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Transformer l’Industrie de l’Eau et des Eaux Usées

By France

Modélisation CFD Haute Résolution: Transformer l'Industrie de l'Eau et des Eaux Usées

INVENT Umwelt- und Verfahrenstechnik AG, une entreprise ayant des racines profondes en mécanique des fluides à l’Université d’Erlangen-Nuremberg, est pionnière dans les simulations CFD pour les applications de traitement des eaux usées depuis sa création. Reconnaissant leur potentiel, INVENT a créé THINK Fluid Dynamix®, une unité commerciale spécialisée offrant des solutions d’ingénierie avancées basées sur la CFD pour les industries de l’eau, des eaux usées et de la chimie.

Le Défi de la Modélisation des Eaux Usées

La modélisation des processus hydrauliques dans le traitement des eaux usées exige une équipe multidisciplinaire ayant une vaste expérience sur le terrain. Les solutions optimales ne consistent pas seulement à simuler la dynamique des fluides, mais aussi à comprendre l’interaction complexe de la chimie, de la biologie, des solides, du génie civil, des matériaux, des coûts de mise en œuvre, des machines, et plus encore. THINK Fluid Dynamix® excelle en combinant une modélisation numérique avancée, une équipe hautement multidisciplinaire et plus de 25 ans d’expérience dans l’industrie pour offrir des solutions fiables et efficaces.

Les simulations CFD offrent de nombreux avantages au traitement des eaux usées, notamment l’amélioration de l’efficacité des processus, la réduction des coûts et l’amélioration de la durabilité environnementale. Ces simulations trouvent des applications pratiques dans une gamme de processus, tels que le dégrillage, l’analyse de la distribution des flux et des pertes de charge dans les conduites et canaux, l’optimisation des réservoirs de mélange et d’aération, l’évaluation des fosses d’oxydation, des clarificateurs, des digesteurs anaérobies, etc.

Cependant, la modélisation dans l’industrie de l’eau et des eaux usées fait face à des défis uniques, tels que la simulation de machines rotatives, la gestion des écoulements multiphasiques (impliquant des liquides, des solides et des gaz), et la modélisation de substances complexes comme les boues activées avec un comportement non-newtonien. En raison des complexités de ces systèmes, notamment lorsqu’il s’agit de composés organiques, s’appuyer uniquement sur les principes théoriques est souvent insuffisant. Une calibration expérimentale des modèles numériques est souvent nécessaire pour véritablement relier la théorie à la pratique.

CFD dans le Développement de Produits

La modélisation CFD est également un pilier des efforts de R&D d’INVENT. Des produits innovants comme le CYBERFLOW®-Accelerator et la dernière évolution du HYPERCLASSIC®-Mixer ont été développés dans un premier temps entièrement grâce à des simulations CFD et à l’optimisation des formes pilotée par l’IA. L’utilisation de la technologie CFD de pointe et des clusters de calcul haute performance permet une analyse rapide de centaines de variantes et de scénarios de conception, conduisant à une conception et une optimisation supérieure de produits.

Conclusion

En intégrant des simulations CFD avancées, l’ingénierie des processus, la recherche expérimentale et plus de 25 ans d’expérience, INVENT a construit une plateforme qui relie la théorie à la pratique et qui offre les services CFD les plus avancés pour l’industrie de l’eau et des eaux usées. Nous l’appelons: THINK Fluid Dynamix®

THINK Fluid Dynamix®

Rapport de projet Lafayette, CO, USA

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Technologie de pointe pour un approvisionnement en eau plus durable

Le développement d’un traitement durable de l’eau est un défi crucial pour la ville en pleine croissance de Lafayette, dans le Colorado, située au bord des Rocky Mountains.

Depuis 2022, la ville construit une nouvelle usine à haute performance pour améliorer l’approvisionnement en eau de la région en utilisant des technologies de traitement des eaux usées de pointe. Une caractéristique centrale de cette usine est l’installation de 13 systèmes de mélange et d’aération HYPERCLASSIC® hautement efficaces d’INVENT, conçus spécifiquement pour les conditions difficiles de traitement des eaux usées.

