KAMPS SA

AIRMAX®

Aérateur de surface

Turbine Lente







Air for Life

www.water-aerator.com



 A IRMAX®

La technolo gie au service de l’environnement

Aérer l’eau : un procédé vital

Rendre à nos cours d’eau une eau propre après usage est aujourd’hui incontournable.

Une étape essentielle au processus biologique d’épuration des eaux usées est leur aération efficace.

L’aération des eaux usées assure simultanément deux fonctions essentielles :

• un apport d’oxygène indispensable au développement de la boue activée ;

• un brassage efficace de la biologie pour maintenir en suspension les particules solides et assurer une bonne

homogénéisation du milieu à traiter.

L’aérateur de surface AIRMAX

Moins d’énergie consommée et plus d’avantages

LAGUNES

Le développement de l’ aérateur de surface lent à arbre vertical AIRMAX a mis en évidence le fait que, pour

consommer moins d’énergie, le diamètre de l’hélice doit être important, ce qui entraîne une vitesse de rotation

plus faible. La forme et le nombre de pales jouent également un rôle primordial. Le rendement énergétique est

stable dans une large plage de vitesses.

Si les performances énergétiques obtenues en eau claire sont à l’avantage des systèmes d’aération à fines

bulles, la situation s’inverse en faveur de l’aérateur de surface lent AIRMAX en conditions réelles.

Compara ison Aérateurs de Surface AIRMAX et Fines Bulles

En conditions réelles, la supériorité de performance énergétique des aérateurs de surface

lents AIRMAX est avérée par rapport à tout autre système d’aération.

Comparaison AIRMAX Fines Bulles

COÛT Economie en équipement +++ ++

MELANGE INTEGRAL Economie en génie civil +++ +

Economie sur le montage ++++ +

Economie d’exploitation (hors énergie) ++++ ++

CON CEPTION Mélange ++++ -

Sécurité du dimensionnement +++ ++

Limitation des nuisances (- -) (-)

Simplicité du dimensionnement +++ ++

EXPL OITATION Fiabilité mécanique ++++ ++

75 AIRMAX Facilité de régulation +++ +++

Facilité de maintenance ++++ ++

Retour d’expérience ++++ ++

ENERGIE ASBst (Apport Spéci?que Brut Standard) +++ ++++

Maintien de l’ASB dans le temps ++++ ++

Facteur alpha ? ++++ +++

ASB (Apport Spéci?que Brut en conditions réelles) ++++ +++

ASB s’exprime en kgO /kWh

CARROUSEL® 2

Carrousel® is a tradename of DHV



 Best Science? •? Best Suppor t? •? Best Success



Des solutions adaptées

? Zéro Emission

Tendre vers Zéro Emission sonore et Zéro Aérosol

Réduire les nuisances générées aux alentours des stations d’épuration est notre souc i constant.

Afin de limiter les nuisances acoustiques ainsi que les aérosols, les aérateurs AIRMAX peuvent être

entièrement recouverts (couverture béton ou composite), suivant les exigences d u projet soumis.

? Sur mesure

KAMPS peut optimiser les formes du bassin d’aération grâce à une connaissance a pprofondie des flux

hydrauliques crées par l’aérateur, et ainsi optimiser tous les aspects du procédé.

Le dimensionnement des aérateurs AIRMAX est étudié en fonction des différen ts éléments du projet, CARROUSEL® COUVERT

tels que la capacité d’oxygénation, les formes du bassin et le mélange.











Tableau de dimensionnement de l’aérateur AIRMAX

AIRMAX COUVERT

PUISSANCE DIAMETRE

AHst VITESSE

MOTEUR AIRMAX

(kgO2 /h) (rpm)

(kW) (m) • ••• • • • • •• •• • •• •• ••• •• ••••••••••••••••••••••••

• •••••• •••••••••• •••• ••••••••••••••••••••••••••• Bureau commercial

rue de Nazareth 5 Beekstraat 70 rue du Ruisseau

11-15 5,5 1,15 70,1 B-4650 Herve B-1970 Wezemnbeek-Oppem

• •••••••••••••••••••• •• ••••••••••••••••• • •••••••••• ••• ••••••••• • • •••• •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••

