Procédé de traitement Station d’épuration des eaux usées
MISSION
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a Station d’épuration des eaux usées de la Communauté urbaine de Montréal (CUM) a pour mission d’intercepter et d’épurer les eaux usées du territoire de la CUM afin de contribuer à l’assainissement des cours d’eau et ce, dans un esprit de préservation des ressources et de valorisation des résidus.
De plus, la Station d’épuration offre une alternative aux municipalités de la CUM pour le traitement des neiges usées. Elle contribue à l’élaboration et à la mise en place de programmes incitatifs visant à réduire la consommation d’eau potable, l’infiltration d’eau ainsi que les matières toxiques provenant des industries et traite, contre rémunération, certains résidus provenant de l’extérieur de la Communauté.
CONTRÔLE DES PROCÉDÉS e contrôle des procédés de la Station d’épuration est assuré par le système informatisé SICOS (Système intégré de commande et de surveillance). C’est un système distribué à travers toute la Station dont l’épine dorsale est un réseau de fibres optiques de 3,6 km de longueur. Plus de 12 000 points d’entrées/sorties sont raccordés au SICOS pour surveiller les conditions opérationnelles (entrées) et émettre automatiquement les commandes appropriées aux équipements (sorties). En plus du contrôle en temps réel des différents procédés et équipements, les données sont conservées pour plusieurs années dans un système d’historisation dans le but d’assurer le suivi et les diagnostics des problèmes d’opération et de supporter les recherches pour l’optimisation des procédés. Trois postes d’opération, dont un situé au bâtiment de prétraitement et deux autres au bâtiment de traitement des boues et des écumes, ainsi qu’un centre d’ingénierie au pavillon administratif assurent l’opération et la surveillance des équipements par le biais de treize ordinateurs spécialisés. Des moniteurs affichent des pages-écrans fournissant une représentation graphique des systèmes et à travers lesquels les opérateurs peuvent suivre, démarrer et arrêter les équipements. Plus de 180 pages-écrans sont configurées pour représenter tous les équipements des procédés de traitement des eaux usées et des procédés connexes.
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CONTRÔLE DE LA QUALITÉ a Station d’épuration des eaux usées de la CUM rencontre les exigences de rejets établies par le ministère des Affaires municipales et acceptées par le ministère de l’Environnement et de la Faune du Québec. Ces exigences visent à récupérer une grande partie des matières en suspension et du phosphore contenu dans les eaux usées arrivant à la Station.
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Exigences de rejets Le tableau suivant fait état des principales exigences de rejets auxquelles doit se soumettre la Station d’épuration : Paramètre
MES (matières en suspension)
Phosphore total
Période
Concentration
Charge allouée
(mg/l)
(kg/d)
Année Hebdomadaire
20 30
77 000 107 000
Année Hebdomadaire
0,50 0,75
1 680 2 240
Dans tous les cas, un enlèvement minimum annuel de 60 % de la charge en MES est requis.
Afin de vérifier l’efficacité quotidienne du traitement, des échantillons d’eaux usées et d’eau traitée sont prélevés proportionnellement au débit et analysés par le laboratoire de la Station.
IMPACT DU TRAITEMENT SUR LES COURS D’EAU a Station d’épuration joue un rôle important et efficace dans l’amélioration de la qualité des eaux usées déversées par l’agglomération montréalaise.
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Avant 1984, les eaux usées rejetées dans le fleuve SaintLaurent, le lac Saint-Louis et la rivière des Prairies contenaient près de 300 tonnes sèches par jour de matières en suspension composées en partie de matières fécales, soit 12 % du bilan global des matières en suspension contenues dans le fleuve. Aujourd’hui, moins de 50 tonnes sèches par jour sont rejetées. La contribution du territoire de la CUM à la charge du fleuve a été ainsi réduite à 2 %. Quant au phosphore, 5,6 tonnes étaient rejetées quotidiennement avant le traitement des eaux usées, soit 65 % de la charge globale du phosphore dans le fleuve alors qu’aujoud’hui ce pourcentage a été réduit à 16 % (1,3 tonne par jour).
