ce qui a des bienfaits directs sur les lacs, les rivières, les mers et les eaux souterraines, ainsi que sur la santé des communautés environnantes. Selon le Conseil européen, le taux de conformité à la réglementation est proche de 100 %, plus de 90 % des eaux étant désormais collectées et traitées selon les normes.

Auparavant, ces réglementations ne s'appliquaient qu'aux grandes villes, mais de récentes révisions ont fait en sorte que toutes les villes de plus de 1 000 personnes devront se conformer aux lois relatives au traitement des eaux usées d'ici 2035. Cela implique notamment de mettre en place des systèmes de collecte des eaux usées et de les traiter pour éliminer les matières organiques biodégradables, avant de les rejeter dans l'environnement (Traitement des eaux usées – Consilium [europa.eu]).

La Serbie ne fait pas encore partie de l'Union européenne, mais le pays a déposé une demande d'adhésion et, dans le cadre du processus de candidature, devra mettre ses eaux usées et ses protections environnementales en conformité aux normes européennes.

Prendre le taureau par les cornes

Avant une possible intégration à l'Union européenne, la Serbie doit être en mesure de traiter plus de 90 % de ses eaux usées, alors que les statistiques gouvernementales indiquent que ce chiffre est actuellement inférieur à 20 %. La Serbie a jusqu'à 2040 pour construire des stations d'épuration pour les villes. (Reuters, 2024).

Cette station d'épuration moderne est une station à boues activées, qui transforme les eaux résiduelles en biogaz pour produire de la chaleur et de l'électricité. La gestion des eaux usées d'une zone peuplée de 90 000 personnes nécessitait une solution de contrôle de l'afflux d'eaux usées afin d'assurer un fonctionnement fluide et efficace et de garantir que toute eau rejetée par la station dans la rivière Morava avait été correctement traitée selon les normes requises, protégeant ainsi la santé des communautés environnantes et l'environnement immédiat et représentant un grand pas dans la bonne direction pour la conformité à la législation, ouvrant la voie à l'adhésion à l'Union européenne.

Avant l'installation, l'afflux d'eaux usées était mesuré à intervalles réguliers par des tests manuels intermittents en laboratoire à l'entrée de l'usine. Cependant, cette méthode s'est avérée inefficace et des incidents se produisaient fréquemment entre les périodes de test prévues, ce qui engendrait des coûts financiers et écologiques considérables. La grande majorité des problèmes et des manquements se produisant très rapidement, ils passaient souvent inaperçus. Les exploitants se rendaient de plus en plus compte que leurs systèmes actuels étaient peu fiables et inefficaces : ils n'offraient aucun moyen réel de prévoir les événements et de prévenir les problèmes. Le nouveau système réunit les composantes BlueEdge™ de Badger Meter de mesure et de contrôle, de connectivité et de communication, et d'aperçu et d'action, afin d'assurer une surveillance continue des paramètres primordiaux et de générer des données précises et exploitables en temps réel. Le système met en évidence tout changement dans l'état des eaux usées au fur et à mesure qu'il se produit et alerte les opérateurs afin que des mesures préventives visant à éviter les incidents et à prévenir les dommages à grande échelle puissent être prises immédiatement.

La solution

L'objectif initial étant d'améliorer la qualité de l'eau et la surveillance du débit à l'usine, la base de la proposition a été constituée autour de la mesure en ligne et en continu de la demande chimique en oxygène (DCO), du total des solides en suspension (TSS), de l'acidité (pH), de la conductivité et de la température. Ces paramètres vitaux seraient mesurés en même temps que le débit et la vitesse de l'eau.

Un débitmètre radar sans contact Raven Eye 2 a été installé pour mesurer en continu le niveau et la vitesse du débit. Des capteurs de qualité de l'eau ont également été installés pour surveiller les paramètres critiques que sont la DCO, les TSS, la conductivité, le pH et la température. Le Badger Meter i::scan, le pH::lyser et le condu::lyser ont été recommandés pour ce projet. Les capteurs communiquent tous avec un con::cube qui transmet les données au système SCADA/de gestion de l'énergie de l'usine.

La mesure de ces paramètres analytiques, associée à celle du débit, de la vitesse et du niveau, a fourni des données précieuses et exploitables, permettant d'améliorer la gestion de la station d'épuration tout en assurant une meilleure protection contre les incidents tels que la pollution chimique et biologique extrême et l'accumulation de boues et de dépôts de sable.

Après des discussions préliminaires avec l'utilisateur final, il a été établi que l'usine bénéficierait également d'un système élargi intégrant le traitement des données d'autres réseaux, tels que les systèmes d'aération et les stations de pompage. Ces fonctionnalités supplémentaires, ainsi que le système de mesure du débit et de la qualité de l'eau, ont facilité la création d'un système de gestion de l'énergie amélioré garantissant des économies substantielles sur les coûts d'exploitation.

