Dans le monde d'aujourd'hui, où l'industrialisation et l'urbanisation progressent à un rythme sans précédent, une gestion efficace des eaux usées est plus cruciale que jamais. Le traitement des eaux usées va au-delà d'une simple question technique ; il joue un rôle essentiel dans la préservation de la santé publique, la protection de l'environnement et le maintien de la croissance économique. Le perfectionnement du traitement des eaux usées est primordial pour la conservation de l'environnement et la santé publique.Les méthodes de traitement conventionnelles requièrent souvent des quantités importantes d'énergie, en particulier lors des processus d'aération. La construction, l'exploitation et l'entretien des installations traditionnelles de traitement des eaux usées peuvent nécessiter d'importants investissements. La construction, l'exploitation et l'entretien des installations traditionnelles de traitement des eaux usées peuvent nécessiter des investissements importants. En outre, à mesure que ces installations vieillissent, il peut être coûteux de les moderniser ou de les mettre en conformité avec de nouvelles normes ou d'intégrer de nouvelles technologies.
Le réacteur à biofilm à lit mobile (MBBR) est une solution de pointe dans le domaine de la gestion des eaux usées. Il combine de manière synergique les forces des méthodologies du biofilm et des boues activées, offrant ainsi une efficacité de traitement accrue. Apparue dans les années 1980, la technologie MBBR a acquis, au cours des vingt dernières années, une reconnaissance mondiale en tant que technique simple, résiliente, adaptable et peu encombrante, adaptée au traitement des eaux usées dans les contextes municipaux et industriels. La méthode utilise un bassin d'aération rempli de supports en plastique, conçus pour favoriser la croissance du biofilm. Sa conception compacte, associée à des capacités de traitement rentables, la rend très avantageuse. Le recyclage de l'eau et l'élimination ou la récupération des nutriments sont les principaux objectifs de la mise en œuvre de la méthode MBBR. Cette technologie est de plus en plus adoptée dans diverses parties du monde.
Comprendre les bases du traitement biologique des eaux usées
Le traitement biologique des eaux usées est un processus qui utilise des micro-organismes, principalement des bactéries, des champignons et des protozoaires, pour dégrader et éliminer les contaminants organiques des eaux usées. Ce type de traitement est considéré comme naturel car il s'appuie sur des processus naturels pour décomposer les déchets. Il est capable de réduire de manière significative les polluants organiques et convient à un large éventail d'eaux usées, des eaux usées municipales aux effluents industriels spécifiques.
MBBR dans le traitement des eaux usées
Le traitement biologique des eaux usées (MBBR) est communément appelé le traitement biologique des eaux usées. Le MBBR a été développé dans le but de relever certains défis généralement associés à d'autres méthodes de traitement biologique des eaux usées, et il s'est avéré très efficace pour atteindre cet objectif. Le MBBR tire parti des avantages des processus biologiques, en particulier du processus des boues activées et du biofilm, tout en atténuant ou en réduisant les inconvénients généralement associés au traitement biologique des eaux usées.
Le MBBR est un procédé biologique très efficace de traitement de l'eau qui repose sur la combinaison d'un biofilm et d'un procédé conventionnel de boues activées. En raison de ses nombreux avantages, le MBBR a gagné en popularité en tant que méthode privilégiée pour le traitement biologique des eaux usées. Le MBBR utilise des supports en plastique recouverts d'un biofilm pour décomposer les déchets. Outre son efficacité dans l'élimination des matières organiques, le MBBR est également une approche innovante pour la nitrification et la dénitrification.
Comment fonctionne le traitement des eaux usées basé sur les MBBR ?
Voici une description plus détaillée du fonctionnement du procédé MBBR. Une façon utile de comprendre ce processus est de considérer les différents composants impliqués dans la conception du MBBR qui travaillent ensemble pour rendre cette technique possible.
Bassin: Le processus MBBR se déroule dans un bassin, également appelé réacteur ou bassin d'aération. La taille de ce bassin varie en fonction des exigences de filtration d'une installation spécifique. Les eaux usées entrantes pénètrent dans ce bassin pour y être traitées et peuvent être acheminées vers un second bassin pour un traitement MBBR plus poussé ou pour un autre procédé de traitement de l'eau. Les bassins d'aération MBBR sont ouverts sur le dessus, ce qui permet à l'eau d'être exposée à l'air libre, ce qui en fait un processus de filtration aérobie.
Les médias: Le bassin est rempli de nombreux petits copeaux de plastique, appelés Milieu MBBR ou des supports. Ces milieux mbbr peuvent occuper jusqu'à 50 à 70% du volume du réservoir. Leur conception maximise la surface disponible pour la croissance du biofilm. De nombreux supports ressemblent à des pâtes alimentaires en forme de roue et sont conçus pour avoir une densité similaire à celle de l'eau, ce qui leur permet de se mélanger dans le liquide plutôt que de flotter ou de couler.
