Choix du procédé: facteurs à prendre en compte Martin

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Choix du procédé: facteurs à prendre en compte

Martin Baggenstos, Hunziker Betatech

Lausanne, 26.03.2019

Critères OFEV et mise en œuvre ingénieur

Processus systématique de

sélection par l’ingénieur

Planification adéquate

Protection efficace des eaux

Etat de la technique

Caractère économique


Adéquation

de l’ozonation Intégration

Taille de

l’installation

Effets

supplémentaires

Aspects qualitatifs

Ecologie

Faisabilité Caractère économique Aspects

qualitatifs

Choix de la variante (ou exclusion de la variante)

Mise en œuvre par l’ingénieur


Critère

d’adéquation Critères d’attribution

Procédure en deux étapes: vérifier en premier lieu la faisabilité des procédés,

puis comparer les procédés

Adéquation du processus d’ozonation

L’ozonation est presque toujours la solution

la plus économique. L’adéquation de

l’ozonation influence donc énormément la

rentabilité et, en règle générale, le choix de

la variante.

• Procéder aux vérifications relatives à

l’adéquation du processus d’ozonation

conformément à la recommandation du

VSA

• Généralement, pas d’ozonation

en cas de concentrations de bromure

élevées (eaux usées d’UIOM et/ou de

décharges) et/ou de quantités

significatives d’eaux usées industrielles


Adéquation du processus d’ozonation

Remarques:

• Analyser la situation actuelle et future

• Un concept de surveillance avec

réalisation de mesures en cas de

changements au niveau des rejets

industriels doit être appliqué

• La charge de travail liée au concept de

surveillance «adéquation de l’ozonation»

est équivalente à celle engendrée par

l’acquisition et le contrôle qualité du

charbon pour un procédé au charbon actif


Intégration

Aspects importants

• Quels sont les éléments existants et ceux pouvant être réutilisés

(p. ex. filtration existante)?

• Quel est l’espace disponible? Est-ce que je peux/veux l’utiliser?

• Interactions avec la STEP existante: production de boues (biologie

et traitement des boues), charges hydrauliques en retour,

dynamique des débits (procédé SBR)

Les problèmes liés aux interactions peuvent être en partie résolus

techniquement (avec des conséquences en termes de coûts).

L’intégration du procédé a une forte influence sur la rentabilité; dans

certains cas, l’intégration empêche la faisabilité de certaines variantes.


Intégration: interactions et solutions

Exemple: procédé « Ulm »

Recirculation CAP en amont décantation primaire: procédé « Ulm » (et éq.), CAP avant filtre à sable

• Également envisageable de manière saisonnière, influence coûts d’exploitation!

Traitement des eaux de lavage des filtres: tous les procédés avec systèmes de filtration

• Influence coûts d’investissement et d’exploitation Lausanne, 26.03.2019

CAP

Réacteur de

contact Sédimentation

Filtre à sable

Eau de lavage des filtres

vers le traitement des boues

Effluent dessableur

Avant le

dessableur

Décantation

primaire

Bassin à

boues

activées Décantation

secondaire

Milieu

récepteur

Excédent de CAP Recirculation du CAP

Traitement des eaux de lavage

des filtres

Recirculation CAP

avant décantation

primaire

Taille de l’installation

Facteurs pertinents

1. Débit

(> taille de l’installation > coûts d’investissement > amortissement)

2. Charges (> consommation réactifs > coûts d’exploitation)

3. Redondances (voir également recommandation VSA)

Les différents procédés réagissent différemment à ces facteurs: le

caractère économique en dépend donc.


• Quantités élevées d’eau claire parasite

préjudiciables (evtl. influence sur les indemnités)

• Quantités importantes d’eaux pluviales: selon la

situation, vérifier le traitement pour un débit partiel,

voir le rapport 2015

Effets supplémentaires

Facteurs pertinents

• Réduction du COD

• Réduction des MES/du microplastique

• Réduction du P

• Nitrification résiduaire, réduction des nitrites

• Réduction des germes

• Décoloration

Effets engendrés par l’étape principale et/ou le traitement complémentaire!

Certains effets ne sont pas nouveaux/supplémentaires en cas de filtration

existante.

L’aspect qualitatif peut/pourrait également être évalué monétairement!

