15.12.2023
Déshydratation des boues d’épuration dans la station d’épuration principale de Trèves à l’aide de décanteurs centrifuges Flottweg
En tant que précurseur dans les domaines de l'intelligence artificielle et de la durabilité, la station d'épuration principale de Trèves ne cesse d'optimiser ses processus et de se développer depuis des années. C’est pourquoi la déshydratation des boues avait besoin d'être modernisée en 2021. En collaboration avec le spécialiste de la technique de séparation Flottweg, le système a été converti en centrifugeuses industrielles. Depuis, les machines Xelletor de Flottweg sont en service et aident la station d’épuration à réaliser d’importantes économies. Dans le même temps, les décanteurs centrifuges contribuent à la neutralité énergétique de l’ensemble de l’installation et permet de mettre en œuvre des projets innovants.
La station d’épuration principale de Trèves, qui compte parmi les deux stations d’épuration de la ville, traite les eaux usées de 100 000 habitants, couvrant également les entreprises et les industries régionales. Sa mission principale est l'épuration et le traitement des eaux usées en amont de leur rejet dans la Moselle.
La neutralité énergétique est au centre des préoccupations de la station d’épuration. Les différentes mesures réalisées depuis 2013 à cet égard ont permi d'obtenir un bilan énergétique positif : « Dès 2013, nous avons commencé à remettre en question les processus existants et à les repenser », explique Marius Barbian, responsable de l’exploitation des deux stations d’épuration à Trèves. « Nous avons installé des panneaux photovoltaïques sur les toits, intégré une turbine d'évacuation, utilisé l'intelligence artificielle et optimisé l'utilisation du gaz d'épuration dans nos centrales de cogénération. Ces nombreuses mesures ont progressivement permis à la station d'épuration d'être à la fois durable et innovante. En effet, nous sommes fiers que la station d’épuration fonctionne de manière neutre en énergie depuis 2016.
L’intelligence artificielle joue un rôle important
L’intelligence artificielle utilisée apporte une contribution particulière au thème de la neutralité énergétique : les données du système de contrôle des processus existant sont analysées par l’IA à l’aide d’un algorithme intelligent et auto-apprenant. Cela permet d’adapter et d’optimiser différents processus dans le contexte de l’efficacité énergétique. « Nous avons déjà installé l’IA pour optimiser le contrôle de la station d’épuration en 2017. Grâce à elle, nous pouvons désormais économiser plus de 300 000 kilowattheures d'électricité par an tout en exploitant plus efficacement notre système de traitement des eaux usées. La réduction de notre consommation d’électricité et donc de CO2 est un atout considérable », explique M.Barbian. Avec l’utilisation de l’IA dans la station d’épuration, Trèves fait figure de pionnier et n’a cessé de perfectionner cette technologie au cours des dernières années.
Jusqu'à 2021 : Les boues d’épuration sont un poste de coûts important
Après diverses mesures de modernisation, l’élimination des boues d’épuration est finalement devenue l’une des priorités en 2019 : après stabilisation dans les digesteurs, les boues produites (env. 40 000 tonnes par an) étaient dirigées vers des lagunes où elles sédimentaient naturellement. Ensuite, les boues d'épuration étaient épandues dans les champs comme engrais, ce qui entraînait des coûts élevés pour la station d'épuration. Afin de travailler de la manière la plus rentable possible, la station d’épuration principale de Trèves a décidé en 2019 de construire une déshydratation mécanique des boues d’épuration afin de pouvoir déshydrater les boues d’épuration produites de manière autonome.
Lors de la phase de planification, la ville de Trèves a examiné différents procédés. Finalement, le choix s’est porté sur la déshydratation des boues d’épuration à l’aide de centrifugeuses : « Nous nous sommes demandé : souhaitons-nous utiliser des centrifugeuses ou des presses à vis ? Dans la mesure où la station d’épuration principale est déjà bien automatisée, nous avons rapidement pris notre décision : des centrifugeuses. Nous avons donc cherché un partenaire fiable sur lequel nous pouvons compter », explique M. Barbian, responsable des eaux usées.
Pour la déshydratation des boues excédentaires, en service depuis 2016, nous disposons d'un C4E : « Pour nous, l’avantage absolu de la machine Flottweg existante est qu’elle fonctionne 24h/24, 365 jours par an. Depuis sa mise en service, nous n'avons eu aucun problème, ni aucune réparation majeure, et elle est toujours en service aujourd'hui. »
Après un appel d'offres réussi, le choix s'est finalement à nouveau porté sur Flottweg. Un nouveau local a également été construit pour la déshydratation des boues afin de disposer de suffisamment d'espace pour les machines et les équipements techniques.
