Étude de cas : La modernisation des installations améliore l’efficacité énergétique et la qualité de l’eau à Waterloo

Cette étude de cas fait partie d'une série portant sur des projets d'eaux usées financés par le Fonds municipal vert de la FCM. Chaque étude de cas donne des renseignements techniques, des détails sur le projet et des conseils sur les pratiques exemplaires.

Aperçu du projet

Dans le cadre d'une série d'améliorations apportées à l'usine de traitement des eaux usées de Kitchener, la Municipalité régionale de Waterloo, en Ontario, a mis en œuvre un processus d'aération écoénergétique pour traiter le centrat provenant de sa nouvelle installation de déshydratation. Avant la construction de l'installation de déshydratation, les biosolides produits au cours du traitement de l'eau étaient stockés dans des étangs d'épuration puis traités avec des systèmes d'aération mécanique à forte consommation d'énergie. Le processus utilisé dans la nouvelle installation de déshydratation produit des biosolides sous forme de gâteau et un flux secondaire de liquide concentré appelé centrat, qui renferme des concentrations élevées d'ammoniac, de phosphore et de matières organiques. Pour traiter le centrat et abaisser les concentrations d'ammoniac dans l'effluent final, la Région a décidé d'améliorer la technologie d'aération de l'usine. L'équipe de projet a amélioré les cuves d'aération mécanique existantes en installant un système d'aération diffuse doté de soufflantes écoénergétiques, dans un nouveau bâtiment adjacent à l'usine de traitement des eaux usées. Ce système transmet l'air plus efficacement aux polluants, facilitant la transformation de l'ammoniac et de l'azote organique en nitrate. La construction s'est faite par étapes afin d'en minimiser les répercussions sur le fonctionnement de l'usine de traitement. 

Raisons du projet

• La Région souhaitait mettre en œuvre les recommandations formulées dans son plan directeur en matière de réduction des charges de phosphore et d'ammoniac.

Aspects novateurs du projet

• Cette méthode d'enlèvement de l'azote ammoniacal pourrait être largement reproduite dans les municipalités du pays aux prises avec des problèmes de déshydratation, l'obligation de se conformer aux rigoureuses normes environnementales sur les biosolides constituant notamment un défi de taille. La production d'un centrat dont on retire ensuite les contaminants pourrait permettre aux municipalités d'éviter les coûts plus élevés d'une décontamination des biosolides.

Pratiques exemplaires et leçons clés

L'expérience de la municipalité dans ce projet démontre certaines pratiques exemplaires et leçons clés qui pourraient orienter d'autres projets similaires. 

Effectuer des consultations dès le début du projet et à grande échelle

• Une bonne coordination entre toutes les parties concernées (propriétaire, exploitant de l'usine, entrepreneur et ingénieurs-conseils engagés dans les différents volets du projet) ainsi qu'une gestion efficace du projet sont des paramètres essentiels à son succès.

Tenir compte des imprévus dans le budget et le calendrier du projet

• Il est important de tenir compte des possibilités de retard dans la construction en raison des conditions météorologiques. La Région a adopté une approche proactive, ce qui lui a permis de livrer le projet dans les délais prévus malgré 30 jours de mauvais temps. Les travaux ont notamment été réalisés par étapes de manière à ne pas perturber le fonctionnement de l'usine. La Région a établi clairement que les entrepreneurs seraient payés une fois leur travail terminé.

Mettre en place un processus efficace de communication et de gestion de projet

• Avant d'entreprendre le projet, la Région a tenu une séance d'information publique afin de renseigner la population et d'obtenir des commentaires. Peu de gens étaient présents, mais les participants ont dit soutenir le projet bien qu'ils avaient certaines préoccupations au sujet des odeurs.
• Tous les membres de l'équipe de projet (la Région, l'Agence ontarienne des eaux, l'expert-conseil et l'entrepreneur) ont participé à une réunion avant la construction afin de garantir une bonne communication au cours du projet et de faire adopter le calendrier comme étant une priorité par toutes les parties. L'équipe a examiné le calendrier et en a discuté au moins une fois par mois lors des réunions de suivi.

