5.3 Présentation des résultats des prétraitements proposés
5.3.2 Rappel de différents types de prétraitements
5.3.2.3 Traitement Biologique :
A-
Traitement par boues activées
a- Boues activées a très faible charge ou en aération prolongée
Principe : dans ce procédé biologique à culture libre, les bactéries appelées boues biologiques
ou floc, mélangées à l'effluent à traiter transforment la pollution dissoute en boues. Ces boues sont piégées dans le clarificateur et traitées en vue de leur valorisation. En période d'aération l'azote est nitrifié et période d'anoxie l'azote est dénitrifié. Ces conditions peuvent être réunies grâce à une séparation spatiale (bassin d'anoxie séparé) ou temporelle (périodes syncopées dans le même ouvrage).
Facteur de charge massique : Cm ≤ 0,1 kgDBO5/kgMVS b- Boues activées à faible charge
Principe : ce système est à éviter à cause de la difficulté des boues à décanter. Il est
assimilable à une aération prolongée surchargée.
Facteur de charge massique : 0,1 kgDBO5/kgMVS ≤ Cm ≤ 0,2 kgDBO5/kgMVS c- Boues activées à moyenne charge
Principe : ce système est mis en œuvre suivant le principe de Contact – Stabilisation. Un
premier ouvrage au temps de séjour limité permet aux bactéries de fixer rapidement la pollution dissoute. Elle est ensuite stabilisée par voie aérobie, dans un autre bassin. Ce procédé ne permet pas d'atteindre des conditions maximales de traitement de ma pollution carbonée et donc ne permet pas de traiter correctement l'azote, sauf à équiper la STEP d'un traitement tertiaire
Facteur de charge massique : 0,2 kgDBO5/kgMVS ≤ Cm ≤ 0,5 kgDBO5/kgMVS d- Boues activées à forte charge
Principe : ce système est à éviter à cause de la difficulté des boues à décanter. Facteur de charge massique : 0,5 kgDBO5/kgMVS ≤ Cm ≤ 1,5 kgDBO5/kgMVS
e- Boues activées à très forte charge
Principe : ce système fonctionne également sur le principe du contact – stabilisation, mais la
production de boues intense est difficile à gérer pour maintenir la charge optimale. Il requiert du personnel qualifié.
Facteur de charge massique : 1,5 kgDBO5/kgMVS ≤ Cm ≤ 2,4 kgDBO5/kgMVS
B-
Boues activées en fonctionnement séquentiel (SBR)
Principe : Ce procédé de traitement biologique à culture libre, en mélange intégral fonctionne
par une succession de séquences dans un même ouvrage (aération – nitrification, brassage – dénitrification, non brassage – décantation, pompage – évacuation. Pendant qu'un bassin est à l'arrêt un autre fonctionne et un ouvrage tampon permet d'attendre le moment ou il faudra démarrer une nouvelle bâchée.
Ce procédé est présenté comme plus compact que la filière boues activées en aération prolongée avec décantation séparée, néanmoins le gain sur le clarificateur est tempéré par la nécessité de mettre en place deux "bassins d'aération" et un bassin tampon d'un volume proche de 50% d'un volume d'aération. De plus, suivant plusieurs études il recommande de retenir les valeurs de dimensionnement suivantes, suivant les différents procédés :
Tableau 16 : Type de charges en fonction du procédé de traitement
Type de charges Aération prolongée SBR Rapport
Charge volumique Cv ≤ 0,35 kgDBO5/m3 ≤ 0,11 kgDBO5/m3 3,25
Charge massique Cm ≤ 0,10 kgDBO5/kgMVS ≤ 0,06 kgDBO5/kgMVS -
Concentration en MVS 3,5 g/l 1,8 g/l -
C-
Système de lagunage
a- Lagunes anaérobie
Principe : ce procédé à culture libre, sous une charge élevée, fonctionne en anaérobie. Il est
parfois utilisé en milieu industriel pour assurer un abattement primaire de 35% à 40% de la DBO5 avant une introduction dans une filière aérée. Le risque, surtout en présence de rejet graisseux, est de provoquer une gêne olfactive. Lors de la remise en suspension des boues et de leur pompage, il faut impérativement isoler la filière aérobie qui ne supporterait pas la surcharge brutale.
b- Lagunage naturel
Principe : Il s'agit d'un procédé de traitement biologique aérobie extensif, à culture libre.
L'épuration est permise grâce à un long temps de séjour dans généralement 3 bassins en série. L'oxygène nécessaire à l'activité bactérienne est produit par l'action de photosynthèse des algues vivant dans la tranche d'eau supérieure, soumise à la lumière. L'épuration des sédiments produits par les bactéries aérobies se déroule en fond de lagune. Elle est assurée par des bactéries anaérobies qui se développent dans les boues de fond. La lagune représente un écosystème, mais des rélargages de fond peuvent se produire