Find out more about the sustainable water supply in Lafayette!

Traitement des eaux usées dans un parc industriel

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Un parc industriel allemand équipé de trois HYPERDIVE®-Mixers d’INVENT

Environ 50 entreprises se sont établies dans le Weinheim Industrial Park à Mannheim, en Allemagne, sur une superficie d’environ 800.000 m2. Quelque 6.5000 collaborateurs s’y rendent quotidiennement, ce qui génère une quantité d’eaux usées en proportion. Ces eaux usées sont purifiées biologiquement dans un bassin de mélange et d’égalisation à proximité du parc. Le traitement nécessite une opération spécifique : faire tourbillonner la boue accumulée dans le fond du bassin et la diriger dans un flux.

Pour y parvenir, on a fait appel aux HYPERDIVE®-Mixers d’INVENT. Il s’agit de systèmes de mélange entraînés par un moteur immergé qui peuvent facilement être intégrés dans des systèmes déjà remplis et qui ne nécessitent pas de construction de pont.

En savoir plus sur le traitement des eaux usées industrielles par INVENTs

Souffleur iTURBO® efficace

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Souffleur INVENT iTURBO® : Solution sur mesure pour une puissance maximale

Les systèmes d’aération montés au sol sont incontournables dans les stations d’épuration modernes. Ces systèmes d’aération nécessitent une alimentation en air comprimé qui vient injecter de l’air sous la surface de l’eau. C’est pourquoi INVENT a élargi sa gamme avec le turbo-souffleur iTURBO® à haut rendement afin d’offrir un complément optimal aux systèmes d’aération les plus divers.

Entraîné par un moteur synchrone à aimant permanent (MSAP) à grande vitesse et une efficacité maximale de 98 pour cent, doté de paliers à air haute performance sans frottement, le turbo-souffleur iTURBO® fonctionne avec un convertisseur de fréquence intégré (VFD). Celui-ci entraîne le moteur et contrôle le couple, la puissance et la vitesse fournis au moteur, garantissant ainsi un fonctionnement fiable et nécessitant peu d’entretien. Compact et léger, le turbo-souffleur iTURBO® se pose en outre facilement et bénéficie d’un réducteur de bruit intégré avec moteur, turbo-hélice, EVF et système de contrôle dans un seul et même ensemble compact. La maintenance est limitée au remplacement réguliers des filtres à air. La combinaison de ces caractéristiques peut entraîner une réduction des coûts d’exploitation allant jusqu’à 30 % par rapport aux souffleurs traditionnels. En outre, il dispose d’une IHM à écran tactile HD facile à utiliser.

Technique de fabrication novatrice

Pour la fabrication du souffleur iTURBO®, INVENT a mis en œuvre les techniques de fabrication les plus modernes, permettant d’adapter le souffleur aux exigences spécifique d’une station d’épuration. Cette technologie optimise la consommation d’énergie, tout en adaptant parfaitement la plage de fonctionnement à l’application concernée.

Système d’agitation et d’aération HYPERCLASSIC®

Le souffleur iTURBO® et le système d’agitation et d’aération HYPERCLASSIC®, très répandu en Belgique, interagissent en véritable symbiose. Les deux machines sont parfaitement complémentaires et conduisent ainsi à une réduction des coûts énergétiques et à une maximisation des performances du système. La vaste plage de travail de cette combinaison lui permet de couvrir un grand nombre de points de fonctionnement avec une grande efficacité. Voilà comment INVENT est en mesure de proposer le pack complet et de coordonner idéalement les deux produits afin d’optimiser la performance globale pour chaque tâche d’aération.

Avec l’innovant souffleur iTURBO® et le système éprouvé d’agitation et d’aération HYPERCLASSIC®, INVENT offre une solution de premier ordre pour une performance maximale dans le traitement de l’eau et des eaux usées.

