Une station d’épuration fournie par Herrenknecht traite inlassablement les eaux usées du projet HS2 à l’ouest de Londres. Elle prend en charge aussi bien les eaux des tunneliers que les eaux découlant du bétonnage et du lavage. 

Le chantier HS2 à West Ruislip dans l’ouest de Londres est immense. La vue depuis le sommet de la tour de décantation qui fait partie de la station d’épuration des eaux usées du projet (STEP) donne un aperçu de certaines des activités en cours. Le nouveau portail du tunnel de Northolt est à peine visible, devant se trouvent les énormes convoyeurs qui évacuent les déblais et, plus loin, des piles de segments de tunnel préfabriqués qui sont livrés la nuit par train. Bien qu’elle ne soit pas visible de là, Skanska Costain Strabag (SCS) - la coentreprise chargée de la construction du tunnel - est également occupée en surface. Dans le cadre des lots S1 et S2 du HS2, elle construit des ponts et d’autres structures qui porteront la ligne à grande vitesse jusqu’aux tunnels en tranchée couverte, où elle plonge sous terre. Toute cette activité implique un niveau élevé d’activité de la station d’épuration. Outre le traitement des eaux usées des deux boucliers EPB, l’usine doit traiter les eaux usées des nombreuses activités de bétonnage et de lavage.

La capacité de l’usine est de 150 m3/heure. Une usine sœur la rejoindra plus tard cette année, lorsque le creusement des passages transversaux entre les deux tunnels principaux commencera. Elle aura une capacité encore plus élevée de 250 m3/heure. La plupart des eaux traitées qui s’écoulent de cette usine seront réutilisées, renvoyées sous terre pour alimenter les processus des tunneliers. Cependant, l’usine doit également être capable de fournir une eau qui réponde aux normes strictes fixées par l’Agence environnementale britannique, car la surcapacité d’eau traitée pourrait être rejetée dans l’environnement jusqu’à la Tamise.

Les réglementations sur la qualité de l’eau deviennent de plus en plus strictes dans de nombreux pays, explique Gino Vogt, directeur de Herrenknecht Separations, qui nous fait visiter l’usine. « Il y a quelques années, un bassin de décantation aurait pu suffire pour un chantier de génie civil, mais aujourd’hui, nous avons vraiment besoin de ces installations, qui doivent être flexibles et efficaces pour traiter une grande variété de polluants, en fonction des activités du chantier et de ce qui se trouve dans le sol. »

Pour Francesco Giampietro, directeur du tunnel et de l’usine SCS, avoir un seul fournisseur pour le tunnelier et pour les stations d’épuration facilite la vie. « Supprimer une interface présente des avantages pour nous », explique Giampietro. « Cela facilite le processus de conception et nous permet d’être plus efficaces dans le dimensionnement et l’installation de l’usine. »

Une piscine, vraiment ?

Ce processus de traitement sur chantier commence par trois énormes bassins de décantation d’environ 1 000 m3 fournis par SCS, qui, de loin, pourraient être confondus avec des piscines rectangulaires. Il y a encore quelques semaines, deux des trois réservoirs qui devraient amortir les surproductions et recueillir les eaux de surface sont vides et les sédiments du sol étaient en cours d’excavation. Le bassin le plus proche de la station d’épuration est en fonctionnement. De là, l’eau est acheminée par un tuyau vers le silo tampon d’arrivée de l’usine. En parallèle à ce tuyau, il y en a deux autres, un de chacun des deux tunneliers.

Le réservoir tampon contient environ 250 m3 de liquide et est équipé d’un agitateur qui remue l’eau pour garantir son homogénéité. Si la consistance des eaux usées devait trop varier, le dosage des produits chimiques plus tard dans le processus devrait changer trop souvent, ce qui donnerait des résultats incohérents. Des capteurs dans le réservoir mesurent la turbidité, le pH et la conductivité électrique, pour indiquer la présence de métaux ou de sels.

Aperçu virtuel

« Nous devons vérifier le pH au fur et à mesure du passage, par exemple. S’il est anormal, l’eau continuera à tourner jusqu’à ce qu’elle atteigne la plage cible », explique Keiton Wall, l’opérateur responsable du SCS. « Nous nous intéressons également à la turbidité, car elle influence plusieurs étapes du processus, comme le filtre-presse, et nous vérifions que l’eau passe assez vite, sinon il pourrait y avoir des blocages. » Cette station peut traiter jusqu’à 40 grammes par litre. À la sortie, il y a 10,02 milligrammes par litre dans l’eau. Entre-temps, le pH est passé d’un pH très alcalin de 14 à l’entrée à un pH neutre de 7,5 à la sortie.

Rappels de maintenance

Herrenknecht.Connected est une plateforme qui collecte, gère et visualise les données des stations d’épuration, des tunneliers et d’autres équipements du périmètre d’Herrenknecht. Grâce à des tableaux de bord et des rapports personnalisés, SCS utilise la plateforme pour suivre les progrès et tenir les différentes parties prenantes informées de ce qui se passe sur le site. Dans le cadre de ce projet, SCS gère également d’autres équipements, qui ne sont pas fournis par Herrenknecht, via Maintenance.ON, une partie de la plateforme Herrenknecht.Connected. Chaque jour, Keiton Wall effectuera les tâches prescrites, signalera qu’elles ont été effectuées et ajoutera toute photo et toute note requise. Les données sont introduites dans le système à l’aide d’une tablette.

