Guide complet : Construction d'une station d'épuration des eaux usées - Principales étapes et équipement

Grâce aux progrès de l'infrastructure technologique, les stations d'épuration des eaux usées (STEP) atténuent aujourd'hui les menaces pour la sécurité des personnes et la pollution de l'environnement. Les eaux usées municipales, les eaux usées industrielles et les eaux usées domestiques sont traitées et purifiées avant d'être rejetées dans les masses d'eau. Il existe un besoin croissant de stations d'épuration dans tous les espaces. La construction de nouvelles installations de STEP fiables comprend les phases du projet : la planification, qui se subdivise en disciplines de conception, de construction, de sélection des équipements, de supervision, de réglementation, de conformité interdisciplinaire, de respect de la loi et d'obtention des permis. Cet article décrit les étapes procédurales spécifiques liées à la construction d'installations de traitement.

L'essentiel de la planification et de la conception pour la construction d'une STEP

Tout projet réussi commence par une bonne planification et une bonne conception. Ceci est particulièrement vrai pour les projets de construction de stations d'épuration ; la planification sert de base solide pour les étapes suivantes.

1. Étude de faisabilité et sélection du site : Il est essentiel de vérifier les exigences du projet, sa portée, le type de terrain, la zone de services, la qualité de l'eau et la quantité d'eaux usées entrantes, ainsi que les projections futures. La forme du terrain, la géologie, la facilité de transport et d'approvisionnement en électricité, la distance par rapport aux habitations et la proximité des zones peuplées doivent également être prises en considération.
2. Conception de flux de processus : Il s'agit de la partie la plus critique de la conception d'une STEP, car elle détermine toutes les activités de construction ultérieures. Un mélange spécifique de techniques données doit être choisi en fonction de la qualité de l'eau entrante, de la qualité de l'effluent traité requise et des fonds disponibles. À titre d'exemple, il existe un traitement physique primaire, un traitement biologique secondaire qui peut être un procédé à boues activées, SBR ou MBR, et un traitement tertiaire avancé de l'eau qui comprend la filtration, la désinfection, l'élimination du phosphore et de l'azote. Les procédés sélectionnés déterminent directement le type, la taille, l'équipement et l'agencement des canalisations des structures.
3. Présentation générale et conception de la structure : Sur la base du déroulement du processus, concevoir l'agencement général de l'installation. Séquencez chaque unité de traitement (dégrilleurs, dessableurs, décanteurs primaires, réservoirs biologiques, décanteurs finaux, salles de soufflage). Tenez compte de l'écoulement régulier, des différences d'altitude, de la réduction de la longueur des conduites et des possibilités d'extension. En outre, achevez la conception structurelle de chaque bâtiment.
4. Sélection des équipements et conception des tuyauteries : Dresser la liste de tous les équipements critiques sur la base du processus et de la conception structurelle. En outre, il convient de fournir une conception complète de la tuyauterie mécanique, de l'instrumentation, des systèmes électriques et des systèmes de contrôle. Lors de la sélection de l'équipement, tenez compte de l'efficacité minimale, de la consommation d'énergie, de la fiabilité, des meilleures pratiques pour faciliter l'entretien et du coût global.

La conception s'apparente à l'élaboration d'un "plan" pour un bâtiment. Son exactitude, ainsi que la qualité de la construction, dépendent de la précision des détails, ce qui, en retour, influence la réussite globale du projet.

Technologies et processus clés dans le traitement des eaux usées

Le cœur d'une STEP est son processus de traitement. C'est le "moteur" qui nettoie l'eau. Les principaux procédés et technologies de traitement sont les suivants