15-19 7,5 1,3 65

19-26 11 1,5 58,2

26-35 15 1,7 53

35-40 18,5 1,7 56,7

40-50 22 1,8 51,3

50-65 30 1,9 51,6

65-80 37 2,1 46,2

80-97 45 2,3 42,7 LOGES COMPOSITES

97-117 55 2,5 42,7

117-160 75 2,75 37,7

160-190 90 2,75 41,6

190-230 110 3 37,2

230-270 132 3,25 33,4

270-330 160 3,25 37,4

330-400 200 3,5 32

Informations susceptibles de modifications

PROCESS : AERATION INTERMITTENTE



 Avantages et spécifications techniques

? Avantages techniques ? Caractéristiques techniques

• très haut rendement d’oxygénation ASBst en Diamètre :

conditions standard (réaération en eau claire 1-4 m

suivant norme EN 12255-15 ou Stora) : de Moteur électrique Vitesse tangentielle :

1,8 à 3 kgO2/kWh < 5,5 m/sec

• rendement constant dans le temps Cavité sèche (Dry-well) Durée de vie des palliers :

• impossibilité physique Réducteur > 100.000 h

d’encrassement ou de colmatage Facteur de service :

Plaque de fondation

• facteur alpha élevé et surtout 1.5 - 2,5

dans le cas d’une haute Matériau :

concentration en boue activée Arbre acier au carbone

• apport horaire (AHst) en oxygène Profondeur d’immersion Protection :

de 10 à 450 kg O2/h et par unité SA 21/2 Epoxy 300 ?m

• accès complet sans nécessité de Hélice Boulonnerie :

vidange des bassins acier galvanisé à chaud

• importante capacité de brassage Réducteurs :

(jusqu’à 6 m de profondeur) basse température,

• capacitée aisée de propulsion (fossé cavité sèche (dry-well)

d’oxydation) Options :

• ajustement de la puissance pare-soleil, capotage composite,

• aucun palier en contact avec l’eau flotteurs, tuyères d’alimentation

• entretien négligeable Moteur :

• durée de vie > 20 ans IE1, IE2, IE3



La gamme de produits KAMPS pour le traitement des eaux

Aérateurs AIRMAX®? •?Covermax •?Solairmax •? Bioréacteurs à membranes? •? Filtres à sable continus? •?

Systèmes de déshydratation des boues (tables d’égouttage, filtres à bandes, filtres presse à plateaux)? •?

Barge de dragage •? Stations d’épuration intégrées M-BIOMAX et S-BIOMAX





Best Science? •? Best Support? •? Best Success

KAMPS est une entreprise industrielle spécialisée dans le traitement des eaux.

Sa structure souple lui permet de garantir à ses clients une approche rapide, Représenté par :

flexible et dynamique de leurs besoins.

Contactez-nous

KAMPS s.a.-n.v.

