Équilibrer l'équation énergétique dans le traitement des eaux usées municipales et industrielles
Les processus de traitement de l'eau et des eaux usées représentant 4 % de la consommation électrique mondiale, il est essentiel de faire de la réduction de la consommation d'énergie une priorité du traitement des eaux usées industrielles et domestiques, dans une optique de durabilité mais aussi pour des raisons économiques.
La conversion des usines municipales de traitement des eaux usées du rôle de consommateur d'énergie à celui de générateur d'énergie permet maintenant de regrouper les secteurs de l'eau et de l'énergie dans une nouvelle industrie qui change la donne. La régulation des équipements rotatifs est essentielle pour la génération d'un surplus d'électricité supérieur à 100 % dans le cadre du traitement des eaux usées ainsi que pour une gestion neutre en énergie du cycle de l'eau de communautés entières.
De grandes quantités d'eau douce sont consommées dans la société moderne et, bien trop souvent, des eaux usées mal traitées sont rejetées dans l'environnement. Afin d'enrayer ce phénomène, l'informatisation moderne offre une contrôlabilité élevée du traitement des eaux usées municipales pour une meilleure qualité de l'eau traitée. Et, les processus ZLD et MLD permettent de réduire le volume d'eaux usées industrielles rejetées.
Pour améliorer la réutilisation de l'eau et réduire les rejets d'eaux usées industrielles, un système de traitement zéro rejet liquide (ZLD) ou rejets liquides minimum (MLD) est souvent utilisé. Les processus ZLD et MLD sont des stratégies ambitieuses de gestion des eaux usées qui permettent à l'usine ou à l'installation de récupérer la majeure partie de ses eaux usées pour les réutiliser. Le processus standard est énergivore mais, l'application de processus d'osmose inverse optimisés permet de réduire la consommation d'énergie de jusqu'à 75 %.
Usines de traitement des eaux usées
Les processus de traitement de l'eau et des eaux usées représentent généralement 25 à 40 % du budget d'électricité municipal. Les installations de traitement de l'eau et des eaux usées sont donc normalement le plus gros consommateur d'électricité pour une municipalité. C'est pourquoi l'utilisation intensive de variateurs CA et de capteurs en ligne en temps réel crée depuis de nombreuses années la base d'un contrôle de processus avancé en temps réel, permettant d'optimiser l'efficacité énergétique et de réduire la consommation d'énergie de 20 à 40 %.
Associées à la production d'énergie dans l'usine de traitement des eaux usées, ces méthodes permettent maintenant d'atteindre des niveaux ambitieux et jamais vus d'efficacité énergétique. Alimentée par le méthane produit dans le digesteur de l'usine de traitement des eaux usées, la « bioraffinerie » ou l'« installation de récupération des ressources en eau » prouve que les eaux usées constituent désormais une ressource énergétique.
Certains des systèmes de gestion de l'eau les plus avancés atteignent l'autosuffisance énergétique complète du cycle de l'eau. L'énergie récupérée lors du traitement des eaux usées couvre non seulement les besoins propres de l'installation, mais aussi les besoins énergétiques pour la production et la distribution d'eau potable ainsi que le pompage des eaux usées. En d'autres termes, l'ensemble du cycle de l'eau peut être considéré comme neutre sur le plan énergétique.
La neutralité énergétique exige une poignée de commande sous la forme d'un variateur CA disponible pour tous les équipements rotatifs, afin que l'installation entièrement contrôlée par ordinateur puisse s'adapter à la charge variable.
Générer un surplus d'électricité grâce au traitement des eaux usées
Depuis 2010, l'usine de traitement des eaux usées de Marselisborg s'efforce non seulement de réduire sa consommation d'énergie, mais aussi d'optimiser son surplus net d'énergie. Aujourd'hui, l'usine génère une production nette à la fois d'électricité et de chaleur, et alimente ainsi le réseau de chauffage urbain d'Aarhus, la deuxième plus grande municipalité du Danemark. Un système qui lui a permis de réduire son empreinte carbone de 35 %.
Lutter contre les pénuries d'eau par un traitement de l'eau ZLD et MLD efficace
Les processus ZLD (Zero Liquid Discharge, zéro rejet liquide) et MLD (Minimal Liquid Discharge, rejets liquides minimum) sont devenus des processus de traitement des eaux usées très efficaces pour améliorer la réutilisation de l'eau et réduire les rejets d'eaux usées industrielles.
ZLD et MLD sont des stratégies ambitieuses de gestion des eaux usées qui éliminent/réduisent tout déchet liquide sortant de l'usine ou de l'installation, la plupart des eaux étant récupérées pour être réutilisées.
La réduction efficace des effluents rend les processus ZLD et MLD extrêmement intéressants pour les industries et les services publics. Ces processus sont toutefois aujourd'hui limités par leurs coûts élevés et leur grande consommation d'énergie. Le processus thermique traditionnel utilisé dans les systèmes ZLD/MLD est en effet très énergivore. Des études montrent que l'ajout d'un processus à base de membrane permet de réduire la consommation d'énergie de jusqu'à 75 %.
Applications d'osmose inverse ZLD et MLD
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Débordement des eaux pluviales
L'optimisation du système de canalisations des eaux usées à l'aide d'une régulation par pompe peut améliorer l'efficacité de pompage de 15 à 30 % et réduire considérablement les coûts de maintenance dans la gestion du débordement des eaux pluviales.
La solution traditionnelle des systèmes d'égouts unitaires afin de limiter le débordement des eaux pluviales consiste à construire de grands réservoirs de stockage sur le réseau d'égouts pour contenir l'important volume d'eau provenant des fortes pluies.
Grâce à l'informatisation et à un système radar météorologique à forte granularité, une analyse très précise des précipitations peut être obtenue. Avec une gestion optimale de la capacité, le service public peut réduire les investissements en capital. L'informatisation lui permet également d'exploiter un système d'avertissement, dans les rares cas de débordement des égouts.
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Formation
Économisez de l'énergie grâce à un processus à base de membrane
La plupart des systèmes ZLD/MLD sont exploités avec un processus thermique standard. Énergivore, ce dernier constitue un investissement très coûteux.
Une façon de réduire la consommation d'énergie consiste à réduire la quantité d'eau qui doit être évaporée en passant d'un processus thermique à un processus à base de membrane. Ceci est corroboré par des études qui montrent un gain d'efficacité allant jusqu'à 75 % lors du passage du processus thermique au processus à base de membrane.
Quels sont les avantages de l'application d'un système de traitement ZLD ou MLD pour les entreprises ?
Les processus zéro rejet liquide ou rejets liquides minimum font partie des réponses pertinentes à la crise mondiale de l'eau. Ces deux technologies aident à satisfaire les exigences en matière de rejets et de réutilisation de l'eau pour répondre aux réglementations, protéger l'environnement et améliorer la gestion de l'eau produite.
Repenser le secteur de l'eau
La production d'énergie et la gestion de l'eau sont inextricablement liées. Aujourd'hui, des technologies conçues pour créer un secteur de l'eau neutre sur le plan énergétique sont déjà disponibles.