• Traitement physique : Élimine les gros corps flottants et les solides à l'aide de tamis, de dessableurs et de décanteurs primaires.
• Traitement biologique : Comme son nom l'indique, cette méthode utilise des organismes microscopiques pour décomposer les déchets organiques, qui leur servent de nutriments. Elle est souvent appelée traitement secondaire. Voici quelques exemples de traitement biologique :
  • Processus de boues activées : La technique biologique ancienne principalement utilisée aujourd'hui consiste à pomper de l'air dans un réservoir contenant des micro-organismes et des déchets organiques.
  • SBR (Sequencing Batch Reactor) : Méthode préférée car elle conduit un cycle de réaction, de décantation et de drainage séquentiel qui occupe moins d'espace que les méthodes traditionnelles.
  • MBR (bioréacteur à membrane) : Établit une jonction entre les processus biologiques et les ultrafiltres à membrane pour séparer l'eau pure du mélange. Bien qu'il soit peu encombrant, les coûts d'exploitation sont relativement plus élevés que ceux des systèmes en suspension.
• Traitement chimique : Utilise une réaction ciblée spécifique pour éliminer un polluant spécifique, par exemple, le phosphore est éliminé par décantation chimique et oxydation chimique. Cela nécessite un équipement de dosage et des réservoirs de réaction pour les produits chimiques.
• Traitement avancé : Il est utilisé pour améliorer la qualité de l'eau et fait appel à la filtration (filtres à sable et à membrane) ainsi qu'à la désinfection (UV, ozone, chlore). Le traitement avancé nécessite des filtres et des appareils de désinfection spécialisés.
• Traitement des boues :Il s'agit de l'épaississement, de la digestion et de la déshydratation des boues produites. Ce processus réduit et stabilise la matière, en faisant appel à des épaississeurs, des digesteurs et des salles et équipements de déshydratation.

Les procédés choisis pour le traitement des eaux usées entrantes dépendent de la nature des boues entrantes, ainsi que de la qualité finale souhaitée pour l'effluent. Les différents choix de procédés modifient considérablement non seulement la quantité de travaux structurels et de raccords à effectuer, mais aussi l'agencement des conduites et des systèmes de contrôle de l'hydraulique du système. Ils ont donc un impact direct sur la complexité des coûts de construction.

Équipement essentiel pour un fonctionnement efficace de la station d'épuration

Une station d'épuration a besoin de plusieurs équipements clés pour bien fonctionner. Ces équipements sont comme les organes qui assurent le fonctionnement d'un corps. Le choix et l'installation des équipements ont un impact direct sur l'efficacité du traitement et la stabilité du système. L'achat d'un équipement de haute qualité qui fonctionne bien dans des conditions difficiles est important pour le fonctionnement efficace et à long terme de la station d'épuration.

Type d'équipement	Fonction principale	La construction en point de mire
Equipement de la station de pompage d'entrée	Lève l'eau entrante pour fournir la hauteur de chute nécessaire	Choisir le bon type en fonction de la qualité et de la quantité d'eau, facile à placer pour l'entretien
Tamis et dessablage	Élimine les gros corps flottants et les gravillons de l'eau	Résistance à la corrosion, emplacement pour un nettoyage facile
Équipement d'aération (souffleurs, diffuseurs)	Fournit de l'oxygène pour le traitement biologique, mélange les liquides	Utilisation de l'énergie, contrôle du bruit, emplacement, système de tuyauterie
Mélangeurs	Maintient le mélange homogène, empêche la décantation	Résistance à la corrosion, emplacement, adaptation à la puissance
Racleurs de clarificateurs	Collecte et élimination des boues des bassins de décantation	Fonctionnement régulier, protection contre la corrosion, installation correcte
Équipement de déshydratation des boues (centrifugeuses, filtres-presses)	Élimination de l'eau des boues, réduction du volume	Capacité, espace nécessaire, tuyauterie et alimentation connectées
Équipement de dosage	Ajoute des produits chimiques avec précision (comme des coagulants, des désinfectants).	Précision du dosage, protection contre la corrosion, sécurité
Équipement de filtrage	Élimine davantage les solides en suspension et améliore la clarté de l'eau	Précision du filtre, système de lavage à contre-courant, espace nécessaire
Matériel de désinfection	Tue les germes nocifs dans l'eau	Sécurité, efficacité, emplacement, entretien

Le choix de l'équipement doit tenir compte de la capacité de traitement et de sa consommation d'énergie, du niveau d'automatisation, de la maintenance et de l'entretien, ainsi que de la fiabilité de la station d'épuration. Il est essentiel de travailler avec des fournisseurs d'équipements de STEP fiables qui proposent des instruments de haute qualité conçus pour les environnements difficiles afin d'optimiser les performances à long terme de la station.

