La nouvelle station d’épuration des eaux (STEP) du Bois de Bay a été mise en service en avril 2009 et fonctionne au débit nominal depuis février de cette année. Elle remplace en même temps du côté suisse la STEP du Nant d´Avril obsolète, ainsi que les installations françaises de Journans et d’Allondon dans le Pays de Gex. La nouvelle installation était nécessaire car celle de Nant d’Avril ne respectait pas toutes les normes et elle devenait de plus trop petite pour les débits à traiter. Le nouveau site a été conçu pour 130 000 EH (équivalent habitant) à l’horizon 2020. En outre, 40 % de sa capacité sont réservés au traitement des eaux usées provenant de France. L'apport se fait depuis la France par la galerie de Chouilly. Avec le raccordement de cette région française au réseau d’assainissement genevois, le cours d'eau de l'Allondon se trouve être protégé. Les eaux usées traitées retournent en France par le Rhône. La STEP du Bois de Bay est une des vingt plus grandes stations d'épuration de Suisse et en est la plus moderne. Dans le canton de Genève, il y a une dizaine de stations d'épuration. Les coûts pour la construction de la nouvelle installation, pour le réseau de canalisations et conduites de retenue (galeries) ainsi que pour la rénovation de deux stations de pompage se sont élevés à un investissement total de 120 millions de francs. L'exploitant de l'installation, Services Industriels de Genève (SIG), a pris part financièrement au projet. L'entreprise accorde une grande importance à une exploitation respectueuse de l'environnement (développement durable) et utilise l’énergie contenue dans l’eau épurée pour chauffer le bâtiment en hiver et le refroidir en été.

Le poste de commande permet de visualiser les différentes phases du processus de traitement des eaux usées.

Quelle: WAGO Contact SA

Un procédé en plusieurs phases pour l'épuration des eaux

Quatre pompes ayant un débit individuel maximal de 300 litres par seconde relèvent les eaux usées à la station. Le débit maximal pour lequel la STEP a été dimensionnée est de 900 litres par seconde. Dans la première phase de traitement, le prétraitement, des dégrilleurs de 6 mm retiennent les matières solides. Celles-ci sont transportées par des vis sans fin, puis lavées, séchées et valorisées en usine d’incinération. Suit le dessablage dans des bassins dévolus à cette fonction. Le sable est nettoyé et trié, puis stocké dans une benne, avant d’être transporté. Après le prétraitement, l’eau est acheminée dans quatre lignes de traitement biologique constituées de bassins dans lesquels des fines bulles sont injectées au moyen de diffuseurs. Au cours de ce processus d'épuration appelé « boues activées », des bactéries aérobies et d'autres microorganismes dégradent les composés du carbone. Il se forme du dioxyde de carbone, de l'azote et de la biomasse. Des bactéries particulières oxydent l’ammonium en nitrates. Une précipitation chimique au moyen de chlorure ferrique permet d'éliminer le phosphore. Les boues activées (bactéries formant des agrégats floconneux) sédimentent finalement dans des bassins de décantation secondaires ; desquels elles sont pompées pour être réintroduites en tête des bassins de boues activées. À la fin de ce processus à plusieurs phases, l'eau épurée est rejetée dans le Rhône voisin.

Au total, 17 coffrets en inox ont été installés avec chacun un automate PFC841 Ethernet et un îlot de vannes de la maison Bürkert. Chaque contrôleur commande entre 4 et 16 vannes.

Quelle: WAGO Contact SA

Le système d'E/S commande l'îlot de vannes

« Les processus doivent ici s'enchaîner sans erreurs. Nous nous sommes alors mis à la recherche de composants fiables que l'on pourrait aussi adapter à notre domaine », rapporte Stéphane Gabriel, responsable du lot contrôle commande pour ce projet aux SIG. Dans l'installation, on utilise environ 75 pompes et 80 agrégats pour emmener les eaux usées vers les différentes phases de processus. Elles veillent au débit nécessaire. De plus, plus de 150 vannes commandent les processus individuels. « 98 % des vannes qui sont utilisées ici sont pneumatiques, les autres 2 % sont commandées par moteur », précise Stéphane Gabriel. Des automates WAGO PFC 841 Ethernet  commandent des îlots de vannes directement intégrés dans les nœuds. Cette solution électropneumatique simplifie grandement le câblage et offre une communication complète sans passerelle sur un seul type de bus de terrain. Au total, 17 coffrets en inox ont été installés avec chacun un automate PFC841 Ethernet et un îlot de vannes de la maison Bürkert. Chaque contrôleur commande entre 4 et 16 vannes. Les signaux en provenance des instruments de mesure du terrain (débitmètres, niveaux, etc.) sont également reliés au système WAGO I/O 750.

Au moyen de l’outil logiciel PACTWare de VEGA, il est alors facile d’ajuster les dérives des capteurs de mesure sans avoir besoin de se déplacer dans le terrain comme dans le passé. Certains signaux 4-20 mA/HART proviennent du bus de terrain Profibus DP.

Quelle: WAGO Contact SA

20 000 points de données sont acquis de manière décentralisée

Le concept d'installation se base sur des commandes décentralisées, mises en réseau via Ethernet. Au total, 12 automates supérieurs sont en liaison avec les deux serveurs SCADA eux-mêmes en liaison avec les postes de commande. Les bornes de bus d'E/S connectées aux contrôleurs Ethernet, fournissent aux automates les données nécessaires au pilotage. Ces contrôleurs WAGO commandent les vannes pneumatiques et reprennent l’ensemble des mesures analogiques et HART. En plus des contrôleurs, deux WAGO I/O IPC font l'acquisition des valeurs de mesure dans la phase biologique et les transmettent par Profibus DP à l’automate supérieur. Un autre WAGO IPC surveille les centrifugeuses. L'automatisation de bâtiment est aussi prise en compte dans le concept d'installation : six automate PFC 841 Ethernet commandent l'éclairage et les stores et surveillent les disjoncteurs des prises de courant dans le bâtiment. Deux pompes à chaleur se chargent en hiver de la production d'eau chaude et refroidissent le bâtiment durant l'été. Au total, ce sont environ 20 000 points de données qui sont traités de manière décentralisée.

Les contrôleurs comme passerelle HART

Les signaux 4-20mA/HART provenant des débitmètres et capteurs de niveaux sont traités par les automates WAGO et ensuite transmis au poste de conduite via Ethernet Modbus/TCP. De là, au moyen de l’outil logiciel PACTWare de VEGA, il est alors facile d’ajuster les dérives des capteurs de mesure sans avoir besoin de se déplacer dans le terrain comme dans le passé. Certains signaux 4-20 mA/HART proviennent du bus de terrain Profibus DP. Le WAGO I/O IPC sert alors de passerelle HART entre PROFIBUS DP et Ethernet Modbus/TCP. « Ce concept novateur est un des critères qui a déterminé notre choix pour le système WAGO I/O » explique Philippe Koller, l’adjoint au responsable de l’unité cantonale d’exploitation des eaux usées aux SIG.

Les signaux 4-20mA/HART provenant des débitmètres et capteurs de niveaux sont traités par les automates WAGO et ensuite transmis au poste de conduite via Ethernet Modbus/TCP. Des automates WAGO PFC 841 Ethernet commandent des îlots de vannes directement intégrés dans les nœuds.

Quelle: WAGO Contact SA

Résumé

Les informations recueillies par les contrôleurs sont transmises, selon le concept d'installation décentralisée, aux automates supérieurs. Les automates PFC WAGO-I/O-SYSTEM rendent ceci très souple côté terrain avec les nombreuses bornes d'E/S. De nombreuses interfaces standardisées et des bus de terrain différents sont possibles et le système peut être facilement étendu à moindres coûts. « Nous avons été convaincus par la grande flexibilité du système WAGO-I/O. Pour chaque signal, il y a un module approprié. De plus, le contrôleur de bus de terrain programmable ainsi que le WAGO-I/O-IPC peuvent prendre en charge des tâches de commande directement localement » poursuit Stéphane Gabriel en argumentant son choix du WAGO I/O-SYSTEM. « Grâce à l’indépendance du bus de terrain offerte par ce système, on réalise facilement son intégration dans des concepts mixtes d'installations. »