Présentation lors du salon Pollutec 2012 : Une station de traitement des eaux usées est une grosse consommatrice d'énergie. Bien gérer sa consommation, améliorer son contrôle...

1. Gestion et surveillance pour
l’exploitation des stockages de
déchets
POLLUTEC 27-30 Novembre 2012

2. Introduction : la problématique actuelle
Energy represents a significant cost Energy économies provide a real cost
component for water plant operators saving opportunity
of the total operating In an environment of rising costs but
OPEX cost is Energy
(mostly electricity)
steady water prices, Energy économies
become a MUST
Source:
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3. La situation actuelle (en France )
Number of WWTPs
T1 T2 T3 T4
Total Nb of
PE (population equivalent) <10 000 10 000-100 000 100-500 000 > 500 000
WWTP *
Average PE 2 000 50 000 250 000 1 000 000
Average m³/d 400 10 000 50 000 200 000
76% 21% 2,3%
USA
12 216 3 420 364 16 000
Brazil
n/a
67% 30% 2,0% 1,00%
Mexico
1 228 550 37 18 1 833
91% 8% 0,9% 0,15%
France
15 713 1 410 154 26 17 302
78% 19% 2,6%
Germany
7 761 1 911 261 9 933
95% 5% 0,2% 0,04%
Italy
16 056 811 27 7 16 901
70% 15% 14,0% 1,00%
Spain
1 291 277 258 18 1 844
90% 9% 1,0% 0,15%
UK
8 402 826 93 14 9 336
68% 20% 11,0% 1,00%
Russia
4 124 1 213 667 61 6 064
10% 20% 55,0% 15,00%
China
152 304 837 228 1 521
20% 40% 35,0% 5,00%
India
229 458 400 57 1 144
50% 20% 17,0% 13,00%
Gulf (UAE + Kuwait + Qatar)
39 16 13 10 78
0% 40% 30,0% 30,00%
KSA
- 13 10 10 32
35% 35% 27,0% 3,00%
Australia
125 125 96 11 356
Total number of WWTPs 67 335 11 333 3676 82 344
Average plant size distribution 81,8% 13,8% 4,5% 100%
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4. Gestion de l’énergie
18 830 Stations d’épuration en France (environ)* : Pour un eq 94 M
● 17,5 % : de taille < 2 000 eq habitants – 3280 Step (7% NC fin 2009)
● 73,8 % : > 2000 et < 10 000 : 13 900
● 7,5 % : > 10 000 et < 100 000 : 1410
● 1,1 % : > 100 000 et < 500 000 : 210
● 0,1 % : > 500 000 : 30 (dont 21 > 1 000 000)
(*) : source ministère de l’écologie du développement durable et de l’énergie
Une consommation globale d’environ 800 GWh, 52 Millions d’euros rien que
pour les step de taille > 10 000 eh :
● Gains d’énergie : 10 à 20 %  5 Millions d’euros/an
● Optimisation des contrôles des processus : Amélioration du suivi et du contrôle de la qualité
de l’eau
● Recherches d’économies : anticipation des événements et adaptation du comportement
Une nécessité unitaire et globale
● Unitaire pour les opérateurs
● Globale pour la France*
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5. Gestion de l’énergie
5

6. Le contrôle avancé des processus ( APC )
APC : contrôle avancé des processus:
•Contrôle globale de la Step
•Contrôle et gestion des boues (qualité et processus)
•Contrôle et gestion de l’aération No filtering of process data
•Contrôle et gestion des pompes et moteurs >50 Alarms
•Capteurs logiciels prédictifs 5 Alarms
•Qualité temps réel des données (DQM)
Two
•Corrélation multi-variables Weeks
•Modèle de données et du processus dédié à la Step
•Nettoyage des données Advanced
Process
•Visualisation optimisée des données Control
(APC)
•Outil de recherches optimisé 100
Optimisation
100
80 80
•Modèle prédictif de contrôle Advanced
Multivariable Control 60
Potentia
•Modèle de processus statistique Process
Control
l
40 Gain
multi-variables (APC) 30 %
20
•Supervision des conditions d’états 15
Basic Control
•Détection automatique des situations 0
anormales Capital Cost % (including manpower)
Advanced Process Control: Project Report and Technical Papers
Warren Centre for Advanced Engineering
Sydney 1987 6