Préparer des mises à l'essai et des plans de travail détaillés

• Effectuer des examens de constructibilité afin de pouvoir maintenir le fonctionnement de l'usine.
• Élaborer des plans de travail détaillés et des plans pour les imprévus pour tous les volets du projet qui exigent la mise en service et hors service d'importantes unités de traitement.
• Fournir toutes les installations et tous les mécanismes de contrôle temporaires nécessaires pour maintenir le fonctionnement de l'usine pendant la construction.
• Considérer les exigences actuelles et futures en alimentation de secours au moment de la mise en œuvre des différentes phases d'un projet de plus grande envergure.

Examiner attentivement les nouvelles technologies proposées

• Vérifier si la nouvelle technologie proposée a fait ses preuves dans des applications comparables.
• S'assurer que le fabricant offre une garantie d'équipement prolongée.

Examiner les besoins futurs en matière de conception et de construction de bâtiments

• En examinant les besoins futurs de l'usine, une municipalité peut éviter de ne disposer que de choix limités le moment venu de devoir répondre à ces besoins.

Vue du site de l'usine de traitement des eaux usées de Kitchener dans la Municipalité régionale de Waterloo (Ont.). (Source : la Municipalité régionale de Waterloo) 

Avantages du projet

Ce projet a donné lieu à une multitude d'avantages environnementaux, sociaux et économiques. 

Avantages environnementaux

• Consommation réduite d'énergie : L'équipe de projet a ajouté des systèmes d'entraînement à fréquence variable qui augment ou réduisent la vitesse des moteurs en fonction des besoins, diminuant ainsi la demande d'énergie.
• Utilisation moins énergivore : L'équipe a remplacé les aérateurs mécaniques, à forte consommation d'énergie, par des systèmes d'aération diffuse. De plus, les nouvelles soufflantes sont écoénergétiques, et le nouveau système de récupération de la chaleur installé dans le bâtiment de la soufflerie réutilise la chaleur résiduaire produite par les soufflantes. Le bâtiment bénéficie aussi d'un éclairage naturel abondant et est équipé de lumières avec détecteur de mouvement.
• Amélioration de la qualité des effluents : L'équipe de projet a amélioré le bassin d'aération grâce à l'ajout d'un système de réaération des boues activées recyclées, d'une zone anoxique, d'un système à courant continu, de nouvelles soufflantes et d'un mécanisme de diffusion d'air. Grâce à ces mesures, les effluents rejetés contiennent maintenant peu d'ammoniac (la concentration a chuté de 28 mg/l à 6.2 mg/l). La demande biochimique en oxygène (DBO) a également chuté d'environ 50 %.
• Valorisation des matières résiduelles : Pendant la construction du projet, environ la moitié des déchets de construction a été valorisée.
• Protection de la biodiversité et de l'écosystème : L'amélioration de la qualité des effluents contribue à la protection de la vie aquatique de la rivière Grand.
• Réduction des odeurs : La nouvelle installation de déshydratation et le processus de gestion du centrat contribuent à réduire les odeurs, lesquelles représentaient un problème avec l'ancien système de gestion des biosolides qui comportait le stockage en étang d'épuration.  

Avantages sociaux

• Protection de la santé publique : L'amélioration de la qualité de l'eau de la rivière Grand contribue à protéger la santé des résidents locaux.

Avantages économiques

• Réduction des coûts d'exploitation : Les mesures d'efficacité énergétique intégrées dans la conception de l'usine devraient se traduire à long terme par une baisse des coûts d'exploitation. La déshydratation permettant de réduire le volume des biosolides, les coûts de transport sont également réduits.
• Soutien de l'économie locale : Les activités agricoles de plusieurs municipalités régionales sont tributaires du bassin-versant de la rivière Grand. L'amélioration de la qualité des effluents permet de garantir que ce bassin-versant demeurera utilisable par toutes les collectivités qui en dépendent.
• Effort de réduction des coûts du projet : La Ville a utilisé la méthode du coût complet et cherché à obtenir les prix les plus concurrentiels.  

Coordonnées de la personne-ressource du projet :

José R. Bicudo, Ph. D., ing
Ingénieur de projet principal, Eaux usées
Municipalité régionale de Waterloo (Ont.)
T. 519 575-4757, poste  4720