Vue aérienne d’une usine de traitement de l’eau entourée de champs
Eau et eaux usées

Connaissances éprouvées, numérisées

Nous allions plus de 25 ans d’expérience en génie des procédés aux outils d’instrumentation, d’automatisation et de données qui numérisent une usine et la rendent plus facile à observer, à exploiter et à améliorer. Établis au Canada, nous servons les systèmes municipaux, communautaires et industriels, et y apportons une expertise approfondie en dessalement acquise à l’international.

Pourquoi allier les deux

Maîtrisez d’abord le procédé. Numérisez-le ensuite.

Les usines d’eau reposent sur la physique, la chimie et la biologie. La numérisation n’y change rien. Elle change la précocité avec laquelle on détecte une dérive et la rapidité avec laquelle la bonne personne en est informée.

Une dose de coagulant adaptée à une qualité d’eau brute peut se révéler inadéquate à la suivante. Un bassin biologique a besoin d’oxygène là où la charge l’exige, et au moment où elle l’exige. Un train d’OI demande de l’attention bien avant que la qualité du perméat ne varie. Les opérateurs qui comprennent ces relations savent lire une tendance ; ceux qui n’ont qu’une valeur sur un panneau local ont toujours un pas de retard.

Notre expérience des procédés nous indique quelles mesures comptent et à quoi ressemble un fonctionnement normal. La numérisation relie ensuite ces mesures aux alarmes, aux tableaux de bord et aux dossiers de maintenance, de sorte que le savoir d’un opérateur d’expérience devienne visible pour toute l’équipe. Nous partons de l’usine, pas d’un catalogue de produits.

« Ne remplacez pas ce qui fonctionne. Connectez-le, prolongez-le et rendez les données plus utiles. »

Usine de traitement · Vue d’ensembleTableau de bord illustratif
Débit
412m³/h
Turbidité filtrée
0,08NTU
Chlore libre
0,9mg/L
Niveau du réservoir
72%

Valeurs d’exemple à titre illustratif seulement. Il ne s’agit pas de données d’une installation FlowVexa.

Conditions d’exploitation au Canada

Conçu pour la réalité des réseaux d’eau canadiens

Nous sommes établis à Calgary et notre clientèle principale se compose de municipalités, de services d’eau, de petites collectivités et de collectivités éloignées, ainsi que d’exploitants industriels et énergétiques, en particulier dans l’Ouest canadien. Les principes de procédé sont universels. Les conditions d’exploitation, elles, ne le sont pas.

Climat froid

L’eau brute froide ralentit la coagulation, la décantation et l’activité biologique, et l’hiver change ce qu’une usine demande à ses opérateurs. La protection contre le gel des instruments, des lignes d’échantillonnage et des systèmes de produits chimiques fait partie de la conception.

Longues distances

Les puits, les réservoirs, les postes de relevage et les sites de traitement peuvent se trouver à plusieurs heures de route les uns des autres. Numériser ces sites, avec surveillance à distance et acheminement des alarmes, fait en sorte que le premier signe d’un problème ne dépende pas du passage de quelqu’un sur place.

Infrastructures vieillissantes

Bien des systèmes combinent des équipements vieux de plusieurs décennies et des ajouts plus récents. Nous numérisons ce qui est installé, en ajoutant de l’instrumentation et des données là où l’investissement est rentable, et nous évitons de remplacer un équipement qui remplit encore son rôle.

Rapports et personnel

Les exploitants doivent respecter les exigences provinciales sur l’eau potable et les eaux usées, notamment la production de rapports réglementaires et la certification des opérateurs. Des données consignées fiables et des équipes bien formées facilitent ce travail. Les exigences précises varient selon la province et selon le système.