Grille d'aération: Une grille d'aération est utilisée pour faciliter le mouvement efficace du milieu dans l'ensemble de la cuve. Ce dispositif agit essentiellement comme un ventilateur situé au fond de la cuve du réacteur. La grille d'aération aide à maintenir les supports en mouvement, en veillant à ce qu'ils entrent en contact avec tous les déchets présents et les décomposent efficacement. En outre, elle introduit davantage d'oxygène dans le réservoir.
Tamis: Lorsque l'on visualise le système MBBR décrit jusqu'à présent, on peut se demander comment le média reste à l'intérieur du réservoir, l'empêchant de s'échapper par la sortie. Ce problème est résolu grâce à un tamis fixé au réservoir. Les mailles du tamis permettent à l'eau de passer tout en maintenant les supports en plastique à l'intérieur du bassin.
Une fois que l'on a compris ces composants qui rendent possible le procédé MBBR, il devient facile de comprendre comment ce procédé fonctionne. Les micro-organismes attachés au média dans le réservoir consomment les déchets dans l'eau, ce qui permet d'obtenir une eau plus propre et plus sûre pour la réutilisation ou l'élimination. Le type spécifique de micro-organismes introduits dans le réservoir dépend du type de déchets à éliminer.
Comme indiqué précédemment, le MBBR ne s'attaque pas uniquement aux déchets généraux. Il joue également un rôle crucial dans les processus de nitrification et de dénitrification. La nitrification implique la conversion de l'ammonium en nitrate, tandis que la dénitrification se produit lorsque l'oxygène est métabolisé, convertissant le nitrate en azote gazeux. Étant donné qu'il s'agit de processus biologiques, le MBBR est un excellent facilitateur pour ces transformations.
Une fois de plus, les objectifs du processus MBBR déterminent les types de micro-organismes introduits. Pour la dénitrification, par exemple, il est plus efficace d'utiliser des micro-organismes dénitrifiants tels que Pseudomonas, Paracoccus ou Alcaligenes.
Les boues activées, composées essentiellement de bactéries, se développent sur la surface intérieure de ces supports. Les boues excédentaires sont ensuite séparées des supports et s'écoulent avec l'eau traitée vers le séparateur final. Ce processus permet également de contrôler la croissance excessive des bactéries. Dans tout scénario nécessitant un processus biologique pour améliorer la qualité des eaux usées, le MBBR se distingue comme une méthode précieuse à considérer.
Procédé MBBR
Un facteur critique dans le processus MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) est d'assurer un contact constant et fréquent entre les micro-organismes attachés au support et les composants du biofilm d'eau usée. La qualité et les caractéristiques du biofilm formé à la surface du support sont influencées non seulement par les forces de cisaillement à l'intérieur du réservoir, mais aussi par la composition des polluants dans les eaux usées (substrat). Une croissance rapide et vigoureuse de la biomasse peut entraîner une pollution accrue des eaux usées en raison de la présence de contaminants biodégradables.Un des avantages des systèmes MBBR est leur facilité d'installation. Le processus d'installation est simple et pas trop complexe.Dans le réservoir de réaction, les supports peuvent être déplacés de manière adéquate en pompant l'eau à travers un processus de traitement anaérobie ou en utilisant des mélangeurs immergés à rotation lente.En conséquence, les biofilms restent minces, car ils sont protégés des forces de cisaillement excessives à l'intérieur des pores. Il est essentiel de se rappeler que l'oxygène est indispensable aux processus de biodégradation aérobie et que des biofilms minces sont essentiels pour assurer un approvisionnement optimal en substrat (polluants et nutriments amovibles) aux micro-organismes.
Les problèmes liés à la réduction de l'efficacité de la biodégradation sont principalement liés à l'épaisseur des biofilms, qui réduit la surface du support actif. Le procédé MBBR Biochip est unique en ce sens qu'il garantit que les biofilms qui tentent de se développer hors des pores et de les coloniser restent minces en raison de l'influence des forces de cisaillement. Cette caractéristique de conception permet d'obtenir des taux d'élimination biologique constamment élevés et une stabilité fiable du procédé.
Avantages du MBBR
La méthodologie MBBR peut s'adapter à une variété d'applications pour atteindre des résultats ciblés. Voici quelques utilisations industrielles courantes de l'approche MBBR :
Reprise rapide en cas de perturbations opérationnelles Conception à faible encombrement Augmentation de la capacité de traitement Amélioration de la qualité du traitement - élimination de l'azote et de la DBO Réduction de la surveillance par l'opérateur et de la complexité des procédures Prévision d'une croissance future
En outre, la mise en œuvre de la méthode MBBR présente de nombreux avantages. En voici quelques-uns :
Facilité d'entretien Évolutivité simple Avantages monétaires en termes de frais de rejet Prise en charge de volumes d'eaux usées importants Option rentable Conception peu encombrante, optimisant l'espace de stockage
Les propriétés du biofilm qui se forme à la surface du support sont déterminées non seulement par le type et la quantité de contaminants présents dans les eaux usées, mais aussi par la dynamique du flux interne du réservoir. Cela permet au système MBBR de fournir en permanence une élimination fiable des contaminants biologiques et de maintenir la stabilité du processus.