EAU POTABLE VERSUS EAUX USÉES onnaissez-vous la différence entre l’eau potable et les eaux usées, entre une usine de filtration d’eau et une station d’épuration d’eaux usées? Lorsque vous ouvrez le robinet à la maison, l’eau potable provient d’une centrale de production souvent appelée «usine de filtration ». Cette eau vient d’un cours d’eau ou d’un lac et subit différentes étapes de traitement qui visent à la rendre propre à la consommation humaine. Après son utilisation, l’eau devient impropre et s’écoule dans un réseau de drainage appelé «réseau d’égout». Ces eaux usées constitueraient une source de pollution si elles étaient rejetées directement dans un cours d’eau. Elles doivent donc être traitées avant leur rejet au fleuve. Voilà le rôle de la Station d’épuration. Il ne s’agit pas pour la Station de retourner une eau potable au fleuve mais de retirer des eaux usées une grande partie des matières en suspension qui enlèvent la transparence à l’eau et envahissent les sites de reproduction de la faune aquatique. La Station retire également des eaux usées une partie importante des phosphates qui favorisent la prolifération des algues dans les cours d’eau et sont, à longue échéance, responsables de la mort de ceux-ci. La Station d’épuration de la CUM ne produit pas une eau potable. Son but est de rendre les eaux usées acceptables pour l’environnement des cours d’eau.
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POMPAGE a station de pompage est l’une des plus importantes au monde avec sa capacité au débit maximal de 88 mètres cubes par seconde. De forme cylindrique, avec un diamètre de 68,5 mètres, la station de pompage est construite dans le roc solide à une profondeur de 55 mètres, l’équivalent d’un édifice de quinze étages enfoncé dans le sol. Sa hauteur hors terre est de 24 mètres.
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L’intercepteur sud-est y déverse ses eaux usées dans un puits de succion, constitué de deux cellules de 15,4 mètres de diamètre, à une profondeur de 42,6 mètres alors que l’intercepteur nord y déverse ses eaux usées dans deux autres cellules, à une profondeur de 27,4 mètres. Deux puits de vannes, nord et sud, ont été construits en amont de la station de pompage afin d’isoler les puits de succion pour fins d’entretien. Par ailleurs, une conduite souterraine de dérivation a été construite à même le puits de vannes nord afin de permettre, en cas d’urgence, s’il devait y avoir arrêt de la station de pompage, de dériver les eaux usées de l’intercepteur nord directement vers l’embranchement ouest de l’émissaire de la Station. À leur arrivée à la Station d’épuration, les eaux usées sont relevées en surface à l’aide de motopompes et sont déversées dans un canal périphérique. Dixsept pompes sont en place pour effectuer ce travail. On en compte huit d’une capacité de 6,3 m3/s chacune pour le nord et neuf d’une capacité de 6,9 m3/s chacune pour le sud. La force des moteurs de ces dix-sept groupes motopompes varie de 2 800 à 5 150 chevaux-vapeur selon qu’ils sont utilisés pour les intercepteurs nord ou sud et qu’ils fonctionnent à vitesse variable ou fixe.
CENTRALE D’ÉNERGIE ttenante à la station de pompage, une centrale d’énergie a été construite. Six groupes électrogènes, chacun de la taille d’une locomotive, assurent la relève en cas d’urgence. Ces génératrices ont une puissance totale de 15 mégawatts, soit l’équivalent de la puissance requise en électricité pour une ville de 6 000 habitants. En cas de panne électrique, les génératrices permettent de faire fonctionner une partie des équipements de traitement des eaux usées dont quatre des dix-sept groupes motopompes de la station de pompage, soit l’équivalent du débit moyen de temps sec (2 160 000 m3/d).
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PRÉTRAITEMENT e la station de pompage, les eaux usées sont dirigées par deux canaux d’amenée vers les grilles du bâtiment de prétraitement. Le coagulant servant au traitement physicochimique est injecté, à l’aide de deux rampes d’injection, dans les eaux usées qui circulent dans ces canaux.