7. Le contrôle avancé des processus ( APC )
Raw water pH Water supply
Raw water conductivity Treated water pH
Flow rate Colour
Biological
Organic loading
loading
Suspended solids Water Treatment
Water Treatment Taste
Colour Contamination
Pesticide contamination Sludge handling
Temperature Storage
Demand Treatment cost
Predictive Control Process Optimisation
Upper Constraint
σ
Process Variable
eg Energy
£ $ €
Tim
e Predictive Engine:
predicts the impact of process
disturbances
More typically, the DO fluctuates between 0.3-6mg/l
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8. Pré-requis et références
Prenons quelques exemples d’économies d ‘énergie après Audit de sites:
● Italie : station d’épuration de Milan -15 à 25 % d’économies possible
– 1.4 M eq Habitants
● France : Station d’épuration de Lyon – 15 à -20 % d’économies possible
– 1 M eq habitants
● Japon : Station d'épuration plant Hiroshima – 15 à 30 % économies
– 1.5 M eq habitants
● Chine : Station d'épuration plant Beijing n°14 – 15 à 30 % économies
– 3.5 M eq habitants
● France Sud – Ouest : Station d’épuration 100.000 eq Habitants
● France Ile de France : Station d’épuration 20 000 et 40 000 eq Habitants
● France Nord : Station d’épuration 120 000 eq Habitants
Les pré-requis :
● Les économies étant liées à la consommation électriques, il est clair que plus la station est
grosse plus les économies sont importantes et le ROI (payback) court.
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9. Focus sur un projet spécifique:
Station d’épuration de Lyon
Résultats de l’Audit :
● Amélioration potentielle de la consommation en énergie de l’aération et de la
gestion des boues
● Amélioration potentielle de la désodorisation
● Amélioration potentielle de l’utilisation des moteurs pompes et vannes (Variation
de Vitesse)
● Un projet d’investissement proposé avec un ROI < 3,5 ans.
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10. Schneider Electric et l’Energie
Schneider Electric propose un ensemble cohérent de solutions en Efficacité
Energétique (EE) et en Système de gestion de l’énergie (EMS)
● Solution de mesurage sur les ateliers nécessitant d’être surveillé. Choix des
ateliers, des sites, création d’indicateurs temps réel et de tableaux de bord,
surveillance contrôle et plan d’action Process/énergie
● Experts à disposition, assistance et conseils visant à établir des plan d’action
et à optimiser le réseau électrique et l’utilisation de l’énergie consommée
● Solution de gestion de réseau d’eau. Gestion en ligne et en temps réel, des
réseaux de distributions d’eau potable. Amélioration des performances : flux,
pression, disponibilité, âge de l’eau, gestion des interventions
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11. Les services avancés proposés
Première opération : quelle est la situation  Audit de sites
● Pré–Audit : nécessaire pour évaluer les gains potentiels (traversées de site)
● Audits : utilisation des moteurs, des vannes, des pompes, l’éclairage, les
régulations en place, celles qui manquent : Boues, Aération, Incinérateurs,
pompage,
Deuxième opération : Mise en place de solutions :
● De gestion de l’énergie : mesurage, contrôle, plans d’actions …
● D’amélioration du contrôle du process par la mise en œuvre de solutions basée sur
du contrôle avancé de process. (solutions multi-variables … )
● Aide à l’exploitation des résultats et à la construction de solutions spécifiques
d’optimisation de l’énergie (Efficacité Energétique)
● Tout ceci dans des contraintes de temps de délais de ressources et de budget.
Payback ou ROI < 3 à 5 ans.
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12. Conclusion : Les axes d’améliorations
● Les systèmes de régulation en place sont inexistants ou pas à jour. Exemple :
désodorisation : très rarement pris en compte. Avec quelques capteurs il est possible
de réguler efficacement les flux d’air dans les zones à risque sans surconsommation
des moteurs des ventilateurs et cela sans risque de surconcentration du niveau de gaz
(H2S).
● L’utilisation de variateurs de vitesse évite régulièrement des surconsommations
d’énergie
● La régulation de l’extraction des boues et du recyclage de celles-ci en prenant
en compte les valeurs temps réels des capteurs de DO, Redox, Ammoniac permettent
d’obtenir une même qualité mais avec des gains d’énergie appréciables.
● Quand ils existent la combustion des boues dans les incinérateurs ( brûleurs )
peuvent être optimisée pour produire plus mieux, et da façon plus constante. Idem
que pour les brûleurs de chaudières
● La qualité des eaux rejetées est bien souvent largement en dessous des valeurs
réglementaires. Cette sur qualité a nécessairement un coûts. Un système de
contrôle automatisé permet de gérer cette donnée au mieux et en accord avec les
autorités de tutelle.
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13. Merci de votre
attention
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