Station d'épuration de Wegnez
Un peu d'histoire
Dès le début du XVème siècle, avec l'apparition des premières installations où l'eau était utilisée comme force motrice, la Vesdre a joué un rôle important dans l'essor de l'industrie lainière en raison de la possibilité d'établissement de nombreuses chutes d'eau sur la rivière.
La Vesdre a ainsi permis un étalement d'industries le long de son cours.
Installées au bord de la rivière ou de certains de ses affluents, les industries y prélevaient l'eau nécessaire à leurs activités et rejetaient les eaux résiduaires sans le moindre traitement directement dans ces cours d'eau.
Quand l'activité industrielle eut acquis un certain développement, la situation devint intenable, la rivière faisant office d'égout à ciel ouvert entre Béthane et Liège.
Cette situation attira l'attention des pouvoirs publics et en 1888, une commission pour l'étude de l'épuration des eaux de la Vesdre fut instituée.
Les travaux de cette commission restèrent cependant sans suite.
En 1900, la Ville de Verviers se préoccupa également du problème et fit réaliser divers essais d'un procédé d'épuration basé sur les réactions des eaux acides des carbonisages des laines avec les eaux basiques des lavoirs de laine. Ces essais furent infructueux.
En 1921, l'État créa une nouvelle commission qui conclut que la réalisation de l'épuration des eaux résiduaires par les industriels eux-mêmes ruinerait l'activité économique et préconisa la construction d'un nouveau barrage destiné à assurer une autoépuration par dilution de la pollution.
En 1937, une nouvelle commission estima nécessaire la construction d'une station d'épuration d'eaux usées à Goffontaine.
Enfin,
une quatrième et dernière commission fut créée en 1955.
Celle-ci écarta définitivement la vieille idée de dilution de la pollution et prévit, préalablement à toute étude d'épuration, l'établissement d'un collecteur général d'eaux usées dans une berge de la rivière.
Les travaux débuteront en 1961 et s'échelonneront, en divers lots, jusqu'en 1971 sous la maîtrise d'ouvrage de l'intercommunale Inter cours d'eau aujourd'hui disparue.
En 1976, INTER COURS D'EAU passa un contrat avec le bureau d'études Coppee-Courtoy de Liège pour l'établissement du projet et la direction des travaux de la station d'épuration de Wegnez mais les études s'enliseront rapidement suite à des désaccords entre les différents intervenants quant aux options techniques à adopter.
Entrée en scène de l'A.I.D.E.
En 1981, l'A.I.D.E. se voit confier l'épuration des eaux usées domestiques de l'arrondissement de Verviers en raison de la cessation des activités d'Inter cours d'eau.
Elle confirme la mission du bureau d'études Coppée-Courtoy et un avant-projet de la station d'épuration de Wegnez est soumis au Pouvoir subsidiant en novembre 1982.
Cet avant-projet préconise la réalisation d'une première tranche d'une capacité de traitement de 170.000 équivalents-habitants (E.H.) dont 50% pour la pollution domestique et 50% pour la pollution d'origine industrielle.
L'estimation des travaux est alors de 20.575.000 euros TVA incluse.
Mais les moyens budgétaires dont dispose à l'époque la Région Wallonne sont nettement insuffisants pour faire face aux besoins et les subsides nécessaires ne sont pas accordés.
Ce n'est qu'en 1994 que la Région wallonne peut enfin disposer des budgets nécessaires pour reprendre la station d'épuration de Wegnez à son programme d'investissements en matière d'assainissement.
Elle donne alors instruction à l'A.I.D.E. de ne pas donner suite aux avant-projet et projets établis antérieurement et de présenter un nouveau dossier dressé sur base de données techniques réactualisées, selon la procédure de passation du marché par voie d'appel d'offres.
Elle demande notamment de revoir la capacité de traitement de la station d'épuration à la baisse en tenant compte d'une diminution supputée de la pollution d'origine industrielle.
En juin 1994, un nouvel avant-projet est transmis au Pouvoir subsidiant. Il en est de même en juillet de la même année pour le projet.
