Traitement des eaux usées de Sulaibiya

Certains éléments membranaires de la plante in situ ; Sulaibiya est la plus grande installation au monde à utiliser la purification de l'eau par membrane d'osmose inverse/ultrafiltration.

La construction de l'usine a commencé en juillet 2002 et s'est achevée en novembre 2004. Elle a une capacité initiale allant jusqu'à 375 000 m²/j et est conçue pour être étendue à 600 000 m²/j à l'avenir.

Schéma de l'aménagement général de l'usine de Sulaibiya.

L'installation d'osmose inverse - 42 skids, chacun comprenant 72 récipients sous pression contenant chacun sept modules membranaires.

Organigramme schématique des principales étapes de traitement à la nouvelle usine.

L'usine a une surface totale de membrane d'ultrafiltration (UF) de 304 640 m²; disposés en 68 patins.

Le distributeur pour l'une des tours de décapage ; l'usine dispose de six tours de dégazage de ce type pour éliminer le CO2 du perméat.

Une partie de la nouvelle conduite d'alimentation en attente d'installation. Le projet a nécessité de vastes parcours de pipelines de grand diamètre pour transporter les flux de matières premières, de produits finis et de saumure.

Le site en septembre 2003. La phase de conception et de construction représente 30 mois de la concession de 30 ans.

Images du projet; l'usine de Sulaibiya est la plus grande du genre au monde et devrait réduire l'utilisation d'eau non renouvelable du Koweït de plus de 80 % dans l'ensemble.

Bien que l'eau produite soit destinée à des usages non potables, elle est traitée à la qualité potable. Le système UF permet une élimination totale des solides en suspension et élimine pratiquement les bactéries et les virus.

Peu de temps après son achèvement en novembre 2004, l'usine de traitement et de récupération des eaux usées de Sulaibiya a remporté le prix du « projet d'eaux usées de l'année » lors des Global Water Awards 2005. Décrite par les juges comme une « déclaration puissante sur l'avenir des ressources en eau dans toute la région du Moyen-Orient et de l'Afrique du Nord », l'usine est actuellement de loin la plus grande installation de ce type au monde à utiliser l'osmose inverse (OI) et l'ultrafiltration (UF) purification de l'eau par membrane.

Avec une capacité journalière initiale allant jusqu'à 375 000 m³ - et conçue pour être étendue à 600 000 m³/j à l'avenir - Sulaibiya traite les eaux usées en qualité potable pour des utilisations non potables dans l'agriculture, l'industrie et la recharge des aquifères. Officiellement inaugurée en mars 2005, la première eau de produit de l'usine sera fournie en décembre. Lorsqu'elle sera pleinement opérationnelle, l'installation devrait contribuer à 26 % de la demande globale en eau du Koweït, réduisant la demande annuelle des sources non potables de 142 millions de m³ à 26 millions de m³.

Le projet est également remarquable en ce qu'il s'agit de la première transaction de cette taille à être financée uniquement par des banques nationales pour un coût total du projet de 130 millions de KD (430 millions de dollars). Le prêt de 114,25 millions de KD (377 millions de dollars) sur 25 ans est la plus importante transaction de prêt en dinar koweïtien jamais réalisée et représente un ratio d'endettement de 85:15.

Le ministère des Travaux publics a attribué le contrat de construction-propre-transfert (BOT) à Utilities Development Company (UDC), un véhicule à usage spécial détenu par le groupe Kharafi - l'un des plus grands entrepreneurs de la région - et Ionics. Bien que la préqualification ait eu lieu en octobre 1998 et que les offres aient été reçues en avril 2000, une action en justice finalement infructueuse concernant certains aspects du processus d'appel d'offres a retardé la signature officielle du contrat jusqu'en mai 2001.

La concession a une durée de 30 ans, comprenant 30 mois de conception et de construction et 27,5 ans d'exploitation et de gestion. Le tarif de l'eau retenu était de 0,47 $/m³ et les revenus prévus pour UDC sur la durée du contrat dépassent les 2 milliards de dollars.

Deux problèmes majeurs ont conduit à la mise en œuvre du projet de traitement et de valorisation des eaux usées de Sulaibiya. Premièrement, la station d'épuration existante d'Ardiya avait atteint sa capacité et, comme il n'y avait aucune possibilité de l'étendre, les volumes croissants de débit d'eaux usées ont nécessité la fourniture d'installations de traitement alternatives. Deuxièmement, les ressources en eau saumâtre du pays ne sont plus suffisantes pour répondre à la demande croissante d'utilisation non potable. Le projet a été conçu comme une réponse intégrée pour résoudre ces deux problèmes.