« Les deux machines ont parfaitement fonctionné dès la première seconde »
Depuis 2021, la station d’épuration principale de Trèves utilise désormais deux Xelletor X4E présentant un débit maximal de 800 kilos par heure par machine. Marius Barbian est très satisfait que le choix s'est porté sur Flottweg : « Ces machines ont fourni un excellent résultat dès le premier jour et ont pu être parfaitement intégrées dans le process. Lorsque nous avons effectué le transfert, de l'épandage de boues humides à la déshydratation, nous n'avions aucune marge de manœuvre. Pratiquement du jour au lendemain, il nous fallait impérativement une machine qui fonctionnait directement. Nous n'avons pas été déçu : les deux machines ont parfaitement fonctionné dès la première seconde. » C'était pour nous primordial pour que les processus de travail dans la station d’épuration principale ne soient pas compromis et que la déshydratation des boues soit intégrée dans les opérations quotidiennes de manière optimale.
Face au haut niveau d'automatisation de la station d'épuration, la capacité d'adaptation des deux décanteurs Xelletor nous a également convaincus : « Pour pouvoir utiliser une machine de manière vraiment durable, nous avons besoin de machines sur lesquelles nous pouvons nous-mêmes exercer une influence dans tous les processus. Sur les machines Flottweg, nous pouvons effectuer nous-mêmes tous les réglages, qu'il s'agisse de la vitesse de rotation du tambour ou d'autre chose. De cette manière, nous pouvons nous-mêmes, au fil du temps, régler l'exploitation de manière optimale, que ce soit au point technique ou énergétique. » Pour M. Barbian, c'est un point décisif qui a non seulement un impact sur les aspects de durabilité de la station d’épuration, mais qui joue également un rôle pour les collègues qui sont en contact quotidien avec la station. Cela leur permet de bien s’identifier à l’ensemble du processus.
Pour des raisons de sécurité au travail, la station d’épuration principale de Trèves a également choisi d'insonoriser ses machines afin de maintenir le niveau sonore aussi bas que possible. L'environnement de travail dans le nouveau bâtiment de déshydratation est désormais très agréable pour tous les employés, tout en répondant aux normes de travail actuelles.
Mais ce n'est pas uniquement pour ses machines que la sation d'épuration a choisi Flottweg, c'est également pour son service de proximité : « Comme le site de production de Flottweg est situé en Allemagne, la livraison de pièces de rechange et l’assistance sont très rapides et flexibles. » Pour M. Barbian et la station d’épuration principale de Trèves, cela représente un facteur essentiel pour éviter de longs arrêts de production. Ils connaissent l'importance de cette condition. En effet, depuis l’achat du premier décanteur pour la déshydratation des boues excédentaires en 2016 : « nous sommes entièrement satisfaits du service, de la longévité et de la faible maintenance des machines Flottweg. Les nouvelles machines Xelletor ont également confirmé nos expériences passées. »
Dialogue important pour l’innovation et le développement
L'expérience dans les domaines de la durabilité et de l'IA a été acquise par la station d'épuration au cours des dernières années grâce à de nombreux tests et essais. Mais la station d’épuration de Trèves ne souhaite pas seulement garder ces connaissances pour elle-même, au contraire, son objectif est de les partager avec d'autres exploitants. Un thème qui tient à cœur à M. Barbian : « Nous nous réjouissons d’échanger avec d’autres stations d’épuration et sommes prêts à partager nos connaissances. Nous souhaitons dissiper les craintes autour des nouvelles technologies et montrer à quel point l’IA et les entreprises peuvent s’intégrer de manière ciblée. » En effet, selon M. Barbian, c’est ce dialogue et cet échange qui permettront de nous développer en aliant innovation et durabilité.
Auteur :
Julia Deliano, PR & Content Manager, Flottweg SE
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Als Vorreiter in den Bereichen Künstliche Intelligenz und Nachhaltigkeit optimiert die Hauptkläranlage in Trier seit Jahren immer wieder ihre Prozesse und entwickelt sich stetig weiter. Aus diesem Grund wurde 2021 auch die Schlammentwässerung neu gedacht. Gemeinsam mit Separationstechnikspezialist Flottweg wurde das System auf Industriezentrifugen umgestellt. Seitdem sind Flottwegs Xelletor Maschinen im Einsatz und unterstützen die Kläranlage dabei, massiv Kosten zu sparen. Gleichzeitig unterstützen die Dekanterzentrifugen die Energieneutralität der gesamten Anlage und helfen dabei die innovative Ansätze zu realisieren.
Die Hauptkläranlage in Trier reinigt das Abwasser von 100 000 Bürger, sowie von regionalem Gewerbe und Industrie und ist eine von zwei Kläranlagen in der Stadt. Kernaufgabe ist die Reinigung und Aufbereitung des Abwassers, um dieses schließlich in die Mosel einleiten zu können.
Im Fokus der Kläranlage steht das Thema Energieneutralität. Seit 2013 wurden daher verschiedene Maßnahmen für eine positive Energiebilanz umgesetzt: „Bereits 2013 haben wir angefangen, bestehende Prozesse zu hinterfragen und neu zu denken“, erklärt Abwassermeister Marius Barbian, der zuständig für den Betrieb der beiden Kläranlagen in Trier ist. „Wir haben Photovoltaik auf den Dächern installiert, eine Auslaufturbine integriert, nutzen Künstliche Intelligenz und setzen das Klärgas optimal in unseren BHKWs ein.“ Mit dieser Vielzahl an Maßnahmen konnte die Kläranlage Schritt für Schritt das Thema Nachhaltigkeit in Kombination mit Innovation umsetzen – mit dem Ergebnis, dass die Kläranlage seit 2016 energieneutral betrieben wird.
Die Hauptkläranlage Trier ist ein Vorreiter in den Themen Nachhaltigkeit und KI.Künstliche Intelligenz übernimmt eine wichtige Rolle
Einen besonderen Beitrag zum Thema Energieneutralität steuert die verwendete Künstliche Intelligenz bei: Daten aus dem bestehenden Prozessleitsystem werden durch einen selbstlernenden intelligenten Algorithmus von der KI ausgewertet. Dadurch können verschiedene Prozesse im Kontext der Energieeffizienz angepasst und optimiert werden. „Wir haben die KI zur optimierten Steuerung der Kläranlage bereits 2017 installiert. Durch sie können wir mittlerweile über 300.000 Kilowattstunden Strom im Jahr einsparen und gleichzeitig unsere Abwasserreinigung effizienter betreiben. Die Einsparung des Stroms und damit auch von CO2 ist der größte Gewinn für uns“, verdeutlicht Barbian. Mit dem Einsatz der KI in der Kläranlage fungiert Trier als Vorreiter und hat in den vergangenen Jahren die Technik immer weiterentwickelt.
Marius Barbian ist Abwassermeister in der Hauptkläranlage Trier.Bis 2021: Klärschlamm als großer Kostenfaktor
Nach verschiedenen Modernisierungsmaßnahmen, rückte 2019 schließlich die Klärschlammentsorgung in den Fokus: So wurde der anfallende Klärschlamm, jährlich rund 40.000Tonnen, nach der Stabilisierung in den Faultürmen in Schlammstapelbecken geleitet und setzte sich dort natürlich ab. Anschließend wurde der Klärschlamm als Düngemittel auf den Feldern ausgebracht, was jedoch mit hohen Kosten für die Kläranlage verbunden war. Um möglichst kosteneffizient zu arbeiten, entschied sich die Hauptkläranlage Trier 2019 für den Bau einer maschinelle Klärschlammentwässerung um den anfallenden Klärschlamm in Eigenregie entwässern zu können.
In der Planungsphase betrachteten die Trierer verschiedene Verfahren. Schließlich entschied man sich verfahrenstechnisch für die Klärschlammentwässerung mit Zentrifugen: „Wir haben uns gefragt: Wollen wir Zentrifugen oder Schneckenpressen einsetzen? Da die Hauptkläranlage relativ stark automatisiert ist war uns relativ schnell klar: Es müssen Zentrifugen werden. Wir haben dann einen starken Partner gesucht, auf den wir uns verlassen können“, beschreibt Abwassermeister Barbian das Vorgehen.
Für die; seit 2016 betriebene; Überschussschlammentwässerung ist eine C4E im Einsatz: „Der absolute Pluspunkt bei der bereits bestehenden Maschine von Flottweg für uns ist, dass sie 24 Stunden am Tag, 365 Tage im Jahr läuft. Seit der Inbetriebnahme hatte wir weder Probleme, noch größere Reparaturarbeiten und sie ist bis heute in Betrieb.“
Nach erfolgreicher Ausschreibung fiel die Entscheidung schließlich erneut auf Flottweg. Für die Schlammentwässerung wurde zudem eine neue Entwässerungshalle gebaut, um ausreichend Platz für Maschinen und Technik zu haben.
Zwei Xelletor X4E sind für die Schlammentwässerung in der Hauptkläranlage im Einsatz. „Die beiden Maschinen liefen von der ersten Sekunde problemlos“
Seit 2021 sind in der Hauptkläranlage Trier nun zwei Xelletor X4E mit einem maximalen Durchsatz von 800 Kilo pro Stunde pro Maschine im Einsatz. Marius Barbian ist mit der Entscheidung für Flottweg sehr zufrieden: „Diese Maschinen haben vom ersten Moment an ein absolutes super Ergebnis geleistet und konnten im Prozess perfekt integriert werden. Als wir den Umschluss vorgenommen haben, von der Nassschlammausbringung auf die Entwässerung, hatten wir keinen Spielraum. Wir mussten quasi von einem auf den anderen Tag direkt eine funktionierende Maschine haben und die beiden Maschinen liefen von der ersten Sekunde problemlos.“ Ein bedeutender Aspekt, um die Arbeitsabläufe in der Hauptkläranlage nicht zu gefährden und die Schlammentwässerung nahtlos in das Tagesgeschehen zu integrieren.
Aufgrund der hohen Automatisierung der Kläranlage, überzeugt auch die Anpassungsfähigkeit der beiden Xelletor Dekanter: „Um eine Maschine wirklich nachhaltig nutzen zu können, brauchen wir Maschinen, auf die wir in allen Prozessen selbst Einfluss nehmen können. Bei den Flottweg Maschinen können wir jede kleinste Einstellung selbst vornehmen, sei es die Trommeldrehzahl oder etwas anderes. Auf diese Art können wir selbst mit der Zeit einen optimalen Betriebszeitpunkt einstellen, der sowohl technisch-, aber auch energieeffizient ist..“ Für Barbian ein entscheidender Punkt, der sich nicht nur auf die Nachhaltigkeitsaspekte der Kläranlage auswirkt, sondern auch eine Rolle für die Kollegen spielt, die täglich mit der Anlage in Kontakt stehen. Dadurch können diese sich gut mit dem Gesamtprozess identifizieren.
Die beiden Dekanter sind mit Schallschutzhauben versehen, um die Arbeitsatmosphäre möglichst angenehm zu gestalten. Aus Gründen des Arbeitsschutzes entschied man sich in der Hauptkläranlage Trier außerdem für eine Einhausung der Maschinen, auch um den Geräuschpegel möglich niedrig zu halten. Dadurch ist das Arbeitsklima in der neuen Entwässerungshalle für alle Mitarbeitenden so angenehm wie möglich und erfüllt die aktuellen Arbeitsstandards.
Doch nicht nur die Maschinen selbst, sondern auch Flottwegs Service sammelt Pluspunkte bei der Hauptkläranlage: „Da Flottweg ihren Produktionsstandort in Deutschland hat, sind sowohl die Ersatzteillieferung als auch der Support sehr schnell und flexibel.“ Für Barbian und die Hauptkläranlage Trier ein entscheidendes Kriterium, um lange Ausfälle zu verhindern. Ein Aspekt, der bereits seit dem Kauf des ersten Dekanters für die Überschussschlammentwässerung bekannt war: „Wir sind seit 2016 mit dem Service, der Langlebigkeit und dem geringen Wartungsaufwand der Maschinen zufrieden. Unsere bisherigen Erfahrungen wurden auch mit den neuen Xelletor-Maschinen bestätigt.“
Dialog wichtig für Innovation und Weiterentwicklung
Die Erfahrung in den Bereichen Nachhaltigkeit und auch KI hat sich die Kläranlage in den vergangenen Jahren mit zahlreicher Tests und Versuchen aufgebaut. Doch die Kläranlage Trier möchte dieses Wissen nicht nur für sich behalten und auch im Gespräch mit anderen Betreibern das Wissen weitergeben. Ein Thema, das Barbian am Herzen liegt: „Wir freuen uns über einen Austausch mit anderen Kläranlagen und sind bereit unser Wissen weiterzugeben. So möchten wir die Angst vor neuen Techniken nehmen und zeigen, wie gut KI und Co. sich zielgerichtet integrieren lassen.“ Denn dieser Dialog und Austausch ist es in Barbians Augen, der eine Weiterentwicklung im Kontext von Innovation und Nachhaltigkeit möglich macht.
Autorin:
Julia Deliano, PR- & Content Managerin bei Flottweg