Assurer un contrôle fiable du débit : des vannes de haute qualité pour les stations d'épuration

Dans une station d'épuration des eaux usées (STEP), le réseau complexe de canalisations est contrôlé par des vannes qui fonctionnent comme des "régulateurs de trafic". Elles gèrent la direction, le débit et la pression des fluides qui comprennent les eaux usées, les boues, les gaz et les produits chimiques. De nombreuses étapes, telles que le contrôle de l'arrivée d'eau, l'évacuation des boues, le contrôle des dosages chimiques et les commutateurs d'équipement, nécessitent un fonctionnement précis des vannes. Ces fonctions sont essentielles pour l'équipement en question.

Les liquides corrosifs, les solides abrasifs et l'humidité élevée rendent l'environnement extérieur difficile. La nécessité de disposer de vannes de haute qualité et adaptées est essentielle pour garantir un fonctionnement cohérent, éviter les fuites du système et de l'environnement, minimiser les dépenses de maintenance et assurer la protection. Disposer de vannes solides, dans ce cas, équivaut à une construction "squelette" pour le projet, améliorant la fiabilité à long terme.

L'environnement épouvantable des stations d'épuration des eaux usées peut conduire à un grave problème mondial. Il est extrêmement urgent de trouver des fournisseurs de vannes professionnels. Dans ce domaine spécifique, VINCER, qui a plus d'une décennie d'expérience, se concentre sur les technologies de vannes automatisées. Ses solutions sur mesure et ses propositions de valeur claires pour les projets de STEP se distinguent :

1. Une riche expérience industrielle et des solutions personnalisées : VINCER comprend parfaitement les problèmes et les besoins des STEP et des industries connexes (comme le dessalement de l'eau de mer, la chimie, le pétrole et le gaz). Elle a l'habitude de travailler avec des clients de renom (comme Veolia). Elle peut vérifier les besoins spécifiques d'un projet sur la base de huit dimensions : analyse du fluide, méthode de contrôle, analyse de la température, exigences matérielles, analyse de la pression du fluide, temps d'ouverture/fermeture du fluide, détermination de la norme de connexion, position et espace d'installation. Cela leur permet de fournir une sélection de vannes et des solutions personnalisées très appropriées et optimisées. Cela permet de s'assurer que les performances des vannes répondent bien aux besoins des processus complexes et de réduire le risque de problèmes liés au choix d'une mauvaise vanne.
2. Produits de haute qualité et garantie de fiabilité : Les vannes doivent durer longtemps dans l'environnement difficile des stations d'épuration. Les produits VINCER utilisent de bonnes matières premières (comme les joints importés haut de gamme). Ils font l'objet de contrôles de qualité stricts en usine et d'un second contrôle chez VINCER. Ils fournissent des rapports sur les matériaux (MTC) et des certificats de qualité. Ils possèdent également des certifications importantes telles que CE, RoHS, SIL (Safety Integrity Level) et FDA (Food Grade). En ce qui concerne les vannes automatisées en particulier, l'entreprise met l'accent sur les performances et la fiabilité. Cela garantit que leurs produits fonctionnent de manière stable et fiable dans les systèmes d'automatisation des stations d'épuration. Cela réduit les fuites et la nécessité de réparations fréquentes.
3. Excellent rapport coût-efficacité : Le coût de construction d'une station d'épuration est un point essentiel pour les maîtres d'ouvrage. VINCER propose des prix compétitifs tout en offrant des performances et une fiabilité conformes ou supérieures aux normes internationales. Ils peuvent effectivement réduire les coûts d'achat des vannes. Cela permet aux projets d'optimiser l'investissement total tout en maintenant un niveau de qualité élevé. Cela signifie que vous pouvez "réduire les coûts de votre projet, 'faire plus avec moins'".
4. Guichet unique d'achat et de service efficace : VINCER propose de nombreux types de vannes automatisées et d'articles connexes (électriques, pneumatiques, vannes de contrôle, vannes à bille, vannes papillon, électrovannes). L'entreprise propose également un service sur mesure. Cela permet aux clients d'acheter tout en un seul endroit. Cela simplifie la chaîne d'approvisionnement et permet de réduire les coûts. En outre, des devis rapides (dans les 24/48 heures) et des délais de livraison relativement courts (7-10 jours pour les articles standard, 30 jours au plus pour les articles sur mesure) permettent de respecter le calendrier du projet.
5. Support technique professionnel et service après-vente : L'équipe d'ingénieurs professionnels de VINCER vous aide dès le début. Elle fournit des idées de sélection précises et des dessins techniques (2D/3D). Si des problèmes surviennent par la suite, ils peuvent fournir une analyse professionnelle, des solutions et une assistance technique à distance (voire sur site). Cela permet de s'assurer que les vannes sont bien prises en charge pendant toute leur durée de vie.

