Mesures des effluents gazeux

Des nouvelles exigences de performance imposées aux STEP en matière de qualité des rejets, d'efficacité énergétique et d'émissions de gaz à effet de serre deviennent de plus en plus importantes. Souvent des objectifs contradictoires se manifestent, c'est pourquoi une surveillance précise des procédés est nécessaire lors d’une optimisation. La mesure des concentrations de gaz dans l'air évacué des traitements biologiques est un instrument bénéfique pour surveiller en haute résolution et avec un minimum d'entretien les différents objectifs d'une STEP.

, Adriano Joss, Luzia von Känel, Lucien Biolley, Daniel Braun, Eberhard Morgenroth,

Les STEP modernes doivent être performantes, efficace en énergie et favorable au climat, elles ont une excellente qualité des effluents et traitent des volumes d'eaux usées aussi importants que possible. Le contrôle des résultats, qui est assuré par des mesures en ligne en raison de la dynamique élevée des processus, joue un rôle essentiel dans l'optimisation. Généralement, on utilise pour cela des mesures d'espèces dissoutes, ce qui peut être problématique pour différentes raisons:

Le biofouling fausse les signaux de mesure et nécessite un entretien régulier des capteurs.
La variabilité spatiale ne peut être enregistrée que de manière très limitée.
Les sondes et analyseurs ne sont disponibles que pour certaines substances.

La mesure de l'air évacué des traitements biologiques à haute résolution et à faible entretien permet de remédier à cette situation. Particulièrement utile sont à ce fin la mesure de l'oxygène pour l'optimisation et le contrôle de l'aération et la mesure du gaz hilarant et du méthane pour la surveillance des émissions directes de gaz à effet de serre.

Captage des émissions gazeuses avec des hottes d'extraction d'air

Dans le cadre du projet «N2Oara - Émissions de gaz à effet de serre provenant du traitement des eaux usées», la méthode standard de mesure des effluents gazeux dans les STEP a été révisé afin de permettre des mesures à haute résolution spatiale et temporelle. A cette fin, jusqu'à 14 hottes d'extraction d'air sont placées sur l'étape de traitement biologique et reliées par des tuyaux à une station de mesure centrale (fig. 1). Une pompe de pré-aspiration garantit un débit d'air constant sur toutes les conduites afin de permettre une réponse rapide sur tous les canaux (fig. 2) et de réduire l'accumulation de condensat dans le système de mesure. Après la condensation de l'air évacué, les concentrations de gaz sont mesurées dans un analyseur de gaz. En complément du système de mesure, le laboratoire d'ingénierie environnementale de l'EPFZ développe actuellement un accessoire pour les hottes, qui permet de mesurer le débit à travers les hottes.

Concept de mesure testé et optimisé

Le concept de mesure a été testé et perfectionné au cours de 14 campagnes de mensure de longue durée sur au moins un an. Les principales difficultés de fonctionnement étaient l'entrée de boues activées (par exemple en cas de formation de mousse dans le bassin), l'abroutissement par les martres et le gel des conduites de gaz en hiver. Un système à plusieurs niveaux a été mis en place pour sécuriser le système de mesure. Aucun entretien régulier n'est nécessaire, à l'exception de l'étalonnage mensuel. Pour le contrôle de la qualité, une mesure de référence est effectuée à l'air atmosphérique à chaque cycle de mesure (fig. 2).

Actuellement, il n'existe pas de fournisseur commercial pour la mesure des effluents gazeux. La mesure est toutefois copiée par quelques exploitants (ARA Real, Emscherverband) avec l'aide de l'Eawag/ETH. De plus, la société Holinger (contact: Manuel Layer) dispose d'une unité de mesure. Les objectifs des futures campagnes de mesure se situent principalement dans trois domaines:

Benchmarking des émissions de gaz à effet de serre
Optimisation de l'aération et des émissions de gaz à effet de serre d'une installation
Comme contrôle lors d'une optimisation de la consommation d'énergie des ventilateurs

Description détaillée de la méthode

Une description complète de la mesure peut être trouvée sous le DOI suivant: https://doi.org/10.25678/0005CR

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Traitement biologique des STEP