Tél : +32 (0)2 219 10 60 • Fax : +32 (0)2 217 41 31 • e-mail : info@kamps.be

Siège Social et Ateliers : Rue de Nazareth, 5 • B-4651 Battice

Bureau commercial : Rue du Ruisseau 70 • B-1970 Wezembeek-Oppem

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POURQUOI DES AERATEURS DE SURFACE ? COMPARAISON ENTRE LES AERATEURS DE SURFACE OU TURBINES LENTES, ET L’AERATION DE FOND PAR LE SYSTEME DES FINES BULLES. Comment faire son choix ? Résumé Les systèmes d’aér ation peuvent être subdivisés en 2 groupes : l’aération de fond et l’aération de surface. L’aération de fond peut être subdivisée également en différents systèmes dont le plus connu est le système des fines bulles. Les aérateurs de surface sont subdivi sés en aérateurs lents et en aérateurs rapides. Les aérateurs lents sont à nouveau subdivisés en aérateurs à arbre vertical (turbines lentes) et aérateurs à arbre horizontal (les brosses). Parmi les aérateurs lents, les turbines à arbre vertical sont les p lus utilisées car elles ont un meilleur rendement d’oxygénation, une plus haute capacité d’oxygénation par machine et la meilleure capacité de brassage et de propulsion dans des chenaux d’oxydation correctement dimensionnés. Dans cet article nous voulons comparer les deux systèmes les plus performants, c’est -à-dire l’aération par turbines lentes à arbres verticaux et l’aération par diffuseurs fines bulles, afin de guider les décideurs vers le meilleur choix. En comparant les turbines lentes (ou aérat eurs de surface) aux systèmes d’aération à fines bulles, les aérateurs de surface à arbre vertical de type lent ont certains avantages. Le coût d’investissement est nettement plus faible. Il en est de même pour la maintenance lorsque les aérateurs à fine s bulles doivent impérativement être nettoyés régulièrement. La durée de vie des aérateurs de surface de type lent est plus élevée et leur fiabilité largement supérieure. Le rendement d’oxygénation semble (en eaux claires) moins élevé dans un premier tem ps mais après vieillissement des diffuseurs, le rendement d’oxygénation des fines bulles peut décroître considérablement. Le transfert d’oxygène en eaux usées urbaines peut redevenir plus favorable aux aérateurs de surface, en raison d’un facteur alpha p lus élevé. Sur de longues périodes, nous constatons que la consommation énergétique des aérateurs de surface de type lent est comparable, voire même inférieure à la consommation énergétique des systèmes à fines bulles. D’autres critères importants sont également à prendre en considération tels que le bruit, les aérosols et les accessoires indispensables à un système d’aération. Les aérateurs de surface de type lent peuvent être entièrement recouverts, de manière à supprimer toute nuisance. Les accélérat eurs de courant, ventilateurs, instrumentation, indispensables aux fines bulles, ne le sont pas pour les aérateurs de type lent. Station d’épuration de Louvain -la-Neuve : bioréacteur à membranes avec aérateurs de surface couverts Diverses études ont été menées sur des turbines lentes métalliques à grand diamètre et sur des fines bulles de différents fabricant s. Nous présentons l es résultats obtenus par les deux systèmes. En voici quelques résultats plus spécifiquement au sujet des rendements . Le graphique ci -dessous représente l’effet de la concentration en boues activées sur le facteur Alpha, pour les turbines lentes, les fines bulles, et les moyennes bulles (facteur Alpha ? = coefficient de transfert spécifique du milieu (en conditions réelles/ en eau claire)). Effect of MLSS on Alpha Factor Reference: Bratby, John R. et al, Merits of Alternative MBR Systems, WEFTEC 2002. Les 3 tableaux suivants nous donnent des exemples de calcul énergétique des aérateurs de surface et des systèmes à fines bulles selon plusieurs hypothèses. Le calcul simplifié ci -après ne reprend pas le coefficient béta, 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 MLSS, g/L Alpha Fine Pore Coarse Bubble (Derived) Mechanical (Rotors) ni le (Cs – C), qui devraient être identiques pour les turbines lentes et pour les fines bulles, ni l’effet de la température. (CEBEDEAU : Centre d’expertis e en traitement et gestion de l’eau -Liège -Belgique). Le rendement est ici le rendement prudent recommandé par le CEBEDEAU Soit +/ - 30% d’économie énergétique pour la turbine lente. Les rendements sont dans ce tableau les rendements obtenus par mesure conforme à la norme EN 12255 -15 . Soit +/ - 35% d’économie énergétique pour la turbine lente. On a actuellement tendance à diminuer la teneur en boues, ce qui a pour effet d’avoir des a lpha un peu plus élevés. Apport Horaire : 200 kg O 2/h En conditions réelles Turbine lente Fines bulles Unité Prise en compte du vieillissement 200/1 = 200 200/0.9 =222 kg O 2/h Prise en compte du fac teur ? (alpha)* 200/0.9 = 222 222/0.6 = 370 (cas le plus favorable) kg O 2/h Prise en compte du rendement* 222/1.8 = 123 370/2.2 = 168 kw Prise en compte des accessoires : Mélangeur, ventilateur 0 Si mélange par l’aérateur, ce qui est normalement le cas pour tous les bassins carrés, ronds ou Carrousel correctement dimensionnés! 