Les petits systèmes et les systèmes éloignés, y compris les systèmes des collectivités rurales et autochtones, fonctionnent souvent avec un personnel restreint et de longs délais d’intervention. Une visibilité à distance pratique et des outils clairs pour les opérateurs comptent surtout dans ces contextes. Nous cherchons à travailler dans le respect et en partenariat avec les collectivités et les exploitants qui font fonctionner ces systèmes.

Quatre domaines de procédé

Où nous intervenons

Chaque domaine a sa propre chaîne de traitement, ses propres modes de défaillance et son propre ensemble de mesures à surveiller et à numériser. Sélectionnez un onglet pour voir notre approche.

Vue en plongée d’un clarificateur circulaire à pont tournant
ClarificationLes décanteurs retiennent la majeure partie des flocs avant la filtration.

Traitement de l’eau : de la source brute à l’approvisionnement sûr

Une usine de traitement est une série de barrières. La coagulation et la floculation regroupent les fines particules en flocs décantables, la clarification en retire la majeure partie, la filtration affine ce qui reste, et la désinfection maîtrise les agents pathogènes pendant qu’un résiduel protège l’eau durant l’entreposage et la distribution. Les eaux souterraines et les sources industrielles modifient l’amont du procédé, avec de l’aération, de l’oxydation ou des étapes membranaires à la place de la clarification classique, mais la logique reste la même : chaque étape prépare l’eau pour la suivante.

Notre expérience en génie couvre le traitement de l’eau classique et avancé, y compris la filtration, le dosage de produits chimiques et les systèmes de pompage. La difficulté pratique tient rarement au schéma de procédé. Elle tient au fait que l’eau brute ne reste jamais stable. Les précipitations, la saison, les algues et les activités en amont font varier la turbidité, les matières organiques et la demande en chlore, et une usine réglée pour l’eau de la semaine dernière dérive. Une bonne instrumentation et des données claires permettent aux opérateurs de voir le changement tôt et de réagir pendant que le procédé a encore de la marge.

Chaîne de traitement · Eau de surfaceSchéma illustratif
Chaîne de traitement de l’eau de surface : prise d’eau, coagulation et floculation, clarification, filtration, désinfection, stockage et distribution, avec points de mesure de la turbidité, du pH, de la perte de charge, du chlore et du niveau. Des instruments de terrain à l’API / RTU, au SCADA et aux tableaux de bord Des instruments de terrain à l’API / RTU, au SCADA et aux tableaux de bord Prise d’eau Source d’eau brute Coagulation et floculation Dosage chimique Clarification Décantation ou FAD Filtration Sur média ou membrane Désinfection Chlore, UV ou ozone Stockage et distribution Réservoir, pompes Turbidité brute Débit d’entrée pH Débit de dosage Niv. lit de boues Turbidité filtrée Perte de charge Chlore libre ORP Niv. réservoir Pression / débit
Chaîne type de traitement d’eau de surface. Les nœuds lumineux marquent les points d’instrumentation courants ; les configurations réelles varient selon la source et le site.

Notre expérience couvre

  • Usines de traitement de l’eau
  • Filtration
  • Dosage de produits chimiques
  • Systèmes de pompage
  • Traitement de l’eau industrielle
  • Surveillance de la qualité de l’eau
  • Instrumentation
  • Automatisation
  • SCADA
  • Surveillance à distance

Défis courants des opérateurs

  • Une qualité d’eau brute qui change plus vite que le dosage fondé sur des échantillons ponctuels ne peut suivre, notamment la crue printanière et les conditions d’eau froide qui modifient la coagulation
  • Des lavages à contre-courant de filtres déclenchés par une minuterie plutôt que par la perte de charge ou la percée
  • Un chlore résiduel difficile à maintenir à l’extrémité du réseau
  • Des systèmes petits, éloignés ou à effectif réduit, où une alarme parvient tard à l’opérateur et où une visite sur place représente un long trajet
  • Des panneaux de commande qui consignent déjà des données que personne ne peut consulter hors de l’usine
  • L’énergie de pompage et la consommation de produits chimiques examinées une fois par mois plutôt qu’en temps réel