Un cocktail de produits chimiques

Depuis le réservoir tampon initial, les eaux usées descendent dans un réservoir plus petit de 10 m3 pour recevoir leur cocktail de produits chimiques. Ceux-ci varient d’un site à l’autre et même au cours de la durée de vie d’un projet. Par exemple, les activités de bétonnage à West Ruislip ont fait monter la teneur en chrome de l’eau au-dessus de ce qui était prévu, ce qui signifie que le processus de traitement et le dosage des produits chimiques doivent être optimisés. Parmi les produits chimiques ajoutés à l’eau, il y a un floculant spécifique et testé qui fait s’agglomérer les particules solides en suspension dans l’eau et est distribué automatiquement. L’usine ajuste automatiquement le débit de distribution en fonction des besoins des eaux usées à ce moment-là.

Le coeur et le cerveau

Le décanteur linéaire ou épaississeur, avec son échelle d’accès et sa plate-forme autour de son périmètre supérieur, est celui qui offre une vue sur le site. En regardant vers le haut du décanteur, on a une vue sur un cône central, qui se rétrécit à mesure qu’il descend vers le fond du réservoir. Les solides ayant réagi avec l’agent floculant se déposent dans le cône, tandis que l’eau plus propre se déverse sur le bord supérieur. Un grattoir à mouvement lent nettoie les parois du cône et homogénéise le tassement. À l’intérieur de la structure à la base du décanteur se trouve le « cœur et le cerveau » de l’usine. En traversant, le regard est attiré par une armoire vitrée qui semble contenir une expérience de chimie avec un tube lumineux en son centre : la station de contrôle Floccmaster. Elle mesure l’efficacité et la réaction de la floculation sur les solides dans les eaux usées en faisant passer un capteur optique à travers le tube et le matériau qu’il contient pendant que le flux s’arrête pendant quelques secondes. Cela détermine si vous pouvez l’envoyer plus loin pour alimenter le filtre-presse avec une bonne réaction ou s’il doit être à nouveau traité avec des paramètres ajustés. 

Avec un robot spécial

Le filtre-presse déshydrate et extrait les solides extraits des eaux usées à travers le décanteur et les presse à travers un tissu filtrant entre des plaques de chambre verticales pour créer de minces « gâteaux » solides qui tombent dans une zone de stockage des boues en dessous. Ceux-ci sont ensuite chargés sur des camions pour être acheminés vers une zone désignée à proximité qui sera ensuite aménagée. Ce filtre-presse dispose de son propre robot de nettoyage automatique qui lave les toiles au moins une fois par jour pour prolonger leur durée de vie.

Raffinage avec des filtres

Pendant que les solides sont pressés en gâteaux, l’eau doit passer par trois autres filtres pour atteindre la qualité souhaitée. L’eau monte d’abord à travers un filtre coalescent qui extrait les hydrocarbures contenus dans un récipient situé à un niveau supérieur, puis descend vers les filtres à sable et à charbon actif, qui sont situés dans deux récipients côte à côte. Ce filtre à sable est d’un type spécifique avec différentes granulométries de sable. L’eau s’écoule du bas vers le haut à travers les différentes granulométries de sorte qu’une partie des polluants reste dans le sable. Elle passe ensuite par le filtre à charbon actif en utilisant le même principe.  L’installation rince automatiquement les filtres lorsque le niveau de pression maximal défini est atteint afin de prolonger leur durée de vie au maximum.

Réutilisation ou retour au début

Après avoir traversé les filtres, l’eau passe dans un petit réservoir à l’intérieur du récipient où des capteurs mesurent les mêmes paramètres que ceux du réservoir d’entrée pour comparer l’efficacité globale. L’eau à ce stade, et à divers autres points tout au long du processus, sera échantillonnée et testée sur place et dans un laboratoire hors site pour l’étalonnage et un contrôle supplémentaire.

De là, l’eau peut se diriger dans trois directions. Si elle n’a pas atteint la spécification requise, elle sera automatiquement renvoyée dans la boucle de traitement. Ou bien elle peut être rejetée dans le réseau d’égouts et dans le fleuve, à condition que les normes élevées exigées par l’Agence de l’environnement soient respectées. Ou bien, comme c’est le cas actuellement sur ce projet pour économiser des coûts, l’eau retourne aux tunneliers et est réutilisée. Et ainsi tout le cycle recommence.



Données du projet

Client : High Speed ​​2 Ltd. (HS2)
Client : Skanska Costain Strabag (SCS) JV
Lieu : Londres, West Ruislip, Royaume-Uni
Exploitation du tunnel : Depuis 2023
Application : Ferroviaire
Géologie : Argile, calcaire, craie (mixte)
Longueur du tunnel : Env. 15 757 m

Données de la machine : 

- 2x boucliers EPB
- Diamètre : 9 829 mm
- Tunnel Northolt Ouest
- 2x stations d’épuration des eaux usées
- Capacité de traitement : 150 m³/h
- 1x installation de refroidissement
- 1x installation de dosage