2 Obligation de prendre les accessoires en compte pour l’aération d’après la norme EN 12 -255 -15 kw Puissance totale électrique pour fournir 200kgO2/h en conditions réell es!!! 123 150 Kwh/h Apport spécifique brut : Rapport CEBEDEAU Mesure conforme à la norme EN 12 255 -15 (mesures aux bornes du moteur) Turbine lente Louvain - la-Neuve (obtenu) 2 Fines bulles Rosières (obtenu) 2,5 Unité kg O 2/ kwh Prise en compte du vieillissement 2 x 1 = 2 2,5 x 0,9 = 2,25 kg O 2/ kwh Prise en compte du facteur ? (alpha) 2 x 0,85 = 1,7 2,5 x 0,45 = 1,12 kg O 2/ kw h Prise en compte des accessoires : Mélangeur, ventilateur 0% 1% % REALITE !! 1,7 1,1 kg O 2/ kwh Exemple de calcul pour un projet « hypothétique » (* = recommandations CEBEDEAU) Exemple de calcul pour 2 BRM existants en Belgique BRM= Bio -réacteur à membranes . Même en gardant un facteur alpha de 0,6 pour les fines bulles, l’avantage reste au profit des turbines lentes. Soit +/ - 20 % d’économie énergétique pour la turbine lente. Il faut bien c onstater que les donneurs d’ordre ont souvent trop tendance à se focaliser sur les performances obtenues en eaux claires, qui sont effectivement en faveur de l’aération par fines bulles. Cependant cet avantage s’estompe, voire s’inverse lorsqu’on examine l es performances en conditions réelles. Cela est particulièrement vrai pour les systèmes avec des concentrations élevées en boues activées, tels que les bioréacteurs membranaires. Toutes ces considérations nous conduisent à conclure que l’aérateur de surfac e lent ou turbine lente est la solution qui présente le plus d’avantages à long terme pour aérer les liqueurs mixtes en conditions réelles, au moindre coût énergétique. Il faut en outre noter que les meilleurs rendements des turbines lentes sont obtenus l orsqu’une collaboration étroite est établie entre les concepteurs de la station d’épuration et le fabricant de turbines. Il faut par ailleurs noter que seules les turbines de nouvelle génération à très basse vitesse, grand diamètre et nombre de pales suffi sant présentent ces niveaux de rendement. Contrairement à ce qui est parfois publié à l’avantage des fines bulles, la turbine lente est tout à fait compétitive pour de grands projets épuratoires comme cela a été le cas pour certaines villes peuplées (Ho Chi Ming ville, Riyad, Le Caire,… mais aussi de nombreuses villes au BENELUX ). Apport spécifique brut : Mesure conforme à la norme EN 12 255 -15 effectuée par un laboratoire agréé indépenda nt (mesures aux bornes du moteur) Turbine lente Saint -Vaast 75 kw 2,4 (test 1 1999) 2.5 (test 2 2010) Fines bulles (max imum atteint) 3.5 Unité kg O 2/kwh Prise en compte du vieillissement 2,4 x 1 = 2,3 3.5 x 0,9 = 3.15 kg O 2/ kwh Prise en compte du facteur ? (alpha) 2,4 x 0,9 = 2,16 3.15 x 0,6 = 1,89 kg O 2/ kwh Prise en compte des accessoires : Mélangeur, ventilateur 0% 5% accélérateur ! % REALITE !! >2 .2 ! 1,8 ! kg O 2/ kwh Exemple de calcul pour un « BEST CASE » mesuré aux bornes du moteur Un article différent devra être consacré aux avantages mécaniques et à la maintenance des turbines lentes par rapport aux systèmes fines bulles . Notons toutefois que pour une turbine lente, le rendement est invariable dans le temps (ce n’ est pas le cas des fines bulles) ce qui constitue une sécurité de dimensionnement supplémentaire pour le concepteur et rend donc les tests d’oxygénation réellement représentatif de leur consommation en eaux claires . L’expérience montre que pour le système complet, les aérat eurs lents sont plus durables car ils ne nécessitent quasiment aucune pièce de rechange lorsqu’ils sont correctement dimensionnés. Les fines bulles comprennent un ensemble de composants de fabricants différents et les diffuseurs ont clairement une durée de vie très variable et limitée. La durée de vie globale comparée est clairement à l ’avantage des turbines lentes. Enfin, un nouveau concept à étudier lors de la sélection des systèmes d’aérations réside dans l’énergie « grise ». Cette éne rgie comprend l’ensemble des énergies misent en œuvre pour construire et installer le système d’aération. Ce point est complexe à quantifier avec précision mais à nouveau, les premiers rapports montrent un net avantage des turbines lentes. Professeur Jean -Luc Vazel, Faculté Universitaire du Lu xembourg (FUL ) Membre du comité de relecture et p articipation à l’édition de la norme EN12255 -15 Administrateur du CEBEDEAU juin 2014