Les pompes KSB Sewatec contribuent au nettoyage du lac Ontario

29.10.2020
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La rive de 45 kilomètres du port de Hamilton, sur le lac Ontario au Canada, est au cœur des collectivités environnantes depuis de nombreux siècles. Autrefois une source vierge de poisson frais et un lieu de loisirs pour la population locale, l'industrialisation et la croissance de la ville de Hamilton ont eu un effet néfaste sur la vie du port.
Les pompes KSB Sewatec contribuent au nettoyage du lac Ontario

La station de pompage contient un puits humide circulaire divisé situé à l'intérieur d'un puits sec circulaire où 12 ensembles de pompes de manutention de solides à fosse sèche verticale KSB Sewatec K700-950 G1 VGW sont installés. (Source de l'image: Reimar Construction)

Au milieu du XXe siècle, des décennies de sédiments toxiques, de ruissellement des eaux pluviales, de perte d'habitat, de détérioration de la qualité de l'eau et d'autres facteurs avaient causé de graves dommages à l'écosystème du port de Hamilton.

En 1987, la Commission mixte internationale (CMI) - l'organisation qui supervise l'Accord canado-américain sur la qualité de l'eau dans les Grands Lacs - a identifié le port de Hamilton de 500 km2 comme l'un des 43 secteurs préoccupants (SP). Le fait de figurer sur une liste d'endroits où la dégradation de l'environnement a gravement nui à l'utilisation et à la santé environnementale des Grands Lacs a été un réveil pour la ville. Au cours des dernières années, d'importants programmes d'ingénierie environnementale ont été mis en œuvre, le plus important étant le programme multiphase Clean Harbour.

Projet de traitement des eaux usées

En 2008, la Ville a terminé le rapport d'étude environnementale de la zone de service de la station d'épuration des eaux usées de l'avenue Woodward afin de déterminer un plan de modernisation de l'usine. Cet investissement recommandé pour gérer les écoulements par temps pluvieux, fournir une capacité de traitement et atteindre les objectifs de traitement définis par le plan d'assainissement du port de Hamilton, le ministère de l'Environnement, de la Conservation et des Parcs et la Loi fédérale sur la protection de l'environnement.

Situé près de l'angle sud-est du port, il s'agit de la plus grande station d'épuration des eaux usées du bassin hydrographique du port de Hamilton et parmi les plus grandes de l'Ontario. Le port contient également l'un des plus grands sites de sédiments toxiques du côté canadien des Grands Lacs. Étant donné que l’usine est la plus grande source d’eau qui s’écoule dans le port de Hamilton, la qualité de cet effluent a un impact direct et puissant sur la qualité de l’eau et la santé environnementale du port. Le projet de mise à niveau Woodward est un processus pluriannuel en plusieurs phases qui comprend un certain nombre de sous-projets, chacun ayant ses propres spécifications et échéanciers.

D'un coût de 340 millions de dollars, les améliorations comprennent l'élévation du processus de traitement final de l'usine du niveau secondaire au niveau tertiaire (troisième). Cela augmente le traitement des eaux usées traitées de l’usine et permettra à l’usine d’atteindre les limites strictes de rejet décrites dans le plan d’action correctif du port de Hamilton pour le phosphore, l’ammoniac et les solides en suspension. Un sous-projet important est la construction d'une nouvelle station de pompage des eaux usées brutes et d'un système de contrôle du système de collecte pour soutenir les initiatives de lutte contre la pluie et les inondations. Disposer d'une station de pompage efficace capable de gérer les débits courants et projetés est essentiel au fonctionnement du traitement des eaux usées et à la prévention des débordements dans le port. La construction de la mise à niveau a commencé en mai 2017 et devrait s'achever en juillet 2021.

Station de pompage de l'avenue Woodward

Ayant maintenant près de 60 ans, la station d'épuration existante a une capacité moyenne nominale de 409 millions de litres par jour (MLD) et une capacité nominale maximale de 614 MLD. En cas de dépassement, l'excédent d'eau, qui est un mélange de déchets industriels et domestiques et de ruissellement des terres, est rejeté dans le port. Pour se conformer aux exigences de traitement prévues à long terme, l'usine aura une capacité de réception maximale de 1 700 MLJ. Afin de répondre à cette exigence, des efforts considérables ont dû être consacrés à la conception d'une station de pompage hautement efficace contenant des pompes ayant fait ses preuves dans le traitement de grands volumes d'eaux usées non traitées. Après avoir dûment pris en compte les diverses options de pompe disponibles, Maple Reinders, les entrepreneurs de la station de pompage, ainsi que la ville de Hamilton, ont choisi KSB Pumps Inc., Canada comme fournisseur de pompes sur la base de la technologie de KSB et de sa connaissance de la conception de la station de pompage.

La conception de la station de pompage existante de l'avenue Woodward est plutôt inhabituelle en ce sens qu'il s'agit d'une construction circulaire. De toute évidence, cela s'est avéré avoir ses avantages et ses avantages, car la nouvelle station de pompage actuellement en construction est également circulaire, contenant un puits humide circulaire divisé situé à l'intérieur d'un puits sec circulaire où 12 KSB Sewatec K700-950 G1 VGW pompe de manutention de solides à fosse sèche verticale les ensembles sont installés. La station de pompage a une élévation totale de 81 m au-dessus du niveau de la mer, et à près de 30 m le puits humide souterrain est beaucoup plus profond que son prédécesseur. Ce puits humide plus grand et plus profond empêche l'inondation du système et offre un stockage accru du système.

