Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Le bioréacteur à membranes est l’association d’un réacteur biologique et d’une séparation physique par des membranes poreuses. En traitement des eaux usées, ce procédé multifonctionnel offre des résultats intéressants, en terme de qualité et de fiabilité du traitement, mais sa mise en œuvre requiert la connaissance de quelques outils pour la maîtrise des processus physiques et biologiques spécifiques. Le bioréacteur à membranes est aujourd’hui une réalité industrielle : plus de 300 installations en Europe.
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The membrane bioreactor consists of the combination of a biological reactor and a physical separation via porous membranes. Although this multifunctional device offers interesting results in terms of treatment quality and reliability, its implementation requires the knowledge of several tools for the mastery of the specific physical and biological processes. The membrane bioreactor has now become an industrial reality with more than 300 plants in Europe.
Auteur(s)
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Alain GRASMICK : École polytechnique universitaire de Montpellier, université Montpellier II
-
Corinne CABASSUD : Institut national des Sciences appliquées de Toulouse (INSA)
-
Mathieu SPERANDIO : Institut national des sciences appliquées de Toulouse (INSA)
-
Christelle WISNIEWSKI : École polytechnique universitaire de Montpellier, université Montpellier II
INTRODUCTION
Le traitement des eaux résiduaires urbaines (ERU) ou industrielles (ERI) est régi, soit par une réglementation basée sur la plus ou moins grande fragilité du milieu récepteur en cas de rejet direct, soit par une qualité d’usage requise en cas de volonté de réutilisation des eaux traitées.
Pour les rejets en milieu naturel des effluents domestiques, il a ainsi été défini des zones dites « normales » pour lesquelles le traitement est principalement axé sur l’élimination des fractions particulaires et des pollutions carbonées et des zones dites « sensibles », où une élimination complémentaire des fractions azotées et phosphatées est nécessaire.
Pour les effluents domestiques, les procédés dits « conventionnels », qu’ils soient intensifs (boues activées ou lits bactériens, biofiltres par exemple), extensifs (lagunage, système d’infiltration notamment) ou combinés, peuvent répondre aux exigences de rejet en présentant chacun des performances plus ou moins fiables du fait de leur sensibilité à des variations brutales de flux à traiter (cas des systèmes à cultures libres), de l’état de floculation des populations épuratives (cas des boues activées) ou de défauts de maîtrise de la répartition de la biomasse et des écoulements au sein de garnissages poreux (systèmes à cultures fixées dans des lits à ruissellement, voire biofiltres).
Pour les effluents industriels, une réglementation précise également les conditions de rejet en milieu naturel, voire en réseau urbain, mais on observe un intérêt croissant pour des systèmes permettant une réutilisation partielle ou totale des eaux traitées.
Le présent article a pour objet de présenter les bioréacteurs à membranes utilisés en traitement des eaux usées, de mettre en avant l’originalité de ce procédé multifonctionnel, en terme de qualité et de fiabilité du traitement, et de donner quelques outils pour la maîtrise des processus physiques et biologiques spécifiques au procédé.
Le bioréacteur à membranes étant l’association d’un réacteur biologique et d’une séparation physique par des membranes poreuses, le document intègre la présentation générale du système, les caractéristiques propres à chaque étape unitaire et à leur couplage, des exemples de dimensionnement et d’applications, ainsi que des perspectives de développement.
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Présentation
Spécificité du bioréacteur à membranes – Présentation générale
En anglais
1. Contexte
Cette réutilisation des eaux traitées devient en effet particulièrement intéressante pour les raisons suivantes :
-
permet de préserver les milieux naturels en minimisant les prélèvements en eau (quel qu’en soit l’usage) et les rejets ;
-
peut se justifier économiquement par rapport au traitement d’une eau de surface, ou souterraine, de qualité dégradée qui oblige à faire appel à des systèmes de traitement de plus en plus complexes.
Ce type de décision doit toujours être réalisé dans l’objectif de fournir une eau présentant continûment une qualité spécifique liée à l’usage attendu (eau de production, eau de lavage, eau de refroidissement, eau d’irrigation...).
Les procédés conventionnels peuvent alors s’avérer non adaptés, notamment par leur manque de fiabilité dans la qualité des eaux traitées et le risque encouru de contamination microbiologique, sauf à utiliser des étapes supplémentaires de traitement tertiaire incluant une désinfection.
Vis-à-vis de ces systèmes conventionnels, le challenge du développement des bioréacteurs à membrane en traitement des eaux usées est alors double :
-
assurer une clarification extrême et fiable des effluents, quelle que soit leur qualité initiale. L’enjeu essentiel est la décontamination microbiologique (arrêt des bactéries, algues, parasites divers, voire virus) permettant d’envisager une réutilisation partielle ou totale des eaux traitées ; ceci est rendu possible par la mise en œuvre d’une filtration sélective associée aux processus biologiques ;
-
garantir un traitement des eaux dans des conditions intensives en minimisant la taille de l’installation ou la masse de co-produits générés (boues en excès notamment), tout en facilitant une conduite totalement automatisable.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - CHO, FANE - Fouling transients in nominally sub-critical flux operation of a membrane bioreactor. - J. Membr. Sci. 209, 391–403 (1999).
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(6) - HERMIA (J.) - « Constant pressure blocking filtration laws. Applications...
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