Une procédure de passation du marché est lancée et les offres des entrepreneurs sont déposées en octobre 1994.
En novembre 1994, l'Association momentanée BESIX-Wust-SEE-OTV est désignée adjudicataire des travaux pour un montant de 26.194.000 euros TVA incluse.
Compte tenu des délais relatifs à l'obtention des permis indispensables et plus particulièrement de l'obligation de se conformer à la procédure légale d'étude d'incidence sur l'environnement, les travaux de construction de la station d'épuration de Wegnez ont débuté en août 1998.
Ils se sont terminés en août 2001.
Conception générale
Les lignes directrices
La station d'épuration de Wegnez traite les eaux usées de tout ou partie des communes de Baelen, Dison, Eupen, Herve, Limbourg, Pepinster, Thimister-Clermont et Verviers.
Sa capacité maximale de traitement est de 110.000 E.H.
Elle est du type biologique à boues activées avec traitement tertiaire
d'élimination de l'azote et du phosphore.
Le traitement des pollutions carbonées et azotées est réalisé par voie biologique. Le traitement des pollutions phosphorées est assuré, en première phase, par voie biologique et, en seconde phase, par voie physico-chimique.
La station d'épuration est entièrement automatisée et présente une grande sécurité de fonctionnement, tous les équipements étant munis d'au moins une unité de réserve opérationnelle.
Les données de base
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Volume journalier d'eaux usées à traiter : 19.800 m³
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Débit maximal admis à l'entrée des installations : 6.600 m³/h
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Débit maximal traité biologiquement (3 Q18) : 3.300 m³/h
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Caractéristiques des eaux usées :
pH : 8,5.
DB05 : 300 mg O2/l.
Matières en suspension :500 mg/l.
Azote Kjeldahl : 55 mg/l.
Phosphore : 22 mg/l.
Les performances
Effluent final
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Demande biochimique en oxygène en 5 jours à 20° C (DBO5) : < 25 mg/l
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Teneur en matière en suspension : < 35 mg/l
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Teneur en matières sédimentables après sédimentation statique de 2 h : < 0,5 ml/l
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Teneur en huiles et matières grasses : < 3 mg/l
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Teneur en détergents : < 3 mg/l
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Teneur en phosphore total : < 1 mg/l
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Teneur en azote total : < 10 mg/l pour une température de l'eau à traiter supérieure ou égale à 12°C
Les boues produites
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Teneur en matières sèches : > 30%
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Chaulage en vue de leur valorisation agricole
Les filières de traitement
Traitement des eaux
a) Ouvrages d'entrées :
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Piège à pierres
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Pré-dégrillage
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Station de relevage
b) Traitements physiques :
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Dégrillage fin
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Dessablage – déshuilage
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Décantation primaire
c) Traitement biologique :
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1er stade
Bassins anaérobies
Bassins de traitement des pollutions carbonées et azotées
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2ème stade. Bassins de traitement de finition des pollutions azotées
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3ème stade. Clarification et recirculation des boues
d) Traitement tertiaire d'élimination chimique des pollutions phosphorées
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Ajout de réactifs
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Clarification
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Contrôle final
Traitement des boues
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Épaississement gravitaire des boues primaires et tertiaires
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Déshydratation par centrifugation
Commune pour les boues primaires et tertiaires
Filière séparée en flux tendu pour les boues secondaires
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Conditionnement par chaulage
Ouvrages complémentaires
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Bassin d'orage
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Traitement et stockage des gadoues de fosses septiques
Traitement des eaux.
Ouvrages d'entrée
Les eaux usées arrivent gravitairement à la station d'épuration par un collecteur d'un diamètre intérieur de 1,40 m posé dans la berge de la Vesdre et sont réparties entre deux chenaux de 1,50 m de largeur.
Chaque chenal est équipé d'un piège à pierres et d'un dégrilleur à fonctionnement
automatique d'un écartement entre barreaux de 40 mm.
Ces dégrilleurs grossiers débarrassent les effluents des matières volumineuses (cartons, plastiques, chiffons, etc.) qui pourraient nuire à l'efficacité du traitement en aval.