Les installations

Cette installation ambitieuse et clé en main comprend trois parties principales : la station d'analyse automatique, le système de mesure du débit du collecteur principal et le système SCADA/de gestion d'énergie.

La station d'analyse automatique a été construite et installée à une distance de 2 000 m de l'usine, ce qui laisse suffisamment de latitude pour répondre aux incidents et éviter les problèmes de pollution. Intégrant à la fois le système de surveillance de la qualité de l'eau et un ordinateur industriel doté d'un con::cube, un terminal polyvalent pour l'acquisition et le contrôle des données, la station est équipée de fonctionnalités d'IdO (Internet des objets). Le con::cube est classé IP65, faiblement alimenté (il consomme 3 W à un intervalle de mesure de 15 minutes) et offre un fonctionnement simple sur écran tactile. Il est capable d'effectuer une analyse spectrale et permet le contrôle de stations et de capteurs de 64 paramètres à la fois. Grâce à des fonctions supplémentaires telles que le nettoyage automatique, l'étalonnage à distance, la vérification de la fonction du capteur, l'enregistrement amélioré des données et le transfert simple, il est capable d'enregistrer et d'analyser les données obtenues à partir des capteurs.

La station est chargée du fonctionnement automatique des capteurs de qualité de l'eau, des systèmes de nettoyage mécanique et à air comprimé des sondes et des systèmes d'échantillonnage. Elle intègre également les signaux du système de mesure du débit sans contact, situé sur le tuyau collecteur principal, et communique à distance via le con::cube avec le système SCADA/de gestion d'énergie qui est hébergé dans le centre opérateur principal de la station d'épuration, ce qui permet au système d'effectuer des actions préventives et de protéger les fonctions vitales du système, garantissant ainsi l'optimisation et la longévité de l'usine.

La station d'analyse automatique abrite également les capteurs de contrôle de la qualité de l'eau et Badger Meter a été heureux de pouvoir fournir une solution de pointe avec l'installation des appareils i::scan, condu::lyser et pH::lyser. Cette technologie prête à l'emploi simplifie l'installation et, sans consommables ni pièces mobiles, ne nécessite qu'un minimum d'entretien. Le capteur i::scan offre les avantages supplémentaires d'un fonctionnement à faible consommation d'énergie, d'une technologie avancée d'émission de lumière et d'un traitement spectral pour l'obtention des résultats. Montés dans une cellule d'écoulement, ces capteurs ont été adaptés au nettoyage automatique de l'air, ce qui simplifie leur fonctionnement et leur entretien et garantit la fiabilité, la stabilité et la précision, ainsi que la capacité à fournir une visibilité continue de la qualité des eaux usées en usine.

Le débitmètre radar sans contact Raven Eye 2 est un élément essentiel du système de mesure du débit dans les collecteurs principaux. Installé au-dessus du niveau de l'eau, ce moniteur est capable de mesurer à la fois la vitesse et le niveau de l'écoulement afin de déterminer les débits dans l'usine. Idéale pour la surveillance du débit dans les stations d'épuration, cette solution intelligente offre une installation simple, à entrée unique, tandis que la conception IP68 entièrement étanche et la fonction d'auto-étalonnage éliminent la nécessité d'une maintenance et d'un étalonnage continus sur le terrain. La surveillance continue est effectuée à l'aide de la technologie Doppler, ce qui signifie que les capteurs n'ont pas besoin d'être immergés, ce qui réduit davantage le besoin de maintenance continue puisque la menace d'encrassement des capteurs et d'accumulation de sédiments est éliminée. Les données sont extraites du moniteur et transmises au con::cube de la station d'analyse automatique. L'enregistrement amélioré des données garantit que les opérateurs de la station ont une excellente connaissance du débit des eaux usées et permet d'améliorer la fonctionnalité de la station.

Conclusion

Depuis son installation au mois de juillet 2021, le système a fait preuve de sa capacité à fonctionner avec efficacité et sans interruption dans des conditions extrêmement difficiles, en mesurant et en analysant en permanence les paramètres clés d'eaux usées totalement impréparées. Les flux de données continus et précis ont permis une gestion supérieure de l'usine ainsi qu'une efficacité énergétique accrue, tandis que la capacité à détecter les événements à l'avance et à prendre des mesures préventives s'est avérée vitale pour le fonctionnement de l'usine.
Avec 65 événements de pollution évités dans les six premiers mois de l'installation, il est évident que cette installation est extrêmement importante pour le succès futur de la station d'épuration. La mise en œuvre de cette solution BlueEdge™ par Badger Meter a établi de nouvelles normes pour la surveillance de la qualité et de la quantité des eaux usées. Le succès de ce projet pourrait en influencer beaucoup d'autres dans la région, en augmentant les normes de santé pour les communautés locales, en protégeant la flore et la faune de l'environnement local et en améliorant la qualité de l'eau de la rivière Morava pour les générations futures.