A propos de INVENT Umwelt- und Verfahrenstechnik AG

INVENT est pionnier dans les solutions de technologie environnementale. Avec son siège à Erlangen, en Allemagne, et des sites dans le monde entier, elle développe, produit et commercialise des composants et des systèmes innovants pour l’épuration et le traitement des eaux usées à haut rendement énergétique. Les produits proposés, tels que les agitateurs, les systèmes d’aération, les filtres à eau et la simulation de flux, répondent aux besoins des villes et de l’industrie. Des solutions complètes incluant la conception, l’ingénierie, la livraison, l’installation et la formation complètent la gamme.

En savoir plus sur notre iTURBO®-Blower
INVENT Oman Meerwasserentsalzung HYPERCLASSIC

Dessalement de l’eau potable grâce à la technologie de mélange INVENT

By France

Dessalement de l’eau potable grâce à la technologie de mélange INVENT

L’eau propre est une denrée rare, surtout dans les zones climatiques chaudes et sèches. Les pays concernés qui bordent les océans disposent d’un moyen de remédier à la pénurie : le dessalement de l’eau de mer. Dans le monde entier, plus de 20.000 usines de dessalement de l’eau de mer fournissent de l’eau potable à des millions de personnes, ainsi qu’aux animaux, aux plantes et à l’économie environnante. Une des plus grandes installations de ce type ecourt à la technologie d’Invent et se trouve dans le sultanat d’Oman. Cette usine de désalinisation est précisément située au nord de cet état riche en pétrole et en gaz, à Al-Ghubra, une banlieue de la capitale Mascate. L’installation, qui tourne depuis 2016, permet de collecter 191 000 mètres cubes d’eau potable par jour. Les mélangeurs sont intégrés dans le processus de floculation, qui sert à séparer les particules solides les plus fines.

Pour plus d’informations, veuillez contacter notre bureau INVENT aux Emirats Arabes Unis:

INVENT Middle East (FZE)
SAIF Office Z3-06
P.O. Box 121720 Sharjah
UAE

Contactez INVENT Middle East (FZE) maintenant

Éprouvé et économe en énergie

By France

Système de mélange et d’aération conçu pour l’épuration aérobie dans l’industrie papetière

INVENT s’appuie sur l’exemple d’un fabricant de produits de papeterie et de cartonnerie destinés à l’industrie papetière pour démontrer que leur solution se prête à merveille à l’épuration des eaux usées dans ce secteur d’activité.

En proie à une consommation d’eau et d’énergie très élevée, certaines industries aspirent à en réduire durablement l’importance. Ce constat est particulièrement vrai dans l’industrie papetière. À cet égard, INVENT Umwelt- und Verfahrenstechnik AG assure la fourniture des produits les mieux adaptés au traitement des eaux, lequel joue un rôle essentiel dans ce contexte.

Située en Frise orientale, la ville de Varel abrite un excellent exemple d’application de la technologie INVENT d’épuration des eaux usées papetières. Installée à la périphérie de la ville, la société Papier- und Kartonfabrik Varel (usine à papier) emploie près de 600 personnes sur son site. Employeur régional majeur, l’entreprise se déploie sur l’un des plus grands sites de production de l’industrie papetière allemande comme en témoigne une capacité de production de l’ordre de 925.000 tonnes.

L’histoire de l’entreprise remonte à 84 ans. Elle produit surtout des matières premières destinées à l’industrie de l’emballage et sa modernisation progressive s’est accompagnée d’une expansion appréciable au fil des décennies. Dès 1976, l’entreprise fut l’une des premières papeteries d’Allemagne à se doter d’une station d’épuration biologique des eaux usées. Dans le cadre de la croissance de l’entreprise, cette station s’est muée en unité d’épuration en deux phases.

Menées de 2012 à 2014, les expansions suivantes ont vu la première entrée en action de la technologie INVENT. L’épuration aérobie des eaux usées a nécessité le montage de systèmes de mélange et d’aération HYPERCLASSIC® dans des cages en acier inoxydable. Ces cages présentent l’avantage d’être extractibles aux fins d’installation et de maintenance, avant leur réimmersion dans une citerne, fût-elle remplie.