L'usine d'Ardiya agit comme une phase de prétraitement, recevant, filtrant et dégraissant l'afflux d'eaux usées. Une conduite d'alimentation principale de 25 km de long achemine le flux prétraité vers la nouvelle station d'épuration de Sulaibiya, où il est traité selon les normes d'eau potable. L'usine de Sulaibiya elle-même comprend trois éléments : l'élimination biologique des nutriments, les membranes RO/UF et le traitement des boues. Une nouvelle conduite d'eau de produit de 1 km transporte l'effluent fini vers le centre de collecte d'eau saumâtre à proximité avant utilisation, tandis que le trop-plein de saumure du système à membrane est renvoyé à la mer via une autre nouvelle conduite de 25 km vers le canal de sortie Ardiya existant. Une nouvelle station de pompage a également été construite dans le cadre des travaux associés.

Plus de dix pipelines acheminent les eaux usées vers l'entrée de l'usine d'Ardiya depuis la ville de Koweït et ses environs. Quatre lignes parallèles de grilles étagées de 6 mm éliminent les particules grossières et une chambre de dessablage aérée exclut le sable et le gravier jusqu'à une taille de particules de 0,2 mm. Deux réservoirs tampons circulaires de 20 000 m³ équilibrent la variation de l'influent, qui oscille entre 5 000 m³/h et 31 250 m³/h, pour réguler le débit dans une plage comprise entre 10 000 m³/h et 20 000 m³/h. Les agitateurs à l'intérieur des réservoirs tampons maintiennent une vitesse d'écoulement supérieure à 0,3 m/s pour éviter les problèmes de sédimentation.

Toutes les structures sont couvertes et un système d'épuration est utilisé pour traiter l'air extrait afin d'éviter les nuisances olfactives.

La station de pompage existante à Ardiya avait six pompes parallèles et deux pompes de secours supplémentaires, donnant une capacité de 20 000 m³/h. Pour s'adapter au débit final supérieur de 50 %, la conception du système a nécessité l'installation de quatre pompes supplémentaires. De plus, 18 cuves de surpression ont été construites, chacune d'un volume de 130 m³, à la sortie de la station de pompage pour protéger la nouvelle conduite d'alimentation principale.

Il se compose de trois tuyaux parallèles en fonte ductile d'un diamètre nominal de 1,4 m, revêtus de ciment résistant aux sulfates et d'une couche de mastic époxy de 500 microns. Deux chambres de vannes de ligne, 13 stations de purge d'air et dix chambres de lavage sont situées le long du tracé de la conduite.

Le régime de traitement a été conçu pour éliminer les matières organiques, minimiser la libération de nitrate, réduire le débit de phosphate pour surmonter l'entartrage dans le troisième réseau de membranes d'osmose inverse et lisser les fluctuations de débit dans l'effluent secondaire en amont des membranes.

Une chambre d'arrivée et de distribution reçoit et mélange l'afflux des eaux usées avec le rétrolavage de l'ultrafiltration et le surnageant du traitement des boues. De là, il est distribué aux bassins d'aération. Il y a neuf bassins d'aération d'un volume total de 208 900 m³, offrant des zones de traitement anaérobie, anoxique et aérobie.

Les performances du processus sont optimisées dans les bassins d'aération pour atteindre les objectifs de traitement. Une partie des boues activées de la zone anaérobie est transférée vers la chambre de dénitrification RAS pour servir de source de carbone. En l'absence d'oxygène disponible, le phosphate se redissout pour être ensuite réincorporé à un rythme accru dans la biomasse - ce que l'on appelle "l'absorption de luxe" - dans les zones aérobies. Bien que cela signifie que des concentrations élevées de phosphate se produisent lorsque la liqueur mixte entre dans la zone anoxique, cela conduit ensuite à la réduction de phosphate requise nécessaire pour protéger les membranes d'osmose inverse. De plus, les boues activées nitrifiées sont renvoyées dans la zone anoxique pour maintenir la concentration de nitrates dans la zone aérobie à un niveau bas, ce qui conduit à des niveaux abaissés requis dans l'effluent secondaire.

