Extrait de l'épreuve Automatique et génie électrique en BTS Maintenance industrielle 2001. Vous pouvez télécharger le sujet sur la base de données nationale.

Le système étudié est une station d'épuration d'une commune du haut Doubs qui a été mise en service en 1974.

1. Le processus

On peut distinguer deux filières dans le processus d'épuration. La "filière eau" qui est le trajet suivi par les eaux à traiter et la "filière boues" qui est celui suivi par les matières extraites de l'eau.

Les différentes étapes de la filière eau sont :

• relevage: les eaux usées parvenant par graviter, il est nécessaire d'effectuer un pompage pour remonter celles ci à la surface du sol, le relevage est de 5m ici,

• dessablage: rétention des sables puisqu'ils ne sont pas dégradables,

• activation à aération: brassage vigoureux des eaux afin de les oxygéner et activer ainsi la dégradation des matières organiques par des bactéries aérobies,

• clarification: séparation de l'eau et des boues par décantation,

• évacuation des eaux traitées: l'eau en surface est "propre", elle est alors rejetée dans un cours d'eau

Les différentes étapes de la filière boues sont :

• recirculation : les boues accumulées au fond du clarificateur sont périodiquement aspirées et refoulées dans le chenal d'activation pour parfaire leur dégradation,

• extraction : les boues suffisamment traitées sont dirigées vers un silo concentrateur,

• décantation : élimination de l'eau contenue dans les boues extraites,

• évacuation des boues : extractions des boues pour épandage.

2. Description du fonctionnement avec l'outil GRAFCET d'un point de vue système

Les étapes de dessablage, clarification, évacuation des eaux traitées de la "filière eau" ne sont pas automatisées

Les étapes décantation, évacuation des boues de la "filière boues" ne sont pas automatisées

Le relevage est effectué par une ou deux pompes

Une étude de consommation annuelle d'énergie électrique a montré que l'utilisation du tarif EJP permettait de réaliser de substantielles économies. Le fonctionnement envisagé est le suivant :

• un signal fourni par EDF la veille du jours de pointe (noté (preav_ejp) permet d'activer un cycle d'activation / recirculation "accéléré" par anticipation,

• le jour de pointe, de 7h à 1h, le signal EDF (noté ejp) permet d'activer un cycle d'activation / recirculation "accéléré" afin de rétablir l'équilibre et éventuellement anticiper sur un nouveau jours de pointe,

• enfin reprise du fonctionnement normal s'il n'y a pas d'autres jours de pointe.

Le cycle réduit est défini de la façon suivante :

• activation: marche pendant 30 min, arrêt pendant 2h30

• recirculation: marche pendant 2 min, arrêt pendant 15 min

Le cycle accéléré est défini de la façon suivante :

• activation: marche pendant 30 min, arrêt pendant 30 min

• recirculation: marche pendant 5 min, arrêt pendant 5 min

Le principe de mise hors gel est le suivant: dès que le risque de gel apparaît (descente de la température de l'eau au voisinage de l'activateur en deçà d'un certain seuil) l'activateur est maintenu en rotation à vitesse réduite hors phase d'activation.

L'extraction est elle aussi gérée par l'automate. La description du fonctionnement est donnée par le Grafcet suivant