Ce que nous surveillons et pourquoi c’est important

ParamètrePourquoi c’est important
Turbidité de l’eau brute et de l’eau décantéePremier indicateur d’un changement de la source. Guide la dose de coagulant et montre l’efficacité du clarificateur.
pHLa coagulation fonctionne dans une plage de pH étroite. Le pH influe aussi sur l’efficacité de la désinfection et sur la corrosion dans le réseau.
Turbidité et perte de charge des filtresLa turbidité de chaque filtre révèle tôt une percée. La perte de charge indique quand un filtre doit être lavé à contre-courant, de sorte que la décision ne repose pas sur une minuterie.
Chlore libre résiduel (et ORP, le cas échéant)Confirme que la désinfection fonctionne et qu’un résiduel protecteur est maintenu durant l’entreposage et la distribution.
Niveau du réservoir d’eau traitée, débit et état des pompesÉquilibre la production et la demande, protège les pompes contre la marche à sec et les réservoirs contre le débordement.
Niveaux des réservoirs de produits chimiques et débit de dosageÉvite la rupture de stock de coagulant ou de désinfectant et révèle un surdosage ou un sous-dosage.

La couche numérique

Des analyseurs en ligne de turbidité, de pH et de chlore, ainsi que des instruments de niveau et de débit, alimentent l’automate programmable industriel (API) de l’usine. Le SCADA offre aux opérateurs les tendances et les alarmes en un seul endroit, la surveillance à distance met la même vue sous les yeux de l’ingénieur de garde, et les dossiers d’exploitation et de maintenance (E&M) numériques relient la consommation de produits chimiques, les heures de pompage et les cycles de filtration à l’eau produite. Les données consignées appuient aussi la production des rapports réglementaires qu’exigent les programmes provinciaux sur l’eau potable. Lorsqu’une usine possède déjà cet équipement, nous commençons par connecter et organiser ce qui existe.

  • Analyseurs en ligne
  • Régulation du dosage
  • Surveillance des filtres
  • Surveillance des pompes
  • Surveillance de l’énergie
  • SCADA
  • Surveillance à distance
Comparaison

SWRO et BWRO : en quoi elles diffèrent

Les deux reposent sur le même principe membranaire. C’est l’eau d’alimentation qui détermine presque tout le reste. Les plages ci-dessous sont des valeurs générales à titre indicatif, et non des valeurs de conception pour une usine en particulier.

CaractéristiqueSWRO (eau de mer)BWRO (eau saumâtre)
Alimentation typiqueEau de mer, généralement d’environ 30 000 à 45 000 mg/L de SDTEau souterraine ou de surface saumâtre, d’environ 1 000 à 15 000 mg/L de SDT
Pression de fonctionnementÉlevée, généralement d’environ 55 à 70 bar, et davantage pour une alimentation très salineBeaucoup plus basse, typiquement d’environ 10 à 25 bar selon la salinité
Récupération (un seul passage)Limitée par la pression osmotique, souvent d’environ 40 à 50 %Souvent beaucoup plus élevée, autour de 75 à 90 %, limitée principalement par l’entartrage
Énergie spécifiqueLa plus élevée des deux. Les valeurs modernes pour l’ensemble de l’usine se situent couramment entre 3 et 4 kWh/m³Nettement plus basse, généralement bien en deçà de 2 kWh/m³ selon la salinité et la pression
Récupération d’énergiePratique courante. Les dispositifs isobariques sont largement utilisésFacultative. Envisagée surtout pour les usines plus grandes ou à salinité plus élevée
Principale préoccupation de prétraitementQualité de la prise d’eau, matières en suspension, algues et encrassement biologiqueEntartrage (carbonates, sulfates, silice) et fer ou manganèse
ConcentratSaumure à environ deux fois la salinité de l’alimentation, généralement renvoyée à la mer par un émissaire conçu pour la dispersionVolume plus petit par unité de produit, mais plus concentré en sels entartrants. Les sites à l’intérieur des terres ont souvent besoin de bassins, de puits d’injection ou d’autres voies d’élimination
Priorités de surveillancePerformance de la prise d’eau et du prétraitement, ΔP, récupération d’énergie, énergie spécifique, qualité du produit, y compris le bore lorsqu’il est spécifiéDosage d’antitartre, récupération, indices d’entartrage, ΔP par étage, débit normalisé
Usage typiqueApprovisionnement municipal côtier et grande demande industrielleApprovisionnement municipal à l’intérieur des terres, eau de procédé industrielle, agriculture