Parce qu’il conjugue les caractéristiques d’un mélangeur avec celles d’un aérateur, le système de mélange et d’aération HYPERCLASSIC® se distingue par la flexibilité de ses plages d’utilisation et d’application. Primo, ce système fournit suffisamment d’oxygène aux boues activées pour en décomposer la charge organique pendant le processus aérobie. Secundo, l’homogénéisation par mélange de la cuve d’aération maintient en suspension les particules et les boues activées lourdes.

En raison de sa sobriété énergétique ainsi que de la haute qualité et de la durabilité de ses composants, le système HYPERCLASSIC® s’est hissé au rang de norme de référence dans le domaine de l’épuration aérobie des eaux usées papetières.

Lorsque les dirigeants de la Papier und Kartonfabrik Varel ont décidé d’investir 280 millions d’euros sur leur site de production en 2019, ce projet a également entraîné une expansion significative de l’unité d’épuration des eaux usées et donc l’acquisition de 13 autres systèmes HYPERCLASSIC® assortis d’une cage provenant d’Erlangen, Allemagne.

HYPERCLASSIC®-Système d’Aération et d’Agitation dans l'industrie du papier
Aviko belgie invent menger

Une épuration d’eau ambitieuse pour une usine de transformation de pommes de terre

By Allgemein, France

Aviko fait construire à Poperinge un tout nouveau site de production de frites surgelées et de flocons de pommes de terre. Une fois qu’elle tournera à plein régime, elle traitera 175.000 tonnes de pommes de terre par an, ce qui représente un flux d’eaux usées de plus de 2.500 m3/jour. Veolia Water Technologies a été choisie pour construire la station de traitement des eaux usées afin que l’eau très chargée – la charge DCO atteint 26 tonnes par jour – puisse être rejetée et/ou réutilisée.

Les eaux usées de l’industrie de transformation de pommes de terre constituent traditionnellement un flux difficile à gérer. Avec une haute teneur en amidon, une proportion non négligeable d’eaux grasses issues de l’installation de friture et des concentrations généralement élevées d’azote et de phosphore, le traitement des eaux usées représente une question complexe. Mais les normes de rejet très strictes à Poperinge, avec notamment un maximum de 1 mg de phosphore total, ont encore compliqué les choses, de même que le souhait d’Aviko de réaliser une installation aussi compacte que possible. « Les ambitions pour ce projet étaient très élevées », reconnaît Michel Danau, sales manager chez Veolia. « C’est grâce à notre expertise combinée que nous atteindrons les objectifs. »

Veolia disposait pour assurer le traitement des eaux usées. Mais la première mesure importante est déjà prise en amont, selon Sam Varga, project manager chez Veolia. « Les eaux riches en amidon et en graisses sont maintenues séparées tout au long de la production. Le flux principal, à savoir l’eau riche en amidon, va directement au poste d’épuration où nous faisons décanter l’amidon dans un séparateur à lamelles et nous séparons ensuite l’eau, la boue et le biogaz avec un UASB. Ce n’est qu’après cela que le flux beaucoup plus restreint d’eaux grasses, qui a déjà bénéficié en cours de production d’un traitement par flottaison, est ajouté au flux principal. De cette façon, nous évitons que des graisses viennent perturber le processus anaérobie. » Le traitement du flux commun s’opère selon un procédé biologique, sur la base d’un processus de nitrification/dénitrification, suivi d’une ultrafiltration. Mais la particularité, c’est qu’il s’agit dans les deux cas d’un processus double. « Non seulement nous avons recours à une préet une post-nitrification/dénitrification, mais nous fournissons aussi deux MBR (bioréacteurs à membranes) raccordés en série. Ce n’est que de cette manière qu’il est possible de respecter les exigences strictes en matière d’azote et de phosphore sur des débits aussi élevés. »

