Un flux infini de données

Depuis 100 ans, l’Emscher sert de canal ouvert pour les eaux usées. Cette rivière représente dans le même temps la seule alternative pour récupérer les eaux usées des mines dans cette région à forte croissance. Une construction souterraine des systèmes pour les eaux usées restait impensable. Les conduites souterraines auraient éclatées sous la pression des affaissements de la surface lors de l’exploitation minière souterraine. Au niveau de la rivière, cela puait jusqu’au ciel et l’Emscher incarna pendant longtemps le « cloaque local ».

Avec le déplacement vers le nord de la mine ainsi que la fin des affaissements, une vision vit le jour il y a plus de trente ans. L’Emscher doit redevenir une rivière propre. Au début des années 1990, le regroupement Emschergenossenschaft qui exploite aussi la KLEM, lança ce projet multigénération d’un volume de 5,3 milliards d’euros. Ce dernier compte actuellement parmi les plus gros projets d’infrastructure d’Europe. Au cœur de la restructuration, se trouve le canal des eaux usées de l’Emscher : petit à petit, les eaux usées de l’Emscher et de ses affluents vont être éliminées et amenées vers deux grandes stations d’épuration, Bottrop et Emschermündung, le tout au travers d’un canal d’eaux usées long de 51 kilomètres. Avec une date butoir prévue en 2020, l’Emscher redeviendra alors une rivière naturelle où la végétation et les animaux retrouveront leur place.

Depuis 2015, les travaux ont aussi débuté sur la KLEM « afin de la rendre prête lorsque les eaux usées seront récupérées et transportées par le canal », explique Stefan Stegemann, chef de l’exploitation KLEM. Même si cela n’a l’air de rien sur le papier, il s’agit cependant bien d’un projet complexe de plusieurs millions. 700 à 16500 litres d’eaux usées à épurer seront traités par seconde dans la nouvelle KLEM, soit plus d’un dixième de ce que la station au fil de l’eau assainit en temps normal. Bien sûr, cela entraîne des concentrations totalement différentes dans les eaux usées. « Il est impératif d’ajuster non seulement les procédés, mais aussi de mettre en place une épuration mécanique complètement nouvelle », souligne Stefan Stegemann.

L’ensemble de la restructuration se déroule pendant le fonctionnement et équivaut quasiment à une « opération à cœur ouvert », comme l’appelle Stefan Stegemann. Le changement des bassins de focalisation et des décanteurs doit être préparé. Il faut les vider en les pompant, éliminer la boue, et ce toujours sous pression en s’assurant que les conditions hydrauliques sont bien respectées. Car dans le pire des cas, la KLEM doit traiter aujourd’hui encore jusqu’à 30m3 d’eaux usées. « Même si nous sommes parvenus à négocier la réduction des eaux usées à traiter avec le gouvernement régional, nous devons toujours nous consulter et certains reports dans la construction prévue ont été nécessaires », se souvient le chef de la station. Les 18 bassins de focalisation agencés en un écoulement piston successif ont déjà été modifiés. Parmi les six routes de décantation avec respectivement six double bassins, cinq sont déjà prêtes.

La restructuration complète vers le canal d’eaux usées de l’Emscher va prendre encore quelques années. Seulement à partir de là, la station de pompage qui alimente la KLEM avec les eaux usées sera terminée. À la fin de la restructuration de la KLEM, la rivière passera déjà par la nouvelle installation. Pour ce faire, un canal de dérivation a été construit qui raccorde l’arrivée actuelle à la nouvelle installation. Lors de la mise en service progressive des différentes sections du nouveau canal des eaux usées, la quantité d’eaux usées traitée par la KLEM va diminuer jusqu’à ce que l’installation soit complètement alimentée par le canal à la fin du projet. L’arrivée par l’Emscher sera alors définitivement fermée.

