Il existe plusieurs types de traitement biologique pour les eaux usée chez 1h2o3. Nous allons vous les expliqués un à un ci-dessous.

Boues activées

En quoi consiste son utilisation?

La technique des boues activées est un procédé de traitement des eaux usées et industriels. Cette technologie a été mise au point au début du siècle dernier et reste aujourd’hui efficace.

Les conceptions sont différentes des autres types de traitement biologique, mais le modèle reste souvent inchangé :

On retrouve un bassin d’aération qui fait office de réacteur biologique ;
Un bassin de décantation permettra la séparation des solides, des boues activées et des eaux usées traités ;
Un équipement de retour des boues activées pour transférer les boues activées à l’entrée du bassin d’aération

Processus de fonctionnement

Le processus d’utilisation de la boue activée est assez simple. On introduit de l’air atmosphérique dans le mélange d’eaux usées. Ces eaux usées contiennent des organismes capables de produire un floc biologique. Ces flocs sont les futures boues activées.

L’efficacité du processus d’élimination dépend de plusieurs facteurs :

Le temps de résidence hydraulique dans le bassin d’aération. On le calcule en divisant le volume du bassin d’aération par le débit.
La charge de l’influent. C’est-à-dire ses caractéristiques, tel que sa DCO, concentration d’azote, sa teneur en carbone, etc.
Les conditions du bassin d’aération (Rapport nourriture/microorganismes)
Les conditions d’aération
La température
Etc…

Après cette manipulation, le floc, les eaux usées traitées, les microorganismes présents vont tous se soumettre à une décantation. Le floc va sédimenter dans le bassin de décantation. Tandis que le surnageant, soit les eaux usées traitées, va soit subir un traitement supplémentaire, soit être directement réinjecté dans une source naturelle, s’il est aux normes.

Les MES décantées seront renvoyées à la tête du bassin d’aération. Ainsi, elles pourront de nouveau réaliser un cycle de traitement des eaux usées. Cependant, lors de cette phase en raison de l’accroissement biologique, ce surplus que l’on appelle les boues activées résiduelles, provoque un déséquilibre entre la biomasse et la nourriture fournie. C’est pourquoi on le retire avant de réintégrer les MES au cycle.

On stocke les boues activées résiduelles dans des réservoirs à l’écart des autres installations. Elles y seront traitées par des processus aérobies ou anaérobies, avant d’intégrer l’une des différentes voies d’élimination.

On trouve plusieurs types d’installations utilisant la technologie des boues activées dont les techniques sont toutes aussi variées.

MBBR

Un tamis d’élimination des sables et des graisses fait partie de l’équipement en amont pour éviter le colmatage de la membrane. Seules les particules inférieures à 3 mm sont autorisées à passer. On accepte également les tamisages manuels. Pour réaliser la décomposition des impuretés. Le MBBR utilise uniquement des bactéries.

La technologie MBBR est basé sur l’utilisation de particules sur lesquelles vont venir proliférer des ensembles de bactéries. Ces bactéries sont à l’origine d’un biofilm sur les particules libres et en mouvement. Au terme de ce processus de purification des eaux, on retrouvera une eau traitée, mais aussi des boues qu’il faudra traiter. Il est donc nécessaire de décanter les boues à l’aide d’un bioréacteur sous forme de technologie à lamelles. Le gros avantage de cette technologie est que les pièces de rechange sont durable et moins couteuses, ce qui donne un certain avantage économique du MBBR face à la MBR.

IFAS

En ajoutant un milieu de croissance fixé à un bassin de boues activées, on facilite la croissance de la biomasse et renforce le processus de traitement. C’est sur cette base que repose le principe d’IFAS. Cette technologie est encore nouvelle, mais peut être facilement intégrée à des installations de boues activées déjà existantes en les mettant simplement à jour.

La force de l’IFAS est qu’elle est le perfectionnement de la méthode des boues avancées. Elle est donc facilement intégrable dans des installations déjà existantes. De plus, ajouter un lit qui peut être soit fixe, soit mobile octroie de nombreux avantages :

Cette configuration permet d’obtenir deux populations biologiques différentes qui agissent en synergie.
La liqueur mixte (contenant les eaux usées à traiter et les agents biologiques de traitement) va dégrader la majorité de la charge organique. Cette action sera ensuite complétée par le biofilm qui est doté d’une population nitrifiante et qui va donc traiter l’azote présent dans les eaux usées.
Les processus de biofilm permettent aux zones anaérobies, aérobies et anoxiques d’exister ensemble en une seule étape et les systèmes IFAS permettent à la population biologique supplémentaire d’être sur une surface fixe. Ainsi, il n’est plus nécessaire de se débarrasser des boues activées qui signifie qu’il n’est plus nécessaire d’augmenter la croissance des populations en suspension.
Le coût d’investissement sera également plus faible que pour l’utilisation d’une installation de boues activées classique. En effet, le système de traitement des eaux usées à lit fixe nécessite généralement moins de volume que les systèmes classiques. De plus, intégrer à votre système de boues activées le système IFAS vous permettra d’augmenter votre efficacité, en économisant les charges liées à une expansion de votre installation.