Les déchets récoltés sont stockés dans des conteneurs fermés.
Relevage
Le relevage des eaux usées est assuré par quatre pompes centrifuges submersibles (2 unités de 3.300 m³/h et 2 unités de 1700 m³/h) dont l'une en réserve mécanique opérationnelle.
Elles sont équipées de variateurs de fréquence permettant de moduler leurs débits afin d'assurer une alimentation régulière des ouvrages en aval et de réduire le volume de la bâche de pompage.
Par temps sec, les eaux usées relevées par les pompes sont dirigées vers 2 chenaux alimentant les dégrilleurs fins et les dessableurs - déshuileurs ; par temps de pluie, le débit excédant 3.300 m3/h est envoyé vers le bassin d'orage.
Bassin d'orage
Par un système de seuil déversoir, le débit excédentaire à 3Q18 est dévié vers le circuit d'orage.
Lorsque le débit sur la ligne de traitement des eaux à traiter physiquement et biologiquement retombe à une valeur inférieure à 3Q18, le contenu du bassin est retourné en tête d'installation de manière à pouvoir être traité dans le circuit normal de la station d'épuration.
Le bassin d'orage est du type rectangulaire avec dispositif de curage par chasse d'eau.
Il a une capacité de stockage de 3.000 m3 et est compartimenté en trois lignes.
Dégrillage fin
L'installation
comprend deux chenaux de 1,50 m de largeur équipés chacun d'un dégrilleur à
fonctionnement automatique avec un écartement de barreaux de 6 mm.
Les déchets récoltés sont compactés et évacués par un transporteur à vis dans un conteneur de stockage.
L'installation est abritée dans un bâtiment technique.
Dessablage-déshuilage
Le dessableur - déshuileur est constitué de deux lignes de traitement comportant chacune un système d'élimination des sables par décantation et des flottants par raclage. Une injection d'air permet d'améliorer la séparation des flottants des eaux usées.
L'ouvrage est dimensionné pour éliminer 95% des sables de granulométrie supérieure à 200 microns et 80% des huiles et graisses de densité inférieure ou égale à 0,9.
L'installation comprend également un laveur de sable qui permet de limiter la concentration en matières organiques des sables récoltés à 10% en poids.
Les
trois surpresseurs indispensables à l'insufflation d'air en fond de bassin
(dont une machine de réserve) sont installés dans le même bâtiment que les
dégrilleurs fins.
Un pont mobile animé d'un mouvement de va et vient longitudinal permet la récupération des sables et des graisses.
Le système de reprise des sables par air lift est monté sur le pont mobile et alimenté en air par un compresseur également placé sur le pont.
Décanteurs primaires
Une
chambre de répartition assure une égale répartition du débit à traiter
entre trois décanteurs primaires.
Les décanteurs sont de type circulaire, d'un diamètre de 24 m, et équipés d'un pont radial à entraînement périphérique.
Un racleur de fond ramène les boues dans une fosse autour du fût central et un racleur de surface entraîne les écumes et flottants vers une trémie collectrice alimentant une chambre extérieure.
Relevage des eaux décantées primaires
Le relevage des eaux décantées est assuré par deux pompes centrifuges submersibles d'un débit unitaire de 1.650 m³/h, une troisième pompe étant installée comme réserve mécanique opérationnelle.
Traitement biologique
Le
traitement biologique constitue l'ouvrage le plus important de la station
d'épuration. Il a une longueur de 67 mètres et une largeur de 49 mètres.
Dans cet ouvrage, les eaux usées sont mises en contact avec des biomasses
épuratrices qui se nourrissent de la pollution dissoute.
L'ouvrage est réalisé sur trois lignes en parallèle pouvant travailler indépendamment l'une de l'autre. Chacune peut, par conséquent, être isolée des autres pour permettre toute intervention sans nécessiter un arrêt complet de l'installation.
Chaque ligne comporte trois phases de traitement.
1ère phase. Bassins en anaérobiose
Dans ces bassins, les eaux à traiter sont soumises à des conditions anaérobies (absence d'oxygène) permettant la réduction partielle du phosphore.