Les valeurs réelles dépendent de la température, de la composition de l’alimentation, du type de membrane, de la configuration de l’usine et de la base de conception. L’initiative de Port-Soudan pour l’eau de FlowVexa est un projet de SWRO proposé et en cours de développement ; voir Projets.

Réutilisation de l’eau et eaux grises

Adaptez l’eau à l’usage

Tous les usages n’exigent pas une eau de qualité potable. La réutilisation fonctionne lorsque le traitement convient à l’usage et que l’on peut en faire la preuve.

Les eaux grises sont les eaux usées des éviers, des douches et de la buanderie. Elles sont beaucoup moins contaminées que les eaux des toilettes ou de la cuisine, ce qui en fait des candidates concrètes pour l’irrigation, la chasse d’eau des toilettes, l’appoint des tours de refroidissement ou certains usages de procédé, à condition d’être traitées selon une norme adaptée à l’usage final et aux règles en vigueur sur le territoire concerné. Les effluents municipaux et industriels traités peuvent servir à des fins semblables.

Au Canada, la réutilisation est souvent envisagée lorsque les limites de rejet, les licences d’eau ou les contraintes d’approvisionnement justifient un examen plus attentif, par exemple dans des sites industriels, des centres de données et certaines exploitations agricoles. Notre expérience internationale comprend des projets en Arabie saoudite portant sur des stations de traitement des eaux grises. Ce travail confirme qu’un système de réutilisation n’est crédible que dans la mesure où il est vérifié. Si les opérateurs ne peuvent pas voir en temps réel la turbidité, le résiduel de désinfection et le débit, ils ne peuvent pas démontrer que l’eau convient à l’usage auquel elle est destinée.

  • Traitement des eaux grises
  • Réutilisation des effluents municipaux
  • Boucles de réutilisation industrielle
  • Irrigation
  • Eau d’appoint de refroidissement
Eau claire débordant d’un bassin circulaire
Réutilisation de l’eauL’eau traitée prend de la valeur lorsqu’on l’affecte au bon usage.

Caractériser

Comprendre les volumes, les sources et la variabilité avant de choisir une chaîne de traitement.

Traiter

Traitement biologique ou membranaire et désinfection, dimensionnés selon l’usage prévu.

Vérifier

Turbidité, chlore résiduel et débit en ligne, avec alarmes lorsque la qualité dérive.

Utiliser et suivre

Mesurer l’eau réutilisée afin que la réduction de la consommation d’eau fraîche soit visible et puisse être déclarée.

La couche numérique

De l’usine au tableau de bord

Le même cheminement de numérisation s’applique aux quatre domaines de procédé. Les instruments et les automates existants restent en place ; nous numérisons leurs signaux, organisons les données et les mettons à la disposition des personnes appelées à agir, sur place ou à distance.