Remarque personnelle

• Dans tous les cas, une réduction efficace des MES est souhaitable


Ecologie / développement durable

Aspects pouvant être pris en compte

• Energie grise de l’installation

• Empreinte CO2 résultant des réactifs

• Autres aspects relatifs à la pollution générée par la production des

réactifs

• Caractère renouvelable des réactifs

Proposition pour analyser la rentabilité en toute simplicité

Calcul de l’empreinte CO2 et de la compensation CO2 résultante

Elim. MP (par hab a) Transport

O3 CAG CAP Auto Avion Berlin Avion Bangkok

(reg.) tertiaire/bio 20 km 2x650 km 2x9’000 km

4.4 6.2 20/29 5 350 kg 3’400 kg CO2

0.13 0.19 0.59/0.88 0.15 10 100 CHF comp. CO2

(30.-/t CO2)


Ecologie / développement durable

Remarques

• Grandes différences entre les procédés

• L’empreinte CO2/le besoin en énergie est

certes faible par rapport à d’autres

secteurs, mais est pertinent pour la STEP

• Les stations d’épuration sont

généralement les plus grands

consommateurs d’électricité de la

commune

• L’efficience énergétique est un sujet

important!


Rentabilité: quels coûts?

Coûts totaux y compris coûts externes

(p.ex. comp. CO2)

Coûts totaux y compris frais financiers

sans/avec indemnités? Achat de terrain?

Coûts d’exploitation: maintenance/entretien, élimination des boues,

analyses

Réactifs: électricité, oxygène liquide,

charbon actif, etc.


Rentabilité et taille de l’installation


0

10

20

30

40

50

60

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

2.2

2.4

O3+FS CAP Bio+ FS

CAP-FS CAG O3+FS CAP Bio+ FS


CAP-FS CAG

Co

ûts

sp

écifiq

ue

s (

CH

F/H

a)

Co

ûts

(M

io C

HF

/a)

Coûts par année sans prise en compte indemnités

(estimation grossière pour construction neuve)

Réactifs Evacuation boues Entretien Amortissement Compensation CO2 Coûts spécifiques

petite STEP10'000 EH, 100 l/s, 7'500 H

STEP moyenne50'000 EH, 500 l/s, 37'500 H

Grande STEP100'000 EH, 1'000 l/s, 75'000 H

Rentabilité et taille de l’installation


0

10

20

30

40

50

60

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

2.2

2.4

O3+FS CAP Bio+ FS



CAP-FS CAG

Co

ûts

sp

écifiq

ue

s (

CH

F/H

a)

Co

ûts

(M

io C

HF

/a)

Coûts par année avec prise en compte indemnités

(estimation grossière pour construction neuve)

Réactifs Evacuation boues Entretien Amortissement Compensation CO2 Coûts spécifiques

petite STEP10'000 EH, 100 l/s, 7'500 H

STEP moyenne50'000 EH, 500 l/s, 37'500 H

Grande STEP100'000 EH, 1'000 l/s, 75'000 H

Remarques concernant la rentabilité

• Les graphiques précédents résultent de calculs approximatifs ayant

comme objectif de démontrer les facteurs pertinents qui influencent la

rentabilité. Chaque projet nécessite un calcul individuel des coûts effectifs

et de la rentabilité – notamment parce que les différences de coûts

peuvent être relativement faibles!

• Principaux facteurs d’influence

1. Coûts d’investissement, respectivement frais financiers

• Analyse avec/sans indemnités, ou à long terme

• Calcul des frais financiers? Equipement: 15 a, génie civil: 50 a, 3%?

2. Réactifs (ozone ou CA)

3. Évacuation des boues

4. Éventuelle prise en compte de la compensation CO2


Aspect qualitatif

• Exemples:

• Espace nécessaire

• Effets supplémentaires

• Organisation des livraisons (acquisition, etc.)

• Travail lié aux réactifs (p. ex. remplacement CAG)

• Sollicitation de la réserve de capacité de la STEP

• Potentiel de développement avec le charbon actif

• «Intuition»

• Différents éléments peuvent également être formulés sous forme

quantitative

• Mais l’évaluation est parfois difficile

• D’autres éléments ne peuvent être formulés que sous forme qualitative

Les critères qualitatifs peuvent être décisifs en cas de rentabilité similaire


Adéquation

de l’ozonation Intégration

Taille de

l’installation

Effets

supplémentaires

Aspects qualitatifs

Ecologie

Faisabilité

Caractère

économique

Aspects

qualitatifs

Choix de la variante (ou exclusion de la variante)