Ces bassins présentent un volume utile global de 3.300 m³. Ils sont équipés d'agitateurs submersibles destinés à assurer l'homogénéité du liquide et à éviter tout dépôt. Ils sont fermés par une couverture évitant l'émission de gaz malodorants.
2ème phase. Bassins de traitement des pollutions carbonée et azotée
Ces bassins sont aérés et de type à circulation forcée. Leur volume utile global est de 11.500 m³.
L'aération est assurée par douze rampes relevables de diffuseurs à fines bulles
installées en fond de bassin. L'air nécessaire est produit par quatre
surpresseurs (dont un de réserve) de 3.000 Nm³/h de capacité chacun
installés dans un bâtiment technique attenant.
Chaque bassin est équipé de deux accélérateurs de courant de 2,50 mètres de diamètre.
3ème phase. Bassins de traitement de finition de la pollution azotée
Ces bassins constituent une étape de finition du traitement biologique permettant d'éliminer 20% de la pollution azotée et d'assurer une sécurité au fonctionnement des installations.
Le volume utile globale de l'ensemble de ces bassins est de 3.300 m³.
L'aération est, comme pour la seconde phase, assurée par des diffuseurs à fines bulles installés en fond de bassin.
Décanteurs secondaires
Une chambre de répartition assure une égale répartition du débit à traiter entre trois décanteurs secondaires.
Les décanteurs secondaires permettent de séparer l'eau traitée de la biomasse épuratrice.
Ils sont de type circulaire avec pont diamétral à entraînement périphérique. Leur diamètre est de 34 mètres.
Afin d'éviter des problèmes de relargage de phosphore inhérents à des conditions anaérobies créées par des temps de séjour importants dans les puisards à boues, les décanteurs secondaires sont du type sucé.
Ils sont également équipés d'un racleur de surface destiné à écumer les flottants vers une trémie collectrice alimentant une chambre extérieure.
Décantation tertiaire
L'élimination du phosphore jusqu'à une teneur de 1 mg/l est réalisée par
post-précipitation au chlorure ferrique.
L'adjonction des réactifs s'effectue dans des bassins de coagulation-floculation situés en tête des décanteurs tertiaires. Ces décanteurs sont au nombre de trois, du type lamellaire à plaques alvéolées, raclés avec fosse à boues.
Après traitement, les eaux de surverse clarifiées sont évacuées gravitairement vers la Vesdre.
Contrôle avant rejet
Avant rejet en Vesdre, une installation d'échantillonnage automatique des eaux traitées permet le contrôle des différents paramètres de fonctionnement de la station d'épuration.
En outre, une mesure en continu du débit, du pH et de l'oxygène dissous est prévue.
Traitement des gadoues
Des gadoues de fosses septiques récoltées par des vidangeurs agréés peuvent être amenées à la station d'épuration en vue de leur traitement.
La réception des gadoues, transportées par camions citernes, est assurée même en l'absence du personnel de la station d'épuration grâce à un contrôle automatique d'accès par carte magnétique.
Un bâtiment couvert abrite les installations de pré-traitement qui consistent en
un
dégrilleur du type auto-nettoyant
avec presse hydraulique pour le compactage
des déchets et un dessableur avec classificateur permettant de laver le sable récolté.
Les gadoues prétraitées sont stockées dans trois fosses enterrées en béton de 100 m³ chacune.
Elles sont ensuite pompées à faible débit en tête des bassins de traitement biologique pendant les périodes de faible charge de la station d'épuration, soit pendant la nuit ou le week-end.
L'air du bâtiment est aspiré et traité par le l'installation de désodorisation.
Traitement des boues
Puisards à boues
L'extraction des boues se fait individuellement depuis chaque décanteur à l'aide de vannes automatiques vers le puisard commun à chaque traitement et à partir duquel les boues sont pompées soit vers les unités d'épaississement, soit vers le traitement biologique (recirculation externe des boues activées).
