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Le traitement biologique des eaux usées est une méthode utilisée depuis plusieurs décennies pour traiter les eaux usées urbaines et les eaux usées industrielles.
L’objectif est de les rendre propres à être rejetées dans l'environnement selon des normes de rejet.
Le traitement biologique aérobie différent du traitement anaérobie (systèmes anaérobies = absence d'oxygène).
Les premières formes de traitement biologique des eaux usées remontent au début du 20e siècle, mais les méthodes modernes et plus avancées se sont développées au fil du temps.
QUELS SONT LES DIFFÉRENTES TECHNOLOGIES DE TRAITEMENT BIOLOGIQUE ?
Le traitement biologique des eaux usées est un processus de traitement aérobie utilisé pour décomposer et éliminer les polluants présents dans les eaux usées en utilisant des micro-organismes vivants, tels que des bactéries et des protozoaires. Ce processus est largement utilisé dans les installations de traitement des eaux usées municipales et industrielles.
Le traitement biologique se déroule généralement en deux étapes principales : la phase d'aération et la phase de clarification.
L'aération fait partie intégrante de tout processus de traitement biologique des eaux usées. L'efficacité du processus dépend en grande partie de la qualité de la conception du système d'aération.
Le choix de la bonne technologie peut faire toute la différence pour votre application de traitement des eaux usées.
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Les eaux usées sont aérées dans des bassins ou des réacteurs spécialement conçus, où des micro-organismes aérobies (qui nécessitent de l'oxygène) se développent. Ces micro-organismes consomment les matières organiques présentes dans les eaux usées et les transforment en substances plus simples telles que le dioxyde de carbone, l'eau et des sédiments biologiques.
L'aération est donc une technique qui soutient les processus biologiques lors du traitement des eaux usées (WWT).
Les eaux usées pré-filtrées qui entrent dans les bassins d'aération contiennent encore de l'ammoniac et de très petites particules organiques qui n'ont pas pu être filtrées dans les bassins de décantation. De grandes quantités d'air sont introduites dans le processus via un système de diffuseurs de surface ou immergés.
L'objectif est de nourrir les micro-organismes présents dans les eaux usées et de les débarrasser ainsi efficacement des déchets et des polluants. Le processus biologique consomme beaucoup d'énergie, mais c'est un moyen très efficace de traiter les eaux usées, puisqu'il peut ne prendre que 5 à 6 heures.
L'aération fournit l'oxygène dissous dont les micro-organismes ont besoin pour mener à bien les processus de biodégradation.
Les bactéries contenues dans les eaux usées contribuent à les traiter et à les stabiliser en décomposant la matière organique. Sans une quantité suffisante d'oxygène, la dégradation est lente et aboutit à une conversion incomplète des polluants. Dans des conditions septiques, le processus voit souvent l'hydrogène et le soufre former du sulfure d'hydrogène.
Le carbone est transformé en méthane ou en acides organiques. Cela conduit à la création de conditions de pH bas dans le bassin, entravant le processus de traitement et accélérant la production d'odeurs.
L'aération est une étape cruciale du processus de traitement des eaux usées. Elle permet d'éliminer les composés indésirables de l'eau et de la préparer pour la phase suivante du traitement. En outre, elle est rentable et respectueuse de l'environnement. La plupart des stations d'épuration municipales et industrielles utilisent l'aération dans le cadre d'un processus global de purification de l'eau et d'élimination des polluants.
Différentes technologies d'apport en air sont utilisées dans les processus d'aération en fonction de la conception et du fonctionnement de l'installation de traitement des eaux usées. En général, le processus d'aération nécessite une grande quantité d'air qui est fournie par une ou plusieurs surpresseurs.
En général, on utilise des surpresseurs à lobes et à vis, des soufflantes centrifuges à plusieurs étages et des turbosoufflantes (turbocompresseur) à grande vitesse. Dans certaines petites installations, des soufflantes à canal latéral de faible capacité et de faible pression sont utilisées.
En raison de l'évolution constante de la demande biologique en air (DBO) des processus d'aération, plusieurs surpresseurs sont souvent utilisés. Ils sont contrôlés de manière centralisée afin d'assurer un fonctionnement efficace et continu. L'air que les surpresseurs, soufflantes ou turbocompresseurs fournissent au bassin d'aération a plusieurs fonctions.
La première est de fournir l'oxygène nécessaire au métabolisme de destruction des composés organiques présents dans les eaux usées. L'oxygène doit être dissous pour être utilisé par les micro-organismes. Ceci est réalisé par des diffuseurs qui produisent de minuscules ou microbulles dans les eaux usées. Deuxièmement, l'oxygène est nécessaire lorsque les micro-organismes convertissent l'ammoniac (NH3) en nitrate (NO3), un processus connu sous le nom de nitrification. La nitrification représente souvent la moitié de la demande totale en oxygène du procédé.
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L'énergie utilisée pour l'aération dans une station d'épuration représente généralement entre 50 et 60 % de la consommation totale d'énergie de l'installation. Dans certains cas, ce chiffre peut atteindre 70 %. L'efficacité des surpresseurs est donc une priorité essentielle, mais l'analyse de l'efficacité énergétique nominale n'est pas à elle seule la meilleure mesure des coûts d'exploitation à long terme. Il existe de nombreuses autres variables et conditions d'exploitation à prendre en compte pour sélectionner le surpresseur d'aération le plus adapté.
Il s'agit notamment de l'investissement en capital et des coûts d'exploitation et de maintenance, connus sous le nom de coût total de possession (TCO), dont l'objectif est d'attribuer une valeur unique au cycle de vie complet d'un achat d'équipement. Dans le secteur du traitement des eaux usées, il faut tenir compte de toutes les phases de la propriété, depuis le prix d'achat initial jusqu'aux coûts de l'énergie, de la maintenance, des réparations et de l'entretien.
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Le cycle de vie moyen d'une station d'épuration se situe entre 20 et 25 ans. La spécification des surpresseurs pour une période de service aussi longue peut s'avérer un défi, surtout si l'on considère la rapidité avec laquelle la technologie a évolué au cours des dernières décennies. Entre-temps, les décideurs doivent planifier à la fois la capacité existante d'une usine et sa croissance future.
Un problème courant dans les stations d'épuration est le surdimensionnement des solutions dans le but de répondre à la demande future. Cela n'est pas nécessaire et peut s'avérer coûteux en termes d'investissement initial et de dépenses d'entretien. La possibilité de variation (turndown) est un facteur essentiel qui permet de s'adapter aux variations de la demande sur une période donnée. Bien qu'il soit souvent négligé lors de la spécification des systèmes de soufflerie, il peut avoir un impact important sur les coûts de la durée de vie d'un système.
Ce défi peut être relevé en prenant en compte le turndown des surpresseurs dans le processus de sélection. Il doit être pris en compte lors de l'achat d'une solution d'aération durable pour votre station d'épuration et mis en balance avec le coût total de possession. Le résultat final ? La solution d'aération la plus efficace et la plus rentable pour votre site, qu'il s'agisse de:
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