L’accent sur la valorisation

L’épuration poussée et l’élimination du phosphore ouvrent en même temps la voie vers la réutilisation de l’eau dans le processus de production. Dans cette optique, une unité RO a été installée après les MBR. « Dans un premier temps, nous ne pourrons faire recirculer qu’une partie limitée des eaux usées mais ultérieurement, nous espérons bien augmenter cette proportion », dit Cor Koole, responsable de projet chez Aviko. « Pour l’heure, nous butons encore hélas sur les normes de rejet avec le concentrat de l’osmose inverse. » Aviko et Veolia envisagent toutefois d’autres possibilités pour valoriser les différents flux. « En concertation avec la ville de Poperinge, nous avons aménagé un bassin tampon
dans lequel nous recueillons les eaux de pluie et nos effluents. Ces eaux peuvent être réutilisées par des associations sportives locales et certains agriculteurs pour arroser les terrains et les champs. Et naturellement, nous produisons aussi dans l’installation d’épuration du biogaz qui permet d’alimenter nos chaudières. »

Pour l’homme et l’environnement

Afin de garantir l’ergonomie des opérateurs et le confort des riverains, l’entreprise a aussi beaucoup investi dans la ventilation et l’isolation. « Tous les conteneurs à boues sont installés en intérieur et tous les locaux bénéficient d’une ventilation, d’une extraction et d’un traitement de l’air », dit Danau. « Les espaces exposés à de plus fortes nuisances olfactives sont confinés à l’aide de sas et une attention particulière a été portée à l’isolation phonique dans les salles de pompes. Ces aspects sont souvent négligés mais l’intérêt d’une nouvelle installation, c’est qu’on peut les intégrer dès la phase de conception. »

INVENT Hyperclassic Overview Duitsland

Économies d’énergie grâce à de nouveaux agitateurs

By France
Staufener Bucht INVENT HYPERCLASSIC

Dans la station d’épuration Staufener Bucht en Allemagne, les 15 agitateurs HYPERCLASSIC® d’INVENT ont été remplacés par une version plus récente. Cela a permis d’économiser près de 54 % sur la consommation d’électricité. La puissance a été réduite de moitié de 1,5 kW à 0,75 kW et la vitesse a pu être réduite de 20,8 tr/min à 15,8 tr/min. La nouvelle installation est en service depuis environ trois ans. Les nouveaux agitateurs ont clairement fait leurs preuves dans la pratique. INVENT améliore constamment ses agitateurs hyperboloïdes à l’aide de simulation informatique et d’intelligence artificielle. En apportant des modifications mineures au boîtier, à la jonction avec l’arbre d’entraînement et à l’entraînement lui-même, le fabricant a pu considérablement améliorer le rendement.

Belgie Alpro INVENT HYPERCLASSIC

Système agitateur/aérateur HYPERCLASSIC pour les applications très lourdes

By France

L’épuration des eaux usées s’effectue généralement en plusieurs phases successives, parmi lesquelles la phase biologique constitue le cœur du processus. C’est ici que le métabolisme microbien se charge d’éliminer les composés carbonés et azotés. La base de ce processus est un transfert d’oxygène optimal et un brassage efficace pour permettre aux bactéries biologiquement actives de faire leur travail.

Le système d’aération et d’agitation HYPERCLASSIC® pour l’épuration biologique des eaux d’INVENT Umwelt- und Verfahrenstechnik AG est capable d’introduire de grandes quantités d’oxygène dans les eaux usées avec une grande efficacité. En même temps, les eaux usées doivent être intensément brassées pour assurer une distribution uniforme de la teneur en oxygène et des flocs de boues activées dans tout le volume du bassin, et éviter à tout prix leur sédimentation.

Pour transférer efficacement l’oxygène, les bulles d’air ou de gaz doivent être générées avec une taille optimale pour que les quantités d’oxygène injectées soient pleinement utilisées. Cette taille de bulle optimale est fonction de la profondeur à laquelle l’air est injecté. Pour que le temps de résidence des bulles d’air dans le bassin soit suffisamment long, la profondeur de l’injection d’air doit être la plus grande possible. C’est pourquoi les bulles doivent être générées près du fond du bassin, et non en surface.