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Dégrillage Le dégrillage consiste à enlever les plus grosses matières solides contenues dans les eaux usées. Huit dégrilleurs interceptent les résidus grossiers de plus de 2,5 cm tels les roches, les bouts de bois, les chiffons, les contenants de plastique, etc. Chacune des grilles a une hauteur utile de 4,6 mètres. Les résidus récupérés des grilles sont ensuite transportés par des convoyeurs à tiges, puis essorés dans des presses à tambours rotatifs pour en réduire le volume et le contenu en humidité. Enfin, les résidus sont chargés dans des semi-remorques pour disposition dans un site d’enfouissement sanitaire. En moyenne deux tonnes et demie de résidus de dégrillage sont retirées des eaux usées chaque jour. Ces quantités varient sensiblement en fonction des périodes de l’année et des conditions climatiques. À la sortie des dégrilleurs, un canal d’alimentation permet de diriger les eaux usées vers les dessableurs ou, en cas d’urgence, dans une conduite souterraine d’évacuation jusqu’à l’émissaire de la Station via la conduite souterraine de dérivation de l’intercepteur nord. Dessablage Les eaux usées sont dirigées vers quatorze dessableurs aérés ayant chacun 7,62 mètres de largeur sur 67,06 mètres de longueur et une profondeur moyenne de 4,57 mètres. La vitesse de l’eau y est réduite afin de favoriser le dépôt des particules lourdes dans les bassins. Les eaux usées y séjournent en moyenne dix minutes. Les sables sont constitués de 97 à 98 % de matières inorganiques, c’est-à-dire qui ne se décomposent pas et ne brûlent pas et varient en grosseur entre la taille d’un grain de sable et celle d’un caillou de moins de 2,5 cm de diamètre. Ces produits sont lourds et abrasifs, ils sont donc difficiles à manutentionner. Les sables et une grande quantité d’eau sont aspirés du fond des dessableurs par les pompes des ponts suceurs et sont acheminés vers le système de traitement des sables. Ceux-ci sont ensuite chargés dans des semi-remorques et transportés pour enfouissement. En moyenne quatorze tonnes de sables sont retirées des eaux usées chaque jour. Ces quantités varient en fonction du débit d’eaux usées arrivant à la Station. En période de fonte de neige et de fortes pluies, les quantités augmentent de façon très importante.
TRAITEMENT PRIMAIRE PHYSICO-CHIMIQUE e but du traitement primaire physico-chimique des eaux usées est de procéder à la réduction du phosphore et d’augmenter le rendement global de la décantation. Le procédé comprend l’ajout d’un coagulant et d’un aide coagulant en vue de former des flocs facilement décantables. Le chlorure ferrique ou l’alun peuvent, entre autres, être utilisés comme coagulant et un polymère anionique sert d’aide coagulant. Ces produits sont reçus et entreposés au bâtiment des produits chimiques d’où ils sont dosés à l’aide de pompes. Le coagulant est injecté dans les eaux usées des canaux d’amenée aux grilles, alors que l’aide coagulant est injecté dans les déversoirs à la sortie des dessableurs. Les eaux usées sortant des dessableurs sont acheminées vers 21 décanteurs mesurant chacun 30,48 mètres de largeur sur 91,44 mètres de longueur. Les eaux usées y séjournent durant une période d’environ deux heures afin de permettre aux matières en suspension et aux flocs formés par les produits chimiques de se déposer au fond des décanteurs, formant une matière appelée «boues». Des ponts racleurs circulent sur la longueur des décanteurs et râclent les boues au fond des bassins et les écumes qui y flottent en surface. Des pompes transfèrent ensuite les boues vers les réservoirs d’emmagasinement et les écumes directement vers le bâtiment de traitement des boues et des écumes. Une fois traitées, les eaux des décanteurs sont dirigées vers l’émissaire de la Station d’épuration et sont rejetées au fleuve Saint-Laurent en face de l’Île aux Vaches. Parallèlement au traitement des eaux usées, les boues et les écumes recueillies subissent également un traitement dont le processus fait appel à des procédés plus spécifiques et complexes.
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TRAITEMENT DES BOUES ET DES ÉCUMES Emmagasinement des boues Quatre réservoirs d’une capacité de 5 000 m3 chacun, servent à l’emmagasinement des boues avant leur transfert au bâtiment de traitement des boues et des écumes. De l’air est injecté au fond des réservoirs d’emmagasinement afin de maintenir en suspension ces boues très liquides et pour en conserver les caractéristiques qui faciliteront leur traitement. L’air frais est fourni par des turbosoufflantes et l’air vicié est soutiré et traité à l’hypochlorite de sodium (eau de javel), dans des unités de traitement d’odeurs, avant leur rejet à l’atmosphère.