De l’usine au tableau de bord · Cheminement des donnéesSchéma illustratif
Cheminement des données de l’usine au tableau de bord : instruments de terrain, API ou RTU, communications, SCADA et plateforme de données, équipes et décisions. Instruments de terrain pH, débit, niveau, pression API / RTU Commande locale et E/S Communications Modbus, OPC UA, MQTT, LoRaWAN SCADA et plateforme de données Historien, alarmes, tendances Équipes et décisions Tableaux de bord, ICP, rapports
Cheminement illustratif des données. Les protocoles et les plateformes sont choisis en fonction de l’équipement existant.
Écran de surveillance affichant des tendances en temps réel et des indicateurs clés
La couche numériqueLes données de l’usine, numérisées et réunies en une seule vue pour les personnes qui doivent agir.
Questions

Foire aux questions

Remplacez-vous les systèmes de commande existants ?

Pas sans raison valable. Bien des installations possèdent déjà des systèmes d’API et de SCADA fonctionnels. Notre approche consiste à les connecter et à les prolonger, à ajouter des instruments là où les données présentent des lacunes et à rendre l’information plus utile aux opérateurs, aux ingénieurs et aux gestionnaires. Le remplacement est envisagé lorsque l’équipement est désuet, n’est plus pris en charge ou ne peut pas répondre à l’exigence.

Quelle est la différence entre la SWRO et la BWRO ?

La SWRO traite l’eau de mer et fonctionne à haute pression, avec une récupération plus faible et une consommation d’énergie plus élevée. La BWRO traite l’eau saumâtre, moins salée, à plus basse pression et avec une récupération plus élevée, et la principale préoccupation passe de l’encrassement biologique à l’entartrage. Le tableau comparatif de cette page présente les plages générales.

Peut-on numériser une usine déjà en exploitation ?

Oui. La première étape habituelle est un examen des instruments existants et des données que l’API détient déjà. Bien des lacunes peuvent être comblées avec des capteurs, des passerelles et une plateforme de données installés en parallèle du système de commande existant. Pour les actifs éloignés comme les réservoirs, les puits ou les postes de relevage, fréquents dans les petits systèmes ruraux et éloignés partout au Canada, la télémétrie LoRaWAN ou cellulaire peut ajouter de la visibilité sans travaux de génie civil importants. Les détails d’installation en climat froid, comme le chauffage des boîtiers et la protection contre le gel, font partie de la conception.

Quelles mesures comptent le plus dans une station à boues activées ?

L’oxygène dissous, la concentration de biomasse (MLSS), l’ammoniac et les nitrates lorsque l’enlèvement de l’azote est exigé, le niveau du lit de boues, le débit et l’énergie d’aération couvrent la plupart des décisions d’un opérateur. Le bon ensemble dépend du permis, de la configuration de la station et des instruments existants. Voir l’onglet Eaux usées pour savoir comment ces mesures sont utilisées.

La réutilisation des eaux grises convient-elle à tous les sites ?

Cela dépend du volume d’eaux grises disponible, de la qualité requise, de l’usage prévu et de la réglementation locale. Notre expérience comprend des stations de traitement des eaux grises en Arabie saoudite. Pour un nouveau projet, nous commençons par évaluer si les eaux grises disponibles et la demande en eau non potable sont bien appariées, puis nous concevons le traitement et la vérification en fonction de cet usage final.

Offrez-vous de la formation pour les opérateurs ?

Oui. L’Académie FlowVexa offre de la formation professionnelle et des ateliers sur le traitement de l’eau, les eaux usées, l’OI, le dessalement, la surveillance des procédés, l’automatisation et l’eau numérique. Les programmes peuvent être adaptés aux services d’eau, aux équipes industrielles et aux universités. La formation soutient le perfectionnement des opérateurs ; elle ne remplace pas la certification des opérateurs exigée par les organismes de réglementation provinciaux. Voir les parcours de formation.

Parlons-en

Parlez à un spécialiste de l’eau de la numérisation de votre usine

Que vous exploitiez un système municipal ou communautaire, un site industriel ou une installation énergétique, et que vous prévoyiez une nouvelle chaîne de traitement ou souhaitiez numériser une chaîne déjà en service, nous serons heureux d’en discuter.