Deux puisards sont installés :
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le puisard des boues primaires
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le puisard des boues secondaires (boues recirculées et en excès).
Ces puisards ont une autonomie supérieure à 1'heure et sont équipés de 2 pompes centrifuges horizontales (dont une de réserve) permettant d'envoyer les boues soit vers les épaississeurs, soit vers les fosses tampons.
Épaississeurs
Trois épaississeurs circulaires en béton sont prévus : deux pour les boues primaires de 400 m3 chacun et un pour les boues tertiaires de 112 m3.
Chaque épaississeur est équipé d'un pont diamétral auquel sont suspendus une jupe déflectrice d'alimentation, une herse d'épaississement et un racleur de fond.
Les épaississeurs des boues primaires sont couverts par des coques auto-portantes en polyester armé de fibre de verre.
Stockage des boues avant déshydratation
L'ouvrage de stockage des boues avant déshydratation comporte deux compartiments : l'un commun pour les boues provenant des épaississeurs primaires et tertiaires et l'autre, aéré, pour les boues secondaires.
Ces fosses tampons sont couvertes et équipées chacune d'un agitateur immergé et de deux pompes volumétriques d'extraction.
Déshydratation des boues
L'installation de déshydratation comprend 5 centrifugeuses, dont deux de réserve.
Deux des centrifugeuses sont destinées à traiter les boues primaires et tertiaires à un débit massique de 1.280 kg/heure et trois centrifugeuses sont alimentées en direct par les boues secondaires fraîches à un débit massique de 199 kg/heure.
Les
machines sont dimensionnées pour fonctionner au maximum 5 jours par semaine et
16 heures par jour.
Les boues sortant des centrifugeuses sont reprises par des pompes volumétriques à vis et envoyées vers deux silos de stockage de respectivement 220 m3 (boues primaires et tertiaires) et 90 m³ (boues secondaires).
Conditionnement des boues
Avant évacuation, les boues déshydratées sont chaulées dans un malaxeur à vis au moyen de chaux vive stockée dans un silo de 100 m3.
Cet apport de chaux vive permet aux boues d'atteindre une siccité finale de 30%,
facilite les opérations de manutention et de stockage de celles-ci, assure leur
stabilisation et leur hygiénisation en éliminant ainsi tout risque de
fermentation et de dégagement d'odeurs et augmente leur valeur agronomique.
L'installation permet de traiter l'ensemble des boues produites par la station d'épuration en maximum 16 heures/jour, 5 jours/semaine.
Les boues conditionnées sont acheminées par vis convoyeuses vers un quai de chargement couvert prévu pour six conteneurs de 20 m³.
Désodorisation
Les ouvrages ou parties d'ouvrages susceptibles d'émettre des odeurs sont construits en enceinte fermée.
Les gaz odorants sont captés à l'intérieur de ces ouvrages par un réseau d'extraction et dirigés vers l'installation de désodorisation.
Cette installation permet d'éliminer les composés odorants par lavage chimique de l'air capté.
Le traitement des odeurs est réalisé en 3 étapes :
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tour de lavage acide à ruissellement
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tour de lavage oxydo-basique à ruissellement
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tour de lavage basique à ruissellement de finition.
Grâce à cette installation de désodorisation, aucune odeur n'est décelable en dehors des limites de la station d'épuration.
Exploitation de la station d'épuration
Une installation de supervision située dans la salle de contrôle du bâtiment d'exploitation assure en permanence le fonctionnement entièrement automatique de la station d'épuration. Elle permet en outre une surveillance et une commande en mode manuel de tous les équipements.
Grâce
à ce système, l'opérateur est à tout moment informé de l'état de marche de
la station d'épuration et, en particulier, de la valeur des différents
paramètres de fonctionnement tels que débits, oxygène dissous, niveaux, etc.
Le système met en œuvre un grand nombre d'automates programmables reliés en réseau avec un ordinateur installé dans la salle de contrôle.
Toutes les opérations de supervision peuvent également être effectuées à partir du centre de contrôle central installé au siège social de l'A.I.D.E. à Tilleur via le réseau téléphonique commuté.