Ainsi, lors de la conception et de la construction d'une station d'épuration, il convient de sélectionner des fournisseurs tels que VINCER, qui offrent une vision professionnelle, une expérience et des vannes automatisées de qualité, avec un excellent soutien tarifaire. De tels fournisseurs garantissent la réussite du projet et un fonctionnement fiable à l'avenir.

Maîtriser les coûts de construction d'une station d'épuration

La construction d'une station d'épuration des eaux usées (STEP) entraîne des dépenses considérables. La précision de l'estimation des coûts et une gestion efficace des coûts sont essentielles pour mener à bien le projet. Cela inclut la prise en compte des coûts d'entretien futurs.

Les principales composantes de la construction sont les suivantes : Les activités préliminaires à la construction (étude de faisabilité, conception, étude de site et acquisition de terrains), les travaux de génie civil (construction de structures et de bâtiments, installation de routes et de canalisations), les coûts d'achat et d'installation des équipements (équipements de traitement, pompes, soufflantes, vannes, instruments électriques et de contrôle), l'installation des canalisations, des systèmes électriques et de contrôle, la gestion et la supervision du projet (y compris les imprévus non facturables), ainsi que les modifications et les imprévus non facturables dus à des extras.

De nombreux facteurs (capacité de traitement, degré de sophistication du processus, équipement sélectionné, prix du marché des matériaux et de la main-d'œuvre, site, contraintes légales, calendrier) influencent la précision de l'estimation des coûts. Les coûts d'un projet bien maîtrisés sont obtenus en apportant des améliorations au cours de la phase de planification. Des économies sont réalisées grâce à la réduction négociée des prix (contractuels) des matériaux fournis et des services de construction. Une gestion efficace permet d'éviter les " reprises " de construction et d'éliminer les travaux (et les matériaux) redondants ainsi que les déchets. Des fournisseurs d'équipements clés fiables, bénéficiant de prix avantageux et d'une solide réputation, profitent directement au budget du projet.

Meilleures pratiques en matière de gestion de la construction des stations d'épuration

Une bonne gestion des travaux de construction est comme le "chef d'orchestre" qui veille à ce qu'un projet de STEP soit achevé dans les délais, avec la qualité requise et en toute sécurité. L'approche de l'équipe de projet est un élément clé de cette gestion.

• Une organisation et une communication claires du projet : Mettre en place des moyens clairs pour que le propriétaire, les concepteurs, les constructeurs et les superviseurs puissent se parler et travailler ensemble. Une approche collaborative entre toutes les parties est essentielle.
• Plan de construction détaillé et contrôle du calendrier : Établissez un plan de travail que vous pourrez suivre. Vérifiez-le et ajustez-le souvent. Trouver et résoudre les problèmes qui ralentissent le travail.
• Gestion et contrôle stricts de la qualité : Mettre en place un bon système de gestion de la qualité. Contrôler rigoureusement les matériaux, les travaux de construction et les pièces finies. Assurez-vous que la qualité du travail répond aux besoins et aux normes de conception.
• Une gestion rigoureuse de la sécurité : Les chantiers comportent des risques (travailler en hauteur, creuser, soulever des objets lourds, produits chimiques). Les règles de sécurité doivent être claires. Donnez la formation et l'équipement de sécurité nécessaires. Veillez à ce que les gens soient en sécurité.
• Gestion efficace des fournisseurs et des sous-traitants : Choisir des sous-traitants et des fournisseurs expérimentés et qualifiés. Gérer efficacement les contrats. Veiller à ce que les produits et les services soient fournis en temps voulu et dans le respect du calendrier. Pour les spécialistes des pompes, des équipements d'aération et des vannes des stations d'épuration, sélectionnez des partenaires industriels pour les principaux composants. Choisissez ceux qui sont réputés pour l'excellence de leur service et leur fiabilité. Par exemple, choisissez des fournisseurs spécialisés dans les systèmes automatisés de contrôle des fluides. Cela permet d'éviter les risques potentiels lors de la sélection et de l'installation des équipements et de maintenir la fiabilité des systèmes de base.
• Gestion du changement : Au cours du projet, il peut être nécessaire de modifier les conceptions ou d'ajuster le site. Vous devez disposer d'un processus clair pour gérer les changements. Vérifiez l'impact des modifications sur le projet et prenez une décision rapide.

