Boue activée
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Le procédé dit « à boues activées » utilise l'épuration biologique dans le traitement des eaux usées. C'est un mode d’épuration par cultures libres. Dans une filière de traitement des eaux (i.e. les différentes phases d'épuration pour une station donnée), le procédé à boues activées fait partie des traitement secondaires
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[modifier] Principe
Le Memento Technique Degrémont[1] cite quatre principales utilisations spécifiques du procédé à boues activées:
- Elimination de la pollution carbonée (matières organiques)
- Elimination de la pollution azotée
- Elimination biologique du Phosphore
- Stabilisation des boues: procédé dit d'"aération prolongée" ou "digestion aérobie"
L'épuration par boues activées consiste à mettre en contact les eaux usées avec un mélange riche en bactéries par brassage pour dégrader la matière organique en suspension ou dissoute. Il y a une aération importante pour permettre l'activité des bactéries et la dégradation de ces matières, suivie d'une décantation à partir de laquelle on renvoie les boues riches en bactéries vers le bassin d'aération.
[modifier] Domaine d'application
La technique des boues activées est appropriée pour des eaux usées domestiques d'agglomérations à partir d'environ 1000 habitants, jusqu'aux plus grandes villes. Elle existe néanmoins pour des installations individuelles, quoique le procédé ne soit pas assez éprouvé. Les effluents industriels ou agroalimentaires sont très variables, et peuvent selon les cas être traités par ce processus, avec souvent une adaptation à leur nature et caractéristiques.
[modifier] Eléments d'une station à boues activées
Un procédé à boues activées visant à éliminer les matières organiques (pollution carbonée) comprend les éléments suivants :
- bassin d'aération, dans lequel de l'air est injecté de manière à obtenir une teneur en oxygène dissous suffisante pour l'activité biologique aérobie
- bassin de décantation secondaire (dit aussi clarificateur). À partir de ce dernier élément, l'eau clarifiée est rejetée (sauf traitement tertiaire) et les boues décantées sont renvoyées en plus grande partie vers le bassin d'aération, la partie excédentaire étant dirigée vers un circuit ou un stockage spécifique.
Les autres applications du procédé à boues activées utilisent ce schéma de base avec des variantes. Par exemple, dans le cas d'un procédé visant à éliminer également la pollution azotée et/ou les phosphate, des étapes anoxiques (très faible présence d'oxygène) sont ajoutées.
[modifier] Action des micro-organismes
- La boue activée, composée essentiellement de micro-organismes hétérotrophes, qui dégradent les matières organiques, dont les matières azotées, dégradées en nitrates. L'introduction d'oxygène par aération est donc indispensable à leur action. Les micro-organismes sont maintenus en mélange intime avec l’eau à traiter et ainsi, entrent constamment en contact avec les polluants organiques des eaux résiduaires.
- La dégradation éventuelle du nitrate (en diazote) peut être provoquée en plaçant les boues en conditions anoxiques (présence de nitrate, absence d'oxygène), soit par phase dans le bassin d'aération (celle-ci étant interrompue) soit dans une partie séparée du traitement. Cette dégradation est faite par des bactéries spécifiques.
- La reproduction des micro-organismes intervient en conditions favorables, lorsque leur croissance est importante et que les bactéries se mettent à se diviser. Les exo-polymères qu'elles sécrètent leur permettent de s'agglomérer en flocs décantables (c’est la floculation). Les conditions d'opération choisies sont celles qui favorisent la décantation de ces flocs. Afin de maintenir une biomasse bactérienne suffisante, la boue est recyclée par pompage dans le bassin de décantation secondaire (la boue extraite est re-circulée vers le bassin de traitement aérobie). Une part du travail de gestion et de dimensionnement d'un système à boues activées consiste à gérer cette biomasse. Celle-ci peut être rendue insuffisante par une recirculation trop faible, une intoxication des bactéries par une pollution massive, une trop forte arrivée d'eau (phénomène de rinçage), ou bien à la mise ou remise en service, qui implique une mise en charge progressive.
[modifier] Aération
L'aération des eaux résiduaires a lieu dans les bassins, contenant les boues activées, qui ont une forme appropriée en fonction du système d'aération, du mode d'introduction des eaux et de la boue activée. On appelle ces bassins : bassins d'aération, bassins à boues activées ou encore bassins d’oxydation. L'aération peut être assurée en surface par des turbines, ou dans le fond par des procédés de rampe de distribution de bulles d'air alimentées par un surpresseur. La durée de rétention peut être de plusieurs heures à quelques jours. Le rendement de transfert peut être amélioré par l'augmentation de la hauteur d'eau (uniquement pour les rampes de distribution).
[modifier] Éléments sommaires de dimensionnement
[modifier] données concernant l'effluent
- Volume produit par équivalent-habitant (eqh) : environ 400 L/jour en France
- Charge organique par eqh : environ 45 à 70 g de DBO5 /J en France
- Azote produit par eqh : 15 g[N]/J en France
- Matières en suspension par eqh : 90 g [MES] / J en France
[modifier] Dimensionnement
- Temps de séjour dans le bassin d'aération : 20 à 50 heures
- Temps de séjour dans le clarificateur : 5 à 10 heures
- Puissance installée d'aération :
- Volume du bassin d'aération par équivalent-habitant (eqh) : environ 0,2 m3
- Volume du clarificateur par eqh : environ 0.05 à 0,1 m3 (50 à 100 L)
- Recirculation des boues (du bassin de décantation vers le bassin d'aération) : 5 à 10 % des boues sont extraites du circuit chaque jour, soit un "âge des boues" de 10 à 20 jours, à partir du bassin d'aération ou de décantation, en fonction de leur concentration dans le bassin d'aération et de la quantité présente dans le bassin de décantation.
- Production de boue par eqh et par jour : 30 à 60 g de matière sèche par jour soit 1 à 3 litres de boues non épaissies.
[modifier] Références
- ↑ Degrémont, Memento Technique de l'Eau, Neuvième Edition, 1989, ISBN 2.9503984.0.5