Technologie de l'IFAS

Integrated fixed-film activated sludge (IFAS) ou boues actives intégrées à film fixe est une technologie de traitement des eaux usées relativement nouvelle avec de nombreux avantages. Elle s’inspire des technologies de boues activées mais en plus performante. Il existe une grande différence entre la technologie IFAS et MBBR. Elle est liée à la réutilisation des boues activées.

L’IFAS est une technologie adaptée aux installations de boues activées déjà existantes dans le traitement biologique. Elle permet d’obtenir des bassins de plus petites tailles, et ces bassins doivent être conçus pour l’incorporation de medias dispersés ou fixes. Pour un média dispersé, il sera nécessaire d’avoir des écrans supplémentaires.

Cette technologie IFAS présente des avantages nombreux pour les technologies déjà existantes. Cependant, avant d’installer un système IFAS dans une station existante, il est important de réaliser quelques observations :

Évaluer sa capacité d’aération pour s’assurer qu’elle peut gérer l’élimination de la demande biochimique en oxygène (DBO) et son augmentation. De plus, il est important de ne pas négliger la respiration additionnelle de la biomasse que l’on va ajouter lors du passage à l’IFAS ;
L’installation du média nécessite également une planification minutieuse pour s’assurer que les bassins peuvent accueillir correctement le média choisi.

MBR

Le MBR ou Membrane Bio Réacteur est un procédé extrêmement sensible surtout si on le compare aux autres types de traitement biologique.

Le tampon de boues en amont permet à ce système :

de produire de la boue en quantité moindre et donc évite d’avoir à les traiter
d’avoir également un gain de place élevé

Bien que plus efficace pour le processus de filtration que FBBR ou MBBR, il devient vite désavantageux en raison de frais de maintenance qui sont trop importants. Le système MBR un système de filtration à base de bactéries se trouvant sur une membrane et dont la concentration est cinq fois plus élevé que ce que l’on peut retrouver dans les autres systèmes. Si la taille des pores est suffisante même les germes que l’on peut trouver dans l’eau seront filtrés et éliminés.

Cependant, de tels résultats nécessitent une pression négative pour soutenir le flux des eaux usées. C’est ce processus de maintien de pression négative qui est extrêmement énergivore et qui rend ce système aussi couteux, de plus la membrane doit également être changée et lavée à contre-courant à intervalles réguliers. Toutes ces interventions nécessitent une main d’œuvre qualifiée.

FBBR

Le système FBBR ou Fix Bed Biofilm Reactor est plus proche du système MBBR que du MBR. En effet, la seule différence est que le FBBR possède un substrat fixe qui tapisse les parois de la cuve. Cette différence au niveau de la disposition du lit entraîne des économies sur les coûts d’exploitation et d’entretien. Ce qui en fait l’appareil le plus économique.

Le rôle de la couche biologique est de transformer les contaminants organiques contenus dans les eaux usées en substances sédimentaires et minérales. Ce rôle sera joué par les organismes aérobies, consommateurs d’oxygènes. Cet air provient d’une couche aménagée sous le substrat permettant l’apport d’un air ascendant. Le deuxième avantage que donne cet air ascendant, c’est qu’il est autorégulateur, donc très efficace, de plus les pièces sont toujours moins chères que pour le cas des MBR. Les boues doivent tout de même être traitées comme pour le MBBR.

SBR

Les SBR (réacteurs discontinus séquentiels) utilisent une section de prétraitement séparée pour retenir mécaniquement les solides. Combiné à cela, on trouve un réservoir d’aération et de décantation biologique.

Les petits systèmes de traitement des eaux usées SBR nettoient les eaux usées. Voici quelques lignes expliquant le fonctionnement de la technologie SBR.

Les eaux usées subissent tout d’abords un premier traitement mécanique ou chimique ayant pour but de filtrer les matières solides. Suite à cette opération, les eaux usées vont s’introduire dans le 2^ème réservoir. Elles y seront traitées par la méthode SBR.

Une phase d’aération est nécessaire pour garantir l’efficacité de l’épuration biologique. Elle est réalisée par le biais de microorganisme spécialisés. Dans le cadre de la SBR, on a une alternance entre de courtes phases d’aérations et des phases de repos. C’est ainsi que se forment les boues activées.

L’alternance des cycles repos/aération va se conclure par une phase de repos prolongée. Durant laquelle, les boues vont venir sédimenter au fond de la cuve laissant en surnageant une eau purifiée. L’eau usée purifiée est par la suite extraite du mélange et les boues seront réinjectées dans la première cuve. Le surnagent pourra directement être réémis dans un milieu naturel ou subir un traitement supplémentaire en fonction des normes en vigueur.