Enfin, la liqueur mixte s'écoule de la zone aérobie vers les neuf clarificateurs secondaires de 52,5 m de diamètre et 4,8 m de profondeur, où elle est séparée en effluent secondaire et RAS.

Le débit est équilibré en permettant au niveau dans les bassins d'aération et les clarificateurs secondaires de fluctuer de ± 0,5 m et contrôlé par des chambres de contrôle du débit en aval des clarificateurs secondaires.

Les boues sont traitées pour fournir un matériau adapté à une utilisation agricole sans restriction, nécessitant qu'il soit sec, à faible teneur en matières organiques et exempt d'agents pathogènes. Sept épaississeurs à bande gravitaire et 120 lits de séchage des boues sont utilisés pour éliminer l'eau, tandis que la composante organique est réduite par quatre digesteurs aérobies de 8 000 m³. Le produit obtenu est ensuite stocké pendant plus de six mois avant d'être expédié pour utilisation.

Conçu pour récupérer 85 % de l'afflux, rejetant les 15 % restants à la mer sous forme de saumure, l'UF/RO élimine les polluants résiduels, les solides dissous et les agents pathogènes des effluents secondaires, pour produire une eau de qualité potable.

L'extrémité avant du système comprend cinq filtres à disques de 60 µm et un bassin d'effluent secondaire de 8 000 m³, qui sert de réservoir d'aspiration et de conditionnement chimique pour les pompes UF.

Disposée en 68 skids, chacun équipé de 32 cuves sous pression, l'usine UF a une surface totale de membrane de 304 640 m². Les membranes à écoulement croisé et cul-de-sac seront nettoyées par un lavage à contre-courant amélioré chimiquement à l'aide d'un lavage à l'acide primaire, suivi d'un rinçage au chlore si nécessaire.

Le filtrat s'écoule dans un bassin de 6 000 m³ avant d'être pompé vers l'installation RO. Cela comprend 24 premiers skids de réseau, 12 deuxièmes skids de réseau et six troisièmes skids de réseau, chacun contenant 72 récipients sous pression de 20 cm, équipés de sept modules à membrane de 20 cm x 1 m par récipient. Le premier réseau est alimenté par six groupes de quatre pompes avec six pompes de puisard totalement indépendantes, le second par six groupes de deux pompes et le troisième par six pompes. Toutes les pompes d'alimentation ont une capacité nominale de 780 m³/h. L'installation est équipée d'un système de nettoyage in situ.

Six tours de dégazage à l'air éliminent le CO2 du perméat et une installation de dosage du chlore fait également partie de l'usine.

Le contrat a été attribué et administré par le ministère koweïtien des travaux publics. L'entrepreneur principal est UDC - détenu conjointement par le groupe Kharafi (75%) et Ionics (25%). La joint-venture Philipp Holzmann Kharafi Sulaibiya (PHKSJV) était des entrepreneurs EPC pour concevoir et construire le projet complet. ILF Consulting était responsable de la conception du projet et Ionics Italba de l'usine de traitement membranaire. Kharafi National, en coopération avec United Utilities, a le contrat O&M de 27,5 ans, avec Ionics responsable du système de membrane.

La Banque nationale du Koweït (NBK), la Gulf Bank et la Banque du Koweït et du Moyen-Orient ont organisé le financement, la NBK agissant en tant qu'agent de la facilité. ABN Amro étaient les conseillers financiers de l'UDC. PKF a agi en tant qu'auditeur du modèle financier pour les arrangeurs de prêt et l'examen de la conception et la diligence raisonnable technique ont été effectués par Halcrow.

Les conseils juridiques sont venus d'Allen & Overy, Shearman & Sterling et Al-Essa, Al-Bader & Partners. Willis et Arab Commercial Enterprises ont conseillé sur l'assurance. Camp Dresser & McKee et KEO International Consultants ont agi en tant que conseillers techniques et directeurs de construction. La tuyauterie et le ciment interne / époxy ont été fournis par Xinxing Ductile Iron Pipes et les raccords de tuyaux par Viking Johnson. ITT Industries était responsable de la conception, de la construction et de la mise en service du système d'aération, de pompage et de mélange et Norit a fourni la technologie de membrane d'ultrafiltration. WL Delft Hydraulics a effectué l'analyse hydraulique dynamique.