Efficace déshydratation des boues avec des décanteurs

Énergie verte

La grande partie de l'énergie verte de Münster est produite par la centrale thermo-électrique combinée sur le site de Coerde, où des décanteurs GEA sont déjà utilisés depuis le début de l'année dernière.

La méthode dite du « Bio-Stab » est utilisée pour convertir les déchets organiques en énergie. Les déchets organiques sont ramassés et nettoyés pour éliminer les corps étrangers tels que les plastiques, les métaux ou les pierres/sable ; ils sont ensuite décomposés en petites particules, mélangés à l'eau de procédé et transférés à la cuve de digestion pour fermentation. À 55 °C, la masse boueuse fermente pendant 15 jours dans des conditions anaérobiques strictes, c'est-à-dire avec exclusion complète d'oxygène. Pendant ce temps, l'installation produit du biogaz avec une teneur en méthode de 50 à 60 % et une teneur en dioxyde de 40 à 50 %. Ce biogaz est ensuite transféré à la centrale thermo-électrique combinée voisine, où elle est convertie en énergie. 3000 MWh d'électricité et 3500 MWh de chaleur (nets) sont ainsi générés en moyenne chaque année à Münster.

Deux décanteurs déshydratent 300 à 400 m³ de biomasse chaque jour

Ville de Münster_UCA 501

Depuis avril 2009, les boues digérées sont déshydratées par deux décanteurs de type UCA 501. Avec des coûts d'exploitation réduits et une faible consommation électrique, les décanteurs déshydratent quotidiennement 300 à 400 m3 de biomasse. Les deux décanteurs environnementaux ont remplacé deux machines anciennes. Des appels d'offres ont été envoyés à six fabricants, et trois entreprises ont dans un premier temps présenté des devis dans le processus de sélection de Stadtwerke Münster. Ce processus a éliminé les autres entreprises, et seule GEA est restée en course. « La planification conjointe intensive du projet, la visite d'installations de décanteurs sur des sites de référence et, surtout, l'essai local avec une installation mobile ont convaincu Stadtwerke Münster de remplacer les centrifugeurs existantes par la technologie GEA.

Nous avons été particulièrement impressionnés par les décanteurs GEA en résultat de leurs bonnes références par rapport à d'autres installations de fermentation au biogaz », a déclaré Udo Hibbeler, Directeur des opérations à Stadtwerke Münster pour la fermentation des déchets organiques.

Le contrat de maintenance assure une sécurité budgétaire

« Un autre facteur crucial était d'assurer qu'il serait possible de calculer les coûts de réparation à moyen terme. GEA était le seul fabriquant de décanteurs à pouvoir nous proposer un contrat de maintenance raisonnable. Nous considérons ceci un aspect très positif. Un fabricant doit avoir confiance dans ses propres machines. L'entreprise doit être tellement sûre de ses opérations qu'elle est en mesure de calculer un contrat de maintenance, et c'est ce que GEA a fait », a ajouté Udo Hibbeler. En association avec GEA, nous avons développé une formule incluant des variables telles que le nombre de machines, la vitesse, le débit par heure et le temps de fonctionnement quotidien, et ces données ont été utilisées pour calculer un temps de fonctionnement annuel et un tarif de maintenance défini. « Les coûts de maintenance ne sont par conséquent pas fixes ; bien au contraire, nous pouvons influencer les coûts annuels via la façon dont nous faisons fonctionner l'installation. »

Le contrat de maintenance définit des valeurs de capacité de débit, de degré de déshydratation et de qualité de centrifugat. « Ce contrat de maintenance, conclu pour une période de dix ans, est centré sur les aspects clés de la fiabilité budgétaire, et sur le niveau de planification possible des coûts de réparation. Nous partons cependant du principe que, sur toute cette période de dix ans, l'exploitation du système sera bien moins coûteuse que si nous devions faire face à des « réparations ad hoc » non prévues qui ne peuvent pas être calculées », a déclaré Udo Hibbeler.

GEA satisfait un critère supplémentaire pour le passage de la commande. « Nous voulions voir des résultats positifs dans les pré-essais, ce qui a été atteint uniquement par deux fournisseurs dans l'analyse finale », a indiqué le directeur des opérations. GEA a réalisé les pré-essais de façon particulièrement élégante, à l'aide d'une installation mobile qui fonctionnait sur site avec l'équipement d'origine. L'une des deux machines existantes a été déconnectée pendant une période d'une semaine, et l'installation mobile a été utilisée à sa place.

