Haute efficacité de la pompe - le plus grand projet de traitement des eaux usées d'Europe

Après plusieurs décennies de négligence, à la fin du XXe siècle, l'Emscher était considéré comme le fleuve le plus sale d'Europe. Avec la fin de l'extraction du charbon dans la région, l'Emscher fait actuellement l'objet d'un programme de restauration des infrastructures et de nettoyage de l'environnement. L'élément central du projet de 4,5 milliards d'euros est l'égout d'Emscher, long de 51 km. Emschergenossenschaft construit de nouvelles stations de pompage des eaux usées à Bottrop et Gelsenkirchen (plus tard également à Oberhausen) pour ce qui est actuellement le plus grand projet de traitement des eaux usées en Europe.

La tâche de ces stations de pompage est de remonter les eaux usées toxiques provenant de l'est de la vallée de l'Emscher d'une profondeur d'environ 40 m à 8 m sous le niveau du sol. Cela fournit une pente suffisante pour que les eaux usées s'écoulent à nouveau dans le tunnel. De là, l'eau s'écoule vers les stations d'épuration exploitées par Emschergenossenschaft. Sur toute sa longueur, l'égout d'Emscher absorbe les eaux usées de plus de 1,8 million d'habitants, ainsi que les entreprises industrielles et commerciales environnantes. Les eaux usées sont acheminées vers la station d'épuration de Bottrop et vers la station d'épuration de l'estuaire de l'Emscher à Dinslaken.

Pour résumer le projet Emscher Conversion en termes simples, il s'agit d'un énorme tunnel d'eaux usées souterrain de 51 km, relié à un réseau de conduites souterraines et de stations de pompage qui déplaceront toutes les eaux usées qui s'écoulent actuellement dans et le long du drain à ciel ouvert. Avec la démolition des systèmes d'égouts à ciel ouvert, la rivière Emscher et ses affluents redeviendront des cours d'eau naturels.

Emschergenossenschaft a été fondée en 1899 en tant que première association allemande de gestion de l'eau. L'organisation est responsable du traitement des eaux usées, de la sécurisation du drainage de l'eau, de la protection contre les inondations et de l'entretien de l'eau dans le bassin de la rivière Emscher (district de la Ruhr, Allemagne).

La coopérative compte aujourd'hui 200 membres municipaux et corporatifs et, avec plus de 1 500 employés, gère un bassin versant de 865 km 2 , qui comprend cinq grandes stations d'épuration, 128 stations de pompage et 341 km de cours d'eau et d'égouts.

Les entrepreneurs Schachtbau Nordhausen GmbH, constructeurs des stations de pompage, ont concentré leurs activités sur la modification des stations d'épuration et des stations de pompage et sur l'extension des stations d'épuration à grande échelle existantes, en se concentrant sur l'utilisation de technologies écoénergétiques pour les eaux usées.

Afin de maintenir l'écoulement des eaux usées sur l'ensemble des 51 km, le tunnel doit avoir une pente descendante de 1,5 m par kilomètre. Avec une telle inclinaison, le tunnel se trouverait à 75 m sous le niveau du sol lorsqu'il atteindrait Dinslaken.

La solution à ce défi consistait à construire trois grandes stations de pompage à Gelsenkirchen, Bottrop et Oberhausen afin de remonter l'eau d'une profondeur d'environ 40 m à 8 m sous le niveau du sol. Ces stations de pompage sont essentielles au bon fonctionnement de l'ensemble du système, c'est pourquoi un cahier des charges rigoureux a été défini dès le départ. Ceux-ci pourraient être satisfaits en utilisant des pompes aux propriétés hydrauliques particulièrement efficaces pour assurer la fiabilité et maintenir la consommation d'énergie et les coûts d'exploitation aussi bas que possible.

KSB a pu décrocher le contrat, face à la concurrence de divers autres fournisseurs, en recommandant ses pompes Sewatec. Ces pompes disposent d'un système hydraulique éprouvé pour les eaux usées et atteignent d'excellents rendements pour un excellent rapport prix/performance.

Les principaux domaines d'intervention de KSB ont été la fourniture de pompes pour les stations de pompage de Bottrop et de Gelsenkirchen. Les deux stations de pompage remontent les eaux usées de la vallée vers les sections d'égout à un niveau supérieur. Les plus grands ensembles de pompes ont chacun une puissance d'entraînement de 470 kW et traitent jusqu'à 6 480 mètres cubes d'eaux usées par heure.

Pour la station de pompage de Bottrop, Schachtbau Nordhausen GmbH, constructeurs des stations de pompage, a mis en service 10 pompes Sewatec avec des buses de refoulement entre 500 et 700 mm et des diamètres de roue allant jusqu'à 900 mm avec des arbres à cardan. Neuf pompes de même conception ont été mises en service pour la station de pompage de Gelsenkirchen. De plus, deux pompes Sewatec ont été fournies dans la même taille dans une conception monobloc.
Plusieurs modifications ont été apportées aux pompes pour répondre aux exigences particulières du projet. Les boîtiers de cette variante ont été conçus avec des buses de décharge tangentielle par les ingénieurs de KSB pour atteindre des rendements encore meilleurs. Les roues ont également été optimisées pour fournir une excellente efficacité, tout en garantissant un haut degré de sécurité de fonctionnement.

En raison des exigences extrêmes imposées par l'opérateur à l'étanchéité de l'arbre, une nouvelle garniture mécanique a été développée et construite. Cette garniture mécanique tandem nouvellement développée avec bac de trempe intégré est montée sous forme de garniture cartouche, ce qui facilite son montage et son démontage et ne nécessite aucun raccordement externe.

L'efficacité des pompes a été testée sur banc à l'usine KSB de Halle/Saale par le biais de la simulation CFD (computational fluid dynamics). Chaque pompe a été testée individuellement avant expédition et a montré que les engagements pris en matière d'efficacité étaient non seulement respectés, mais même dépassés jusqu'à 3 %.

Manfred Greisch, chef de projet KSB, le résume très simplement : « La pompe Sewatec est conçue pour répondre aux exigences exigeantes de la nature de l'eau dans le système Emscher. Il résiste aux attaques chimiques et aux abrasifs. Mais surtout, les pompes KSB ont un système hydraulique particulièrement efficace par rapport à leurs concurrents. Et il va presque sans dire que KSB dispose de l'infrastructure et des ressources nécessaires pour soutenir ces pompes tout au long de leur durée de vie.

Localisation : Ruhr area, Germany

Client : Water management association Emschergenossenschaft

3 x Sewatec K 500-903, capacité : 2 880 m 3 /h, hauteur manométrique : 32 mètres
4 x Sewatec K 600-904, débit : 3 600 m 3 /h ou 3 960 m 3 /h, hauteur manométrique : 20 ou 29 mètres
5 x Sewatec K 700-903, débit : 6 480 m 3 /h, hauteur manométrique : 18 mètres
9 x Sewatec K 700-904, débit : 4 878 m 3 /h, hauteur manométrique : 26 mètres
2 x Sewatec K 703-904V débit : 5 220 m 3 /h, hauteur manométrique 46 mètres (pour station de pompage d'Oberhausen)
8 x Sewatec K 803-904V débit : 7 420 m 3 /h, hauteur manométrique 46 mètres (pour station de pompage d'Oberhausen)