Il y a plusieurs avantages du puits humide à l'intérieur de la configuration du puits sec. Premièrement, les pompes pour puits secs, par opposition aux pompes pour puits humides, permettent un accès facile à toutes les pièces de la pompe pour l'entretien et la réparation in situ. Lorsque des composants doivent être retirés du puits sec, ils peuvent être facilement remontés à la surface. La conception du puits humide divisé, avec six pompes allouées de chaque côté, permet de retirer un côté du courant pour le nettoyage sans qu'il y ait un impact négatif sur l'efficacité de la station de pompage.

Le défi

La station de pompage étant de conception plutôt non conventionnelle, KSB a dû relever un certain nombre de défis de conception imposés à la configuration des supports de pompe. La formulation d'une disposition pour les pompes autour de l'extérieur du puits humide a été le premier problème à résoudre. La réponse était des angles d'installation différents de pression pour la pièce de raccordement / tuyau d'entrée. Cela impliquait à son tour de proposer des montages propres à la configuration. Pour cela, KSB a fourni un corps de volute sur mesure pour chaque pompe avec un pied de bride de montage intégré, qui permet aux pompes d'être ancrées directement aux blocs de fondation coulés sur place, un concept unique à KSB.

Afin de gérer le débit optimal des eaux usées à travers l'usine, 10 pompes seraient nécessaires pour une disponibilité à plein temps et deux autres pour les demandes de secours. De plus, collectivement, les pompes devaient être capables de traiter jusqu'à 23 600 l / s et une taille potentielle de contenu en solides de 190 mm. Le troisième problème important à résoudre était celui des flux variables. Lorsque le niveau de l'effluent est faible, la cavitation doit être évitée et lorsque des conditions de tempête surviennent, des débits élevés doivent être pris en compte. En installant quatre variateurs de fréquence (VFD), toutes les pompes répondent automatiquement au débit entrant. Enfin, les pompes devaient offrir des niveaux d'efficacité élevés.

Être capable de manipuler de gros solides et de contrôler la vitesse d'écoulement donne à l'usine de traitement la possibilité de vidanger les intercepteurs pour le nettoyage grâce à la manipulation et au contrôle de l'intercepteur. Sur l'usine existante, il n'est pas possible d'abaisser le niveau dans le puits humide pour contrôler la vitesse dans les intercepteurs. Ainsi, lorsque des tempêtes se produisent, un afflux supplémentaire et une vitesse accrue font que les intercepteurs perdent la capacité de contenir les sédiments accumulés et cela passe directement aux ouvrages de tête créant une condition de surcharge. Avec la nouvelle conception de la station de pompage, il sera possible de vidanger les intercepteurs si nécessaire et d'éliminer la charge de sable supplémentaire de l'usine.

Les pompes KSB

Toutes les pompes Sewatec montées verticalement sont fournies avec un arbre d'entraînement en fibre de carbone de 15 m de long, un moteur de 700 ch, une garniture mécanique fendue, un coude d'aspiration de long rayon de 1050 x 750 mm et un système de surveillance des vibrations. Les coudes d'aspiration de réduction de finition lisse contiennent un orifice de nettoyage de 200 mm. Les moteurs sont à un niveau élevé dans le puits sec et ne peuvent donc pas être affectés par la possibilité d'inondation du puits humide. Alors que la pompe est conçue pour fonctionner dans un environnement sec, il existe une conduite de rinçage externe à l'eau propre pour la garniture mécanique. La fourniture d'une technologie d'étanchéité redondante ajoute une couche supplémentaire de protection qui empêche les eaux usées de sortir de la pompe. Avec une variété d'options de turbine et de méthodes de montage, le Sewatec fournit la réponse parfaite pour le transport des eaux usées brutes ainsi que des milieux plus épais tels que les bio-solides / boues.

«Ce contrat exigeait une combinaison d'efficacité de pompage élevée, de bonnes performances NPSH et la capacité de traiter les matières solides dans les eaux usées non filtrées et les eaux de ruissellement pluviales», commente Marcus Henderson, directeur régional des ventes de KSB Pumps Canada. Chacune des pompes contient une roue de conception K à flux radial à plusieurs palettes de 898 mm non obstruant, offrant un passage libre de 190 mm, et a la capacité de pomper 1968 L / s à 21 m.w.c. TDH. L'extrémité supérieure de la plage de fonctionnement normale est 26,25 m.w.c. TDH et l'extrémité inférieure est 16m.w.c. TDH.

«Les pompes Sewatec de KSB sont un excellent choix pour ce travail, avec une excellente réputation de fournir un service fiable dans les stations d’épuration des eaux usées du monde entier», déclare Marcus Henderson. «Cette pompe installée à sec est équipée d'entraînements à fréquence variable, de moteurs IE4 et le système hydraulique optimisé offre un rendement élevé, contribuant ainsi à réduire la consommation d'énergie et à minimiser les coûts d'exploitation. Le dossier exigeait un rendement hydraulique de 86%, avec KSB garantissant 86,97% à la condition de service de conception, mais lorsqu'il a été soumis à des conditions de test témoins à l'usine KSB de Halle, en Allemagne, les pompes ont fourni 89,1%, soit environ 2,1% d'efficacité de plus que nous garanti."

Pour les garnitures mécaniques, KSB a travaillé avec le fournisseur local de garnitures sur une configuration spéciale pour accueillir l'installation de la pompe et l'arbre. Des garnitures mécaniques fendues ont été sélectionnées et positionnées au-dessus du boîtier de roulement, permettant ainsi leur accès et leur remplacement in situ. La conception du puits sec offre l'avantage de permettre un accès facile aux joints et aux roulements pour la maintenance.

Au printemps 2020, la construction des puits secs et humides, y compris les blocs de fondation coulés sur place pour les pompes, était terminée et les travaux sur les aires de service au niveau du sol et au-dessus étaient en cours. La première des pompes avait été mise en place et ancrée aux supports et l'installation complète des pompes, des entraînements et des arbres est prévue début 2021.

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