Des machines standard avec des composants standard

Stadtwerke Münster a en outre pris la décision délibérée de ne pas utiliser de produits sur mesure, comme il en était précédemment le cas, et a plutôt opté pour l'utilisation de machines standard. « Nous sommes ainsi certains qu'en cas de besoin, un rotor d'origine serait en stock à GEA comme pièce détachée », a déclaré Udo Hibbeler. Avec le système UCA 501, GEA a réussi à construire un décanteur de déshydratation hautes performances avec un design et des performances fondamentalement améliorés combinés à une réduction simultanée des coûts d'entretien et d'exploitation. Le décanteur environnemental est doté d'un design à bassin profond. La combinaison de la géométrie spéciale de rotor et de la vitesse élevée du rotor garantit des performances élevées en termes de débit. Le robuste engrenage planétaire multi-étagé génère lui-même un couple de volute élevé, pour une déshydratation optimale, lequel reste également constant même à hautes vitesses différentielles. Malgré la haute capacité de débit et le couple fortement supérieur, les besoins énergétiques sont inférieurs à 1 kW/m³.

Haute disponibilité de l'installation

Stadtwerke Münster a également décidé de mettre toutes les chances de son côté en ce qui concerne la disponibilité de l'installation, via le doublement de la capacité de déshydratation par décanteur par rapport à l'ancien équipement, la faisant ainsi passer de 15 à 30 mètres cubes par heure. Ainsi, si des opérations de maintenance doivent être réalisées sur une machine, il est possible d'adapter le procédé en augmentant la vitesse du bol et la capacité de débit, de façon à permettre la déshydratation des résidus par une seule machine. « Comme nous déshydratons normalement environ 15 à 18 mètres cubes par heure par machine pendant une période de huit à douze heures chaque jour, nous sommes en position de gérer la quantité totale avec un seul centrifugeur fonctionnant à 30 mètres cubes par heure si une machine devait être soumise à entretien ou arrêtée. Nous bénéficions ainsi d'une disponibilité bien supérieure de l'installation », a déclaré Udo Hibbeler.

« Les nouveaux décanteurs fonctionnent à un régime de 2 600 tr/min ; cette vitesse est inférieure à la vitesse précédente de 2 950 tr/min, ce qui résulte en une réduction supplémentaire de la consommation énergétique. Nous atteignons des valeurs de centrifugat pour la plupart inférieures aux valeurs préalablement obtenues. L'efficacité de déshydratation est restée quasiment inchangée, à environ 35 % de matière sèche.

Les solides rejetés par les décanteurs avec environ 35 % de matière sèche, avec leurs précieuses substances organiques, constituent un compost frais dont le processus de pourrissement doit se poursuivre, conformément à l'ordonnance sur les déchets organiques. À cette fin, la terre Bio-Stab obtenue via ce procédé est mélangée à des déchets de jardin frais ; elle est compostée dans l'installation municipale adjacente de compostage de déchets de jardin de la ville de Münster et produit un compost de très haute qualité que les habitants de Münster peuvent acquérir à un prix réduit.

Transition sans interruption des opérations

La ville de Münster a doublement profité du fait que le nouveau décanteur environnemental était également disponible en tant qu'installation mobile à des fins d'essai. Suite aux essais réussis avec l'installation mobile, le semi-remorque a été à nouveau utilisé pendant les phases de montage et de mise en service des décanteurs. « Ceci parce que les nouvelles machines devaient être installées à l'emplacement des machines existantes », a expliqué Udo Hibbeler. Pour éviter l'interruption du fonctionnement de l'installation de fermentation malgré la nécessité de démontage des anciennes machines, le décanteur mobile a été utilisé pour la déshydratation des boues pendant une période transitoire de deux semaines, assurant ainsi un fonctionnement sans problème. « Autrement, nous aurions dû faire face aux conséquences d'une importante interruption des opérations. Les délais de livraison et de démontage/montage étaient fortement inférieurs aux délais spécifiés par la concurrence. Et pour finir, GEA a accepté l'équipement usagé comme paiement partiel. Un arrangement très pratique en ce qui nous concerne. » Stadtwerke Münster est satisfait de la façon dont les décanteurs fonctionnent depuis plus d'un an, sans aucun problème. Et avec le contrat de maintenance de 10 ans, GEA a satisfait le besoin de Stadtwerke Münster relatif à une sécurité de planification financière. « Cela nous a donné une impression positive pour tout le projet », a déclaré Udo Hibbeler.

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