Mise en œuvre par un ingénieur


Critère

d’adéquation Critères d’attribution

Procédure en deux étapes: vérifier en premier lieu la faisabilité des procédés,

puis comparer les procédés

Exemple: ozonation

STEP d’Aadorf: Extension à 27’000 EH / 300 l/s

• Facteurs pertinents:

• Ozonation adéquate, installation de taille moyenne

• Espace disponible pour la construction de l’ozonation et filtration à sable

• Points spécifiques: l’extension globale (bio+MP) permet une utilisation

commune des bâtiments; adaptation d’une clé de répartition pour les coûts

imputables

Lucerne, 14.03.2019

Exemple: dosage direct de CAP dans la

biologie I/II

STEP de Zimmerberg

• Regroupement des STEP de Horgen + Thalwil, agrandissement à 78’000 EH /

800 l/s

• Planification intégrée de l’extension biologie et MP

• Facteurs pertinents

• Horgen a une UIOM (ozonation non-adéquate)

• Très peu de place: extension uniquement avec des biofiltres ou biologie

membranaire: mais variante biofiltres avec emprise au sol plus grande et

construction possible seulement en 2035, lorsque les terrains

supplémentaires seront libres. D’ici là, des mesures provisoires seraient

nécessaires > comparaison des coûts en faveur de la biologie membranaire

• Points spécifiques:

• Biologie membranaire: le dosage de CAP a une influence minimale sur la

taille de la biologie et le dimensionnement de la membrane

• Adaptation d’une clé de répartition pour les coûts imputables


Exemple: dosage direct de CAP dans la

biologie II/II

Lucerne, 14.03.2019

Actuellement: 33’750 EH et élimination C

Nouveau: 78’000 EH avec DN, N + élimination de micropolluants

nouvelle Biologie

Biologie actuelle

Exemple: CAP avant la filtration sur sable

STEP d’Esslingen (Egg-Oetwil am See): 17’000 EH / 200 l/s


• Ozonation non-adéquate (décharge)

• Filtration existante et appropriée au dosage direct de CAP

• Bassin de contact existant (initialement envisagé pour l’ozonation)

Autres exemples

avec une constellation similaire:

• Cham-Schönau (avec nouveau

bassin de contact )

• Gossau-Grüningen ZH

• Bioggio: adéquation partielle de

l’ozonation, diverses industries

et raccordements év., CAG pas

applicable à cause précipitation

à cause post-précipitation


Exemple: CAG

STEP de Glarnerland: 105’000 EH, 667 l/s


• Bassin versant très industrialisé: pas d’ozonation complète

• Intégration

• Rentabilité de l’option CAP avant le filtre à sable plus mauvaise, car

la recirculation dans la biologie est actuellement incertaine (procédé

biologique S::Select® avec cyclones pour l’accumulation des boues

lourdes): si le CAP n’est pas recirculé dans la biologie, la rentabilité

diminue en raison d’une consommation supplémentaire de CAP

• Espace disponible

• Essai pilote en cours

• Vérification de l’option ozonation partielle et traitement complémentaire

avec du CAG et de l’option du CAG «seul»

• Détermination des bases de dimensionnement


Exemple: ozonation/option ozone+CAG I/II

• STEP de Hofen + STEP de Morgental (site de l’étage MP), max 1’500 l/s


• Ozonation adéquate

• Intégration: espace disponible, mais pas de capacité hydraulique pour

les retours hydrauliques

• Points spécifiques

• Traitement de débit partiel (900 l/s de 1’500 l/s)

• Traitement séparé des eaux de lavage des filtres

• Dimensionnement des filtres pour la combinaison ozone-CAG

(flexibilité); adaptation d’une clé de répartition pour les coûts imputables


Exemple: ozonation/option ozone+CAG II/II


Bilan

• Déterminer en premier lieu les procédés réalisables

• Des adaptations de projet peuvent transformer des variantes

«non réalisables» en variantes «réalisables»

• Ensuite comparaison des variantes (rentabilité, aspects qualitatifs)

• Les critères qualitatifs peuvent parfois être formulés en termes

de rentabilité

• Plus la rentabilité est similaire, plus les aspects qualitatifs sont

importants

• Les projets globaux (biologie incluse) élargissent la marge de

manœuvre et offrent des opportunités

Prendre une bonne décision

implique de procéder à des

comparaisons sérieuses de

variantes !


Coûts

Influence sur coûts

Temps/avancement projet

Merci!

Martin Baggenstos, Hunziker Betatech SA, 1003 Lausanne

[email protected]


Documents

Choix du procédé: facteurs à prendre en compte Martin