Déshydratation Dix filtres-presses, équipés de plaques de deux mètres sur deux mètres et cinq pressoirs rotatifs servent à réduire la teneur en eau des boues et ainsi à augmenter leur siccité (concentration en solides) à environ 32 %. Les boues ainsi obtenues sont appelées «gâteaux». Transport des gâteaux Deux systèmes de convoyeurs dont un sert de système de relève, transportent les gâteaux depuis les pressoirs rotatifs et les filtrespresses jusqu’aux incinérateurs et, via des silos d’emmagasinement des gâteaux, aux unités de séchage thermique. Incinération La majeure partie des gâteaux humides est dirigée vers quatre incinérateurs à foyers multiples, d’une capacité de 100 tonnes sèches par jour chacun, lesquels ont un diamètre de 7,85 mètres et onze foyers superposés. Les gâteaux sont asséchés dans les foyers supérieurs, puis brûlent dans les foyers intermédiaires. Les cendres ainsi produites sont refroidies dans les foyers inférieurs. Ces cendres sont emmagasinées dans des trémies puis transportées vers un site d’enfouissement. Des chaudières de récupération de chaleur produisent, à partir des gaz d’incinération, la vapeur requise aux besoins de la Station. Une partie sert à la production d’eau froide à l’aide de machines à absorption : cette eau sert au refroidissement des moteurs et des transformateurs des motopompes de la station de pompage et à la déshumidification de cette dernière. En hiver, la vapeur sert aussi au chauffage des différents bâtiments de la Station d’épuration. Épuration des gaz Avant d’être rejetés à l’atmosphère, les gaz passent par un système d’épuration de type humide (venturi et tour à plateaux). Ce système permet d’enlever environ 99 % des particules solides et de condenser l’humidité des gaz de combustion, éliminant ainsi la majeure partie des gaz acides et des métaux volatils. Emmagasinement des gâteaux L’autre partie des gâteaux humides est dirigée vers deux silos d’emmagasinement. Ces silos, d’une capacité de 250 tonnes humides chacun, permettent un emmagasinement temporaire en cas de surchage. En temps normal, ils alimentent deux unités de séchage mais, au besoin, il est également possible de retourner les gâteaux vers l’incinération.
Homogénéisation À leur arrivée au bâtiment de traitement des boues et des écumes, les boues, dont la concentration est d’environ 3,5 % de solides constitués de matières organiques et inorganiques, sont dirigées vers cinq bassins d’homogénéisation équipés d’agitateurs mécaniques.
Séchage des gâteaux Ces deux unités de séchage, d’une capacité de 35 tonnes sèches par jour chacune, assurent l’assèchement des gâteaux à au moins 92 % de siccité ainsi que la destruction des organismes pathogènes, et servent à la production de granules pouvant être valorisés. L’énergie thermique requise pour la production de ces granules, provient des gaz d’incinération.
Conditionnement Les boues pompées des bassins d’homogénéisation sont conditionnées à l’aide d’un polymère cationique avant leur déshydratation. L’ajout de ce produit chimique a pour but de favoriser la séparation des solides et de l’eau.
Traitement des écumes Les écumes sont, quant à elles, mélangées aux boues avant déshydratation. Elles constituent par leur composition un produit très difficile à traiter. Elles contiennent, en plus des gras et des huiles, des solides de natures diverses.
Station d’épuration des eaux usées VISITES GUIDÉES HORAIRE Du mardi au jeudi, sur réservation, à 9 h et 13 h 30. RÉSERVATION DE GROUPES 40 personnes maximum DURÉE DES VISITES GUIDÉES La visite guidée est d’une durée approximative de 2 h 30. POUR VOTRE SÉCURITÉ • La tenue vestimentaire sport est recommandée; • Le port de bons souliers de marche est également recommandé. ACCESSIBILITÉ Par transport en commun jusqu’à la 87e avenue et le boulevard Maurice-Duplessis. De cet endroit, il faut compter quinze minutes de marche pour se rendre à la Station d’épuration. STATIONNEMENT Des stationnements sont disponibles en face et de chaque côté du pavillon administratif. LES VISITES GUIDÉES AINSI QUE LE STATIONNEMENT SONT GRATUITS POUR RENSEIGNEMENTS SUPPLÉMENTAIRES (514) 280-6818 Station d’épuration des eaux usées 12 001, boulevard Maurice-Duplessis Montréal (Québec) H1C 1V3 Téléphone : (514) 280-4400 Télécopieur : (514) 280-4387 http://www.cum.qc.ca/épuration Une publication du Service de l’environnement COORDINATION Ginette Dagenais Affaires corporatives, CUM Pierre Boulay Jocelyn Boulay Station d’épuration des eaux usées CONCEPTION DES SCHÉMAS Pierre Tremblay Station d’épuration des eaux usées Louise Piette Affaires corporatives, CUM Marquis Couture Post-Scriptum
CONCEPTION GRAPHIQUE Post-Scriptum
English version available Imprimé au Canada 3e trimestre 1999
