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
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Corinne CABASSUD : Institut national des Sciences appliquées de Toulouse (INSA)
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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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Exemple simplifié de dimensionnement d’un BAM dans le cas du traitement d’un effluent urbain
En anglais
3. Paramètres de dimensionnement et de contrôle
Les grandeurs caractéristiques du fonctionnement d’un bioréacteur à membranes sont donc celles gouvernant le dimensionnement et le contrôle de chaque opération unitaire, mais les valeurs des paramètres de dimensionnement, pour chacune d’elles, ne sont pas indépendantes des conditions de travail imposées dans l’opération associée.
Pour mieux intégrer cette relative complexité du BAM, un bref rappel des grandeurs déterminantes de chaque opération unitaire est donné ci-après conformément aux spécificités du bioréacteur à membranes.
3.1 Étape de séparation sur membranes poreuses en BAM
Pour se rappeler les principes mêmes de la séparation sur membranes, on pourra se reporter, par exemple, aux textes publiés .
Nous allons ici mettre en évidence les particularités de la séparation membranaire dans un bioréacteur à membranes.
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Paramètres de dimensionnement et de contrôle
BIBLIOGRAPHIE
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(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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(2) - CHOO (K.H.), LEE (CH.) - Membrane fouling mechanisms in the membrane-coupled anaerobic bioreactor. - Water Research, 30, 1771-1780 (1996)
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