L’installation s'étend sur près de 75 hectares et les distances entre les différentes parties sont importantes rendant la maintenance très longue. « Plus nous ciblons les interventions de nos équipes de service sur un objet concret, plus vite et à moindre coût nous pourrons résoudre un problème », explique Karsten Alfes, ingénieur d’exploitation dans la station d’épuration Emschermündung. Les capteurs intégrés à l’installation sont très nombreux et fournissent une énorme quantité de données qui est transmise au système de conduite des processus. « Ainsi un problème dans le traitement biologique peut se retrouver dans nos 18 bassins de focalisation équipés respectivement de quatre sondes submersibles. Mais où le problème se pose-t-il vraiment ? Bien entendu nous pouvons cliquer une à une les 18 vues de nos bassins, mais au plus tard à la cinquième, nous serons perdus – ou bien, on a tout simplement RITUNE », plaisante Karsten Alfes. « Grâce à son Dashboard, nous avons créé avec l’aide de Rittmeyer de superbes vues en 3D. Je parviens ainsi à filtrer les données dont j’ai besoin dans cet énorme flux – je sais quel processus ne fonctionne pas et où nous devons intervenir », confirme l’ingénieur.

RITUNE est une surveillance en temps réel dans le poste de commande et fait partie intégrante du quotidien du personnel opérateur. « Bien sûr, on peut analyser les mesures grâce à un logiciel de tabulation. Mais RITUNE est bien plus simple, la représentation plus évocatrice de même que les tracés ; tout simplement sur mesure », se réjouit Karsten Alfes en appuyant : « Je ne gagne pas seulement du temps, mais c’est beaucoup plus intéressant – avoir le plaisir de découvrir tout ce que l’on peut apprendre de ces données. »

Outre le Dashboard, la KLEM utilise aussi d’autres modules du logiciel d’optimisation et continue dans le même temps, à développer des fonctions individuelles avec Rittmeyer : « Regrouper des données, d’autres savent aussi le faire. Mais un système ouvert et comparable à RITUNE n’existe pas sur le marché », souligne Karsten Alfes. « Nous sommes en mesure de tout configurer nous-même et de compléter l’ensemble de manière dynamique. Lorsque nous remarquons quelque chose pendant le fonctionnement, nous en parlons à Rittmeyer, et peu de temps après, nous recevons un exemple d’application facilement adaptable, même sur une installation de notre taille. »

« Bien avant la mise en place de RITUNE, nous avions une vision grâce à laquelle nous résumerions l’état de notre installation en un feu tricolore: « vert », tout fonctionne, « jaune », interaction requise, « rouge », risque de dépassement des limites », raconte Stefan Stegemann. Grâce à RITUNE, la KLEM a pu réaliser cette vision sur le Dashboard. « Nous identifions ainsi rapidement les erreurs, prenons les décisions plus vite et intervenons de manière beaucoup mieux ciblée », explique Karsten Alfes. C’est comme cela qu’après la mise en pratique de cette première vision, une autre suivit : « Nous nous imaginons que notre système soit réparti de telle sorte que RITUNE nous guide directement jusqu’au Dashboard où l’erreur apparaît grâce à des décisions de cause à effet. »

La KLEM élargit également ses pronostics. Depuis peu, les prévisions sur l’hydrologie fournies par le service de la gestion des eaux du regroupement sont intégrées dans RITUNE. « Nous découvrons ainsi de nombreuses possibilités. Nous pouvons par exemple doser les précipitants de manière ciblée en fonction des pluies prévues », détaille Karsten Alfes en expliquant une des applications possibles, puis poursuit : « Si nous pouvons entre outre mettre la caractéristique des précipitations en rapport, nous pourrions réaliser encore plus d’économies. »

Des investissements dans le traitement des boues sont également prévus car celui-ci arrive à terme. En outre, le cogénérateur grâce auquel la station d’épuration génère près des deux-tiers de la puissance requise, devrait être modernisé. Les deux ingénieurs réfléchissent déjà comment réaliser une gestion énergétique et éviter les pics de charges ainsi que l’approvisionnement en énergie cher en résultant. « Nous souhaitons d’une part optimiser l’auto-génération d’énergie, soit amener le plus de boue de sédimentation possible vers la stabilisation. Et d’autre part, nous voulons éviter de devoir ajouter plus de carbone dans les bassins de focalisation car nous aurions mis en périple le rendement gazeux optimisé issu de la boue de sédimentation », explique Stefan Stegemann en soulignant le dilemme. « Je pense que cela va être un sujet passionnant où nous devrons nous appuyer sur des paramètres clé et non sur nos sentiments », souligne Stefan Stegemann en se projetant dans le futur : « Je crois qu’il y a encore beaucoup de possibilités pour RITUNE de montrer toute sa flexibilité. »