Tendances futures et innovations dans la construction des STEP

La construction de stations d'épuration a tendance à être plus intelligente et plus durable.

• Automatisation et technologie intelligente : Utiliser des systèmes de contrôle sophistiqués, des capteurs avancés, ainsi que des technologies de données modernes. Cela permet d'effectuer des diagnostics à distance et d'optimiser les processus. En outre, cela améliore l'opérabilité en détectant les problèmes qui doivent être résolus. L'efficacité opérationnelle augmente et les coûts de main-d'œuvre sont réduits.
• Modularité et préfabrication : Utiliser des équipements plus modulaires et des pièces fabriquées en usine. Cela permet d'accélérer et de faciliter le travail sur le chantier.
• Récupération des ressources et autosuffisance énergétique : Concevoir des usines qui récupèrent l'eau, l'énergie (biogaz pour l'électricité) et d'autres nutriments précieux des eaux usées. Cela permet de réduire les dépenses d'approvisionnement tout en optimisant les dépenses d'investissement, en réutilisant les ressources pour réduire l'énergie nécessaire au fonctionnement de l'usine.
• Jumelage numérique et technologie BIM : Mettre en œuvre le BIM (Building Information Modeling) pour la gestion de la conception et de la construction. Par la suite, générer une copie numérique de la station d'épuration. Cela facilitera la gestion du cycle de vie du projet.

Ces nouvelles idées permettent non seulement d'améliorer le fonctionnement des stations d'épuration, mais elles exigent également de nouvelles compétences de la part des concepteurs et des constructeurs pour les constructions futures.

Garantir la conformité et la durabilité des STEP

Le respect de la loi est le fondement de la construction d'une station d'épuration. Il existe des lois concernant les rejets, la construction et la sécurité de l'eau qui doivent être respectées aux trois niveaux de gouvernement : national, local et régional. L'agence pour la protection de l'environnement gère un grand nombre de ces lois. Tous les permis et autorisations nécessaires doivent être obtenus avant le début des travaux. Cela signifie que, pour éviter les problèmes, il faut respecter pleinement les lois pendant les phases de conception et de construction, après des vérifications approfondies au cours des premières étapes du projet. La conformité contribue à préserver la santé humaine et la santé publique.

Dans une entreprise, la durabilité est définie comme l'équilibre entre les besoins du présent et les implications futures sur l'environnement, la société et l'économie. Cela englobe les travaux de construction, comme la construction responsable et l'atténuation des dommages pendant la phase de construction. Il s'agit également de concevoir les processus de traitement de manière à ce qu'ils consomment peu d'énergie. En outre, il s'agit de planifier l'exploitation et la maintenance en tenant compte de la demande à long terme, des calendriers de maintenance et des exigences futures en matière de mise à niveau. Une station d'épuration qui soutient le développement durable va au-delà d'une performance exceptionnelle en matière de purification de l'eau ; elle fait preuve d'une gouvernance avisée de la part de l'entreprise ou de la municipalité, ce qui améliore son image de marque.

Conclusion

La conception et la construction d'une station d'épuration est l'aboutissement de plusieurs processus distincts, allant d'un cadre de base et d'un plan de conception à la manipulation d'équipements de construction et aux tendances spéculatives futuristes au sein de l'industrie de la construction. Chaque étape est nécessaire. Fonctionnant efficacement comme une machine sophistiquée, l'exécution précise et prolongée de l'interaction synergique et de l'exécution sans faille entre les différents composants est cruciale pour garantir le succès durable du projet de la station d'épuration. Le fonctionnement optimal de ces "reins de la vie" qui maintiennent l'équilibre dynamique de la terre est assuré par des équipes de conception bien sélectionnées, des fournisseurs d'équipements clés fiables, des chefs de projet dévoués et le respect strict des plans méticuleusement décrits. Un fonctionnement sans heurts est synonyme d'efficacité à long terme, ce qui permet d'accroître la valeur et les avantages pour la société et l'écosystème.