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Testés dans le cadre d’un projet pilote sur une usine de traitement des eaux usées de taille moyenne en Suisse, les aérateurs submersibles TRN de Tsurumi ont pu faire la preuve de leur efficacité en termes d’exploitation, de maintenance et de bilan énergétique. Explications.

L'usine de traitement des eaux usées "ARA Hallau" de la Klettgau Wastewater Association traite les eaux usées urbaines et industrielles provenant de neuf communautés de la région frontalière germano-suisse. Elle est située à proximité de la ville de Hallau, dans le canton de Schaffhouse, à l'ouest du lac de Constance. Après 36 années d’exploitation, il a été décidé de procéder à une rénovation complète. « L'usine a dû être entièrement rénovée, agrandie et adaptée aux exigences réglementaires », précise Werner Bringolf, son directeur. Initialement conçue pour 14.000 habitants, sa capacité a été portée à 21.000 EH. Un réseau d'une longueur totale de 26 km assure un apport journalier de 6.400 m3 d’effluents par temps sec.

 

Un équipement testé durant une année

Au sein de la station, un dégraisseur-dessableur aéré permet de séparer les polluants non solubles et les substances inorganiques contenues dans les eaux usées tout en piégeant graisses, huiles et autres substances flottantes. Il prend la forme d’un bassin circulaire au sein duquel de l'air est introduit par un aérateur submersible pour favoriser la séparation des différents polluants. Les solides se déposent au fond du cône séparateur tandis que les matériaux plus légers flottent. Un procédé commun à de nombreuses stations d'épuration municipales en Suisse. « Nous n’étions cependant pas complètement satisfaits des aérateurs submersibles en place, souligne Werner Bringolf. Ils devaient faire l'objet de nombreuses interventions, notamment parce que les eaux usées abrasives détérioraient les garnitures mécaniques ». L’exploitant s’est alors tourné vers le fabricant de pompes Tsurumi, reconnu dans le secteur des eaux usées pour ses aérateurs submersibles TRN. Après avoir étudié le bilan énergétique de l’aérateur, un facteur essentiel dans une usine qui fonctionne 24 heures sur 24, les experts se sont attachés à déterminer les besoins du process pour préconiser un nouvel aérateur que l’exploitant a accepté de tester directement sur son site. L’installation a été réalisée par Pumpen Lechner près de Bilten.

 
Après une année complète de fonctionnement continu, une intervention a été décidée pour vérifier l’état du nouvel aérateur

Une conception moins sensible aux phénomènes d'encrassement et de colmatage

L’usine de Hallau comprend deux ouvrages de flottation d’une capacité de 70 m3 chacun. L’aérateur préconisé par Tsurumi a été placé dans le premier bassin, tandis que l’aérateur concurrent a été placé en parallèle dans le second.

D’une puissance nominale de 2,2 kW, l’aérateur 50TRN42.2, sélectionné par Tsurumi, tourne à 1450 tr/min et pèse 140 kg. Il a été monté dans un clifford (diamètre 210 cm) et suspendu à une profondeur de deux mètres. Son fonctionnement repose sur une turbine adaptée qui produit de fines bulles d’air. Après une année complète de fonctionnement continu, une intervention a été décidée pour vérifier l’état du nouvel aérateur. « Nous avons constaté que le TRN était comme neuf, souligne Werner Bringolf. Aucune usure ou abrasion n'a été détectée. L'huile était comme neuve, de même que le câble ainsi que les enroulements du moteur qui ne présentaient pas de défaut ».

Si la garniture mécanique est directement en contact avec les eaux usées, les particules abrasives peuvent affecter son étanchéité. Tsurumi a donc opté pour un concept différent : une double garniture mécanique située à l'intérieur de la chambre à huile, protégée des fluides abrasifs par un coussin d'air. L’aérateur concurrent utilisé à Hallau était équipé d’une turbine externe. Un type de conception sensible aux particules qui conduit à des usures importantes, lesquelles se matérialisent le plus souvent par une usure prématurée des roulements. L’approche de Tsurumi qui consiste à protéger ses turbines à l'intérieur par une plaque d'usure, s’est avérée moins sensible aux phénomènes d'encrassement et de colmatage.

 

Un bilan énergétique favorable

Côté rendement d’exploitation, les performances de flottation du TRN se sont avérées équivalentes à celles de l’aérateur concurrent. Un constat plutôt surprenant, le TRN étant doté d’un moteur de 2,2 kW, contre une puissance de 3,0 kW pour son concurrent. Ce différentiel a permis de générer une économie d'environ 2.400,00 € par an au bénéfice de la station de Hallau.

Pour l’exploitant, il est devenu évident que toute l'étape de clarification devait être assurée par des équipements Tsurumi. Une décision formelle en ce sens a été prise à l’issue du contrôle de maintenance.

 

 Aérateurs TRN : un produit phare chez Tsurumi

Les aérateurs submersibles déprimogènes TRN font partie de produits phares de Tsurumi. La gamme se compose de dix modèles dont les puissances de moteur oscillent entre 0,75 et 40 kW. Ces aérateurs fonctionnent sur le principe d’une pompe mais en déplaçant l’air plutôt que l’eau. Ce principe les rend plus fiables, même en cas de fonctionnement prolongé. Les fines bulles d'air produites selon le principe Venturi, permettent de mettre le contenu du bassin en mouvement. 

Ces aérateurs, posés au sol ou suspendus, ne nécessitent ni compresseur, ni fixation structurelle. Seuls le câble, l'alimentation en air et la chaîne de maintien sont nécessaires.