Un brassage intense est essentiel pour un fonctionnement optimal et sûr d’une installation à boues activées. L’impact du brassage sur la capacité d’épuration d’une station est généralement sous-estimé. Il est cependant aisé de comprendre que, par exemple, la sédimentation de boues au fond du bassin non seulement réduit le volume de réacteur disponible, mais en plus génère une zone anoxique (sans oxygène) et une source de substances toxiques issues du métabolisme anaérobie. En plus d’une performance moindre, cela génère des flocs de boues sédimentant mal dans le bassin de décantation secondaire.

Un brassage insuffisant entraîne également des variations spatiales de la teneur en oxygène dans le bassin à boues activées, ce qui réduit l’efficacité de l’apport d’oxygène en raison de la diminution du gradient de concentration, moteur du transfert. De plus, ces variations spatiales sont un problème pour les mesures d’oxygène effectuées d’habitude en un seul point, généralement dans la partie supérieure du bassin, où la concentration en oxygène est d’ordinaire plus élevée que dans le reste du bassin. Bref, le volume de bassin disponible n’est pas exploité au maximum.

Globalement, on veut un système qui répond aux exigences ci-dessus en matière de taille de bulles optimale et de brassage homogène, et en plus un système qui soit résistant à l’usure, de construction robuste et d’utilisation flexible. Le système agitateur/aérateur HYPERCLASSIC® d’INVENT est spécialement conçu et optimisé pour les applications lourdes dans les stations d’épuration industrielles. Il assure un transfert d’oxygène efficace et un brassage optimal durant la phase biologique. Comparé aux systèmes conventionnels, il offre de grands avantages, comme l’apport d’oxygène, le brassage et la prévention de la sédimentation. Grâce à la méthode d’aération mécanique, le transfert d’oxygène dans l’eau usée est quasi aussi élevé que dans l’eau propre.

Concevoir un système d’aération et/ou d’agitation optimal est très complexe. Cela exige beaucoup de compétences, de savoir-faire et d’expérience. Avant tout, il est essentiel de considérer le système dans son ensemble, de comprendre non seulement les paramètres standard mais également le processus global, d’assimiler ces informations et d’intégrer le système agitateur/aérateur au processus global de façon optimale. Dans le cas d’installations industrielles – par ex. pour la manufacture de pulpe & papier ou les industries chimiques et pétrochimiques –, il est important de comprendre le procédé de production, vu son impact considérable sur la composition des eaux usées.

Duvel INVENT NEderland HYPERCLASSIC

HYPERCLASSIC-Agitateur/aérateur – L’original

By France
Duvel Beer INVENT Hyperclassic

Voilà plus de 25 ans, nous avons développé et commercialisé la technique de mélange hyperboloïde, qui a amélioré s’est avéré être une contribution notable à l’amélioration de l’efficacité énergétique des installations de traitement des eaux usées. Depuis lors, nous n’avons eu de cesse de parfaire notre technique de mélange hyperboloïde. Il en va de même pour notre technologie unique en son genre combinant un système de mélange et un dispositif d’aération, le système HYPERCLASSIC®-Agitateur/aérateur.

Par exemple, l’entreprise DUVEL bière à Puurs, en Belgique, dispose de nos HYPERCLASSIC®– Agitateurs/aérateurs. Après l’installation initiale de trois machines en 2004, la brasserie a opté à plusieurs reprises pour les systèmes INVENT et a également choisi INVENT pour son expansion la plus récente. Heureusement, ce n’est pas une exception aux Pays-Bas et en Belgique : un grand nombre de clients industriels qui ont utilisé INVENT suivent l’exemple de DUVEL et continuent de s’appuyer sur le véritable HYPERCLASSIC®-Agitateur/aérateur lors de la modernisation de leurs usines.