La première station d’épuration 100 % AS-I en France

Degrémont et son client Grand Evreux Agglomération ont choisi le bus de terrain monocâble pour gérer l’intégralité du nouveau centre de traitement des eaux usées de Gravigny, dans l’Eure.

 

Il n’en n’a pas l’air, planté au bord de la route nationale 154, mais le nouveau centre de traitement des eaux usées de Gravigny (Eure), chargé de purifier les rejets de toute l’agglomération du Grand Evreux, est un concentré de technologie. Ce site construit par Grand Évreux Agglomération pour 46 millions d’euros est surtout une installation pionnière, puisque c’est la première station d’épuration à employer la technologie de bus de terrain AS-I (Actuators Sensors Interface, interface actionneurs capteurs en Français) sur l’ensemble d’un site. Et la tâche est loin d’être évidente car cette installation qui s’étend sur 8 hectares et dimensionnée pour traiter 123000 équivalents habitants  - une extension est prévue à 164000 équivalents habitants –  ne compte pas moins de 350 moteurs, dont la moitié pilotés en vitesse variable, 120 vannes et près de 3000 capteurs… tous reliés à un seul fil : un câble AS-I! Plutôt deux fils, en réalité, redondance du système oblige.

 

Epuration et recyclage

Depuis octobre 2011, toutes les eaux usées de l’agglomération du Grand Evreux, soit entre 9500 et 12000 mètres cubes par jour, se rejoignent à l’entrée du centre de traitement de Gravigny. L’eau est d’abord prétraitée, décantée par le procédé Sédipac de Degrémont, subit un traitement biologique dans deux bassins d’aération – assurée par deux énormes surpresseurs de 315 kW chacun générant 6600 mètres cubes nominaux d’air par heure - puis deux bassins clarificateurs. Une dernière phase piège le phosphore et l’azote présents dans le liquide avant son rejet à la rivière Iton, quelques centaines de mètres plus loin. L’ensemble des équipements utilisés constituent la « file eau ».

Les boues résiduelles issues de ces opérations sont traitées sur la « file boues » du CTEU. Elles y sont successivement épaissies, égouttées, puis dirigées dans deux digesteurs qui produisent du méthane. Le biogaz alimente deux groupes de 250 kVA chargés de la production de chaleur et d’électricité sur le site et l’exploitant revend la totalité de l’électricité produit. Après la digestion, les boues sont déshydratées et transformées en granulés pour l’épandage agricole. Les granules sont transférées dans les camions par un gros grappin automatisé.

 

Process simple mais pointu

Apparemment très simple, le process mis en œuvre sur le site est en fait très pointu. « La concentration en phosphore et en azote de l’eau rejetée doit être inférieure à 1 mg/l. nous visons les 0,5 mg par litre, afin de pouvoir gérer les éventuels pics sur l’année », explique Julien Régnier, responsable Process Assainissement au Grand Evreux Agglomération. Les exploitants doivent réagir dans l’heure en cas de dépassement de la consigne. En règle générale, pour les 20 personnes qui travaillent sur le site, le temps est compté. « Le biologique, ce n’est pas urgent ; le mécanique, c’est urgent et la chimie très urgent. Notre unité de temps est la dizaine minutes pour les paramètres critiques », explique Julien Régnier. Le procédé le plus sensible ? Peut-être le séchage. « Les boues restent 15 minutes dans le sécheur. Un petit degré d’écart peut alors avoir des conséquences importantes », prévient le responsable Process Assainissement. Pour cette raison, le sécheur est le seul équipement dont les commandes sont situées sur place, pour permettre aux opérateurs de réagir le plus vite possible.

Evidemment, le maintien en condition opérationnelle des machines est impératif, car « une panne du vendredi soir ne peut pas attendre le lundi », explique Fabrice Rimbeuf, adjoint au chef de projet. Pour cela, un système d’astreinte 24 heures sur 24 est assuré par les exploitants.

 

Du câble jaune partout

Pour suivre en permanence l’ensemble de son installation, l’exploitant, assisté pour sa mise en fonctionnement de Degrémont, l’ensemblier du projet, et Barillec (Filiale de Vinci Environnement) pour la partie électrique, a misé sur la technologie de bus de terrain AS-I. L’architecture de contrôle-commande repose ainsi sur deux serveurs redondants et trois anneaux Ethernet en fibre optique. Le premier accueille une supervision Topkapi, le deuxième relie les automates (dont ceux des installations distantes comme les bassins de rétention) et le troisième est dédié à l’acquisition des entrées sorties. C’est sur ce dernier que sont connectées les 61 passerelles AS-I, qui remontent les informations provenant des modules analogiques (ils sont 300) et des modules Airbox utilisés pour le pilotage des vannes pneumatiques. Pour des raisons de sécurité, l’installation jouit d’une redondance fonctionnelle complète. Les machines essentielles sont donc doublées et le site n’utilise donc pas un, mais deux câbles jaune AS-I pour relier la totalité des équipements. Dans les cinq locaux électriques du centre, toujours la même structure : toutes les passerelles sont regroupées dans la même armoire, les variateurs - connectés à Ethernet via une boucle double - et la partie automatismes dans les autres, et une armoire dédiée aux trois boucles Ethernet qui font le lien avec la salle informatique, placée à côté de la salle de contrôle, dans un bâtiment sur pilotis. Au total, le site est parcouru par une douzaine de kilomètres de câble AS-I et le superviseur peut recevoir des informations à 2 secondes près…

 

Simple et rapide

Pourquoi opter pour AS-I – et AS-I Safe pour la gestion de la sécurité - alors que cela n’était pas prévu au départ du projet ? « Cela permet d’avoir l’intelligence plus proche des équipements et d’économiser les câbles », explique Damien Six, responsable mise en route chez Degrémont. « Pour l’exploitant, cela signifie facilité de diagnostic, rapidité et simplicité. Par exemple, le ré-adressage est automatique en cas de changement de composant. On enlève l’ancien, on attribue l’adresse au nouveau et on le met à la place », ajoute-t-il. Pour autant, fournisseurs et exploitants de l’installation sont lucides quant aux possibilités offertes par la technologie. « Le nombre de modules à connecter, la distance des équipements et la quantité d’informations traitées sur le réseau constituent des limites importantes », reconnaît Eric Bihoues responsable du service automatisme & Informatique industrielle de Barillec. D’ailleurs, « il ne faut pas se tromper, on ne fait pas de la communication sur AS-I », note-t-il.  Certains points techniques sont également très importants avec ce réseau, comme la gestion des redondances ou la gestion des tensions. « Cela nécessite de discuter avec les fournisseurs sur des caractéristiques précises. Par exemple, les pompes fonctionnent généralement en 48V alternatif. Avec AS-I, il faut travailler en 24 V continu », note Eric Bihoues. Enfin, l’emploi de ce standard nécessite de le prendre en compte dès la phase de conception. Par exemple, sur le CTEU, chaque arrêt d’urgence est lié à trois modules, car il ne faut pas que les autres réseaux pâtissent de l’arrêt.

AS-I facilite aussi l’implémentation. « Nous avions des délais de réalisation très courts qui ont été tenus grâce à l’emploi d’AS-I. Avec une technologie traditionnelle, ce n’était pas possible », reconnaît le responsable du service automatisme & Informatique industrielle de Barillec. Le projet a en effet duré deux ans, dont un sur le terrain, contre trois ans généralement avec des technologies plus classiques. D’ailleurs, pour l’ensemblier, cette réalisation marque un tournant. « Ce centre est une installation qui s’y prête bien, avec beaucoup de capteurs et beaucoup de redondance, mais c’est un pas franchi vers la généralisation de cette technologie à grande échelle. Désormais, Degrémont intègrera systématiquement de l’AS-I dans ses futurs projets », annonce Denis Capet, responsable d'affaires chez l’ensemblier.