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Traitement biologique: réacteur à membranes (BRM)

But

• 
  Élimination de substances organiques (COT, DCO (COD), DBO (BOD), ...)
  
• 
  La dégradation des détergents biodégradables, huiles et graisses, ...
  
• 
  Enlèvement d'azote (ammonification, la nitrification, la dénitrification)
  
• 
  Enlèvement phosphate (déphosphatation)
  
• 
  Elimination des solides en suspension
  

Principe
Un bioréacteur à membrane (BRM) est une station d’épuration biologique qui fait usage de membranes de microfiltration ou d’ultrafiltration pour séparer l’eau traitée des flocs bactériens. Ces membranes ont une porosité inférieure à 0,1 µm et séparent toutes les bactéries et matières en suspension de l’eau épurée. Le module membranaire peut être immergé dans le bassin biologique ou placé à l’extérieur du bassin biologique.

Schéma





Application
Les installations BRM sont généralement plus chères et consomment plus d’énergie que les stations d’épuration classiques. Leur gros avantage réside dans la très bonne qualité de leur effluent grâce à laquelle son recyclage peut être envisagé. L’emprise au sol d’une station BRM est significativement plus petite puisqu’elle ne nécessite pas de décanteur et travaille souvent à une plus forte teneur en boues.

Types de membranes
Différents types de membranes sont disponibles en fonction de la taille de l’installation et du type d’eau usée. Pour les BRM immergés, il est couramment fait appel à des membranes planes ou à des fibres creuses, qui sont nettoyées par aération et éventuellement en rétrolavage avec des produits chimiques spécifiques. Les modules membranaires externes sont généralement des fibres creuses ou des systèmes multi-tubulaires. Dans ce cas, le nettoyage de la membrane se fait par la vitesse élevée de la biomasse à la membrane et par rétrolavage.

NB :

La protection des membranes, sensibles à la matière e suspension, requiert en amont un prétraitement plus poussé, avec un tamisage fin.

Lit Bactéries traitement aérobie à culture fixé

Traitement primaire très important pour abattre un maximum des MES avant d’être envoyé vers le lit bactérien. Le bio film va retenir la pollution, les bactéries vont digérer uniquement le carbone. L’azote et le phosphore ne sont pas traitement au sein de ce type d’installation. L’effluent est dirigé vers un clarificateur ou un décanteur avant d’être rejeté dans le milieu naturel. Les boues secondaires récupérées dans le clarificateur est redirigée vers le décanteur digesteur.

Le principe de fonctionnement d’un lit bactérien consiste à faire ruisseler l’eau à traiter, préalablement décantée primaire ou au moins bien tamisée, sur une masse de matériau (naturel ou plastique) servant de support aux micro-organismes épurateurs qui y forment un film épais.

Les micro-organismes fixés éliminent les matières organiques par absorption des constituants solubles et en suspension. Au fur et à mesure que les micro-organismes croissent, l’épaisseur du film augmente et l’on observe un film à deux couches aérobie puis anaérobie. Dans cette deuxième partie, les mécanismes endo­gènes et les gaz produits conduisent à des détachements locaux du biofilm qui dégagent des plages dispo­nibles pour une nouvelle colonisation. Ce phénomène de détachement du biofilm ou « autocurage » est essentiellement fonction des charges organiques et hydrauliques appliquées sur le filtre.

L’oxygène nécessaire au métabolisme aérobie est fourni par tirage naturel ou par ventilation forcée.

Le liquide collecté en sortie du film alimente un décanteur secondaire dans lequel les boues produites sont séparées de l’eau traitée. Une partie du liquide collecté est fréquemment recyclée en tête du lit bactérien pour diluer l’influent et assurer un mouillage suffisant du biofilm. Principal procédé d’épuration biologique dans les années 50, les lits bactériens présentent un certain nombre d’avantages par rapport aux boues activées

• 
  surveillance plus réduite ;
  
• 
  économie notable d’énergie (pas d’insufflation d’air) ;
  
• 
  « récupération » assez rapide après un choc toxique ;
  

Mais les inconvénients sont nombreux :

• 
  rendement d’épuration très inférieur à charge volumique identique ;
  
• 
  risques de colmatage, surtout pour les lits à remplissage traditionnel (Pouzzolane 3 cm) ;
  
• 
  coût de construction élevé ;
  
• 
  boues en général non stabilisées ;
  
• 
  risques de nuisances (mouches, odeurs…).
  

BioDisques traitement biologique aérobies culture fixée

Biofiltre traitement biologique aérobie et fixée.

Le terme de filtres biologiques ou biofiltres utilisé en traitement d’eaux résiduaires recouvre l’ensemble des procédés qui associent une épuration biologique par cultures fixées et une rétention des matières en suspension.

Cette technique met en œuvre des films biologiques minces et régulièrement renouvelés par les lavages (cycles de 12 à 48 h). Il en résulte une biomasse de concentration et surtout d’activité plus élevées qu’en boue activée. Ses principaux avantages par rapport à une boue activée sont les suivants :

gain de place, dû en particulier à la suppression de l’étage de clarification. Cette compacité facilite la couverture des ouvrages, la maîtrise des nuisances olfactives et sonores et la réalisation de stations esthétiques ;

pas de risque de lessivage, puisque la biomasse est fixée sur un support permettant de faire face à des variations de débit ;

adaptation au traitement d’eaux résiduaires diluées, les vitesses d’eau pouvant être très élevées (voir ci- après) sans nuire au traitement ;

construction modulaire et facilité d’automatisation (comparable aux batteries de filtration des stations d’eau potable).

L’oxygénation peut être réalisée par dissolution préalable d’oxygène de l’air (voir Flopac), ou par injection directe d’air dans le réacteur (voir Biofor).