Le projet

L’approche du projet vise à mettre en œuvre une gestion des eaux usées dans les zones rurales qui poursuit les objectifs du nouveau paradigme de l’efficacité des ressources (énergie et récupération des matériaux) et donc de l’économie circulaire.

Pour cela, il s’agit de s’appuyer sur les approches technologiques des villes, mais adaptées aux limites et aux faiblesses du système de gestion actuel en milieu rural, ainsi que de tirer parti de leurs atouts.

Solution de contrôle

Le projet vise à doter les installations d’épuration actuelles d’une solution de contrôle automatique spécifique, qui inclura des algorithmes de contrôle local capables de réguler intelligemment l’injection d’air afin de permettre ou de maximiser la formation de bactéries accumulant du phosphore, ainsi que d’assurer un fonctionnement stable pour respecter la qualité des déchets avec une consommation énergétique minimale.

Contrairement aux grandes usines urbaines, où la récupération des ressources et l’efficacité énergétique sont traitées par de nouvelles technologies de traitement, ce projet propose comme option innovante pour l’environnement rural une solution à faible coût qui peut être installée immédiatement sur l’infrastructure existante.

La solution de contrôle tiendra compte de la diversité des tailles d’installations dans les zones rurales et des conditions de l’instrumentation en ligne qui peuvent être disposées dans cette gamme.

Le but ultime est de concevoir une solution de contrôle qui peut être installée dans n’importe quelle installation, quelle que soit sa taille.

Une plate-forme unique

La solution de contrôle sera complétée par un logiciel d’analyse de données dans le nuage qui permettra de gérer toutes les usines appartenant à une même zone rurale à partir d’une seule plate-forme.

En utilisant des techniques d’analyse visuelle interactive, l’objectif est d’aider à la prise de décision stratégique sur la gestion des eaux usées dans son ensemble.

Il s’agit donc d’introduire un concept très innovant dans lequel les technologies de contrôle local sont combinées avec des logiciels dans le nuage d’analyse de données comme éléments facilitant la transition vers l’économie circulaire.

Durabilité dans la gestion

Pour la gestion durable des boues urbaines et des déchets agroalimentaires, le projet propose comme aspect innovant un traitement centralisé composé de deux unités.

a) Dans le premier, les deux substrats seront traités par co-digestion anaérobie sèche pour obtenir du méthane (au lieu du méthane humide utilisé dans les grandes installations).

b) Dans la deuxième unité, un système de précipitation récupère le phosphore hautement concentré contenu dans la fraction liquide de l’effluent de co-digestion. Enfin, une étude de simulation permettra de déterminer l’emplacement optimal de ce traitement du point de vue de la durabilité globale de la gestion conjointe des eaux usées et des déchets agroalimentaires.

Précision

– Le système de précipitation de l’azote et du phosphore comprendra deux unités, l’une pour récupérer le phosphore sous forme de struvite et l’autre pour récupérer l’azote sous forme de sulfate d’ammonium.

– La solution de contrôle sera basée sur des capteurs robustes et peu coûteux. Avec cette solution, la consommation d’énergie de chaque installation devrait être réduite d’environ 40 %.

– Le logiciel d’analyse des données sera mis en œuvre sous la forme d’une plate-forme Web centralisée à partir de laquelle toutes les stations d’épuration seront contrôlées avec les mêmes indicateurs de performance (production spécifique de boues, rapport énergétique, efficacité d’élimination de N et P) et les mêmes interfaces visuelles.

– La production centralisée de méthane par digestion sèche est la meilleure alternative pour les zones rurales puisque dans leurs stations d’épuration, les boues sont déjà déshydratées dans l’usine même. De plus, les coûts de transport de ces boues peuvent être réduits d’environ 40% si elles sont préalablement déshydratées.

– Par rapport à la digestion humide, la co-digestion sèche présente trois avantages :

1 : la production de méthane est 30% plus élevée ;
2 : la qualité agronomique du digestat solide pour l’application au sol s’améliore de plus de 100 % ; et
3 : les conditions de la fraction liquide du digestat sont meilleures pour la récupération de N et P (concentrations de N et P, 500% supérieures).

– Le logiciel de simulation basé sur un modèle proposé pour étudier l’emplacement et le dimensionnement optimaux de l’usine centralisée représente un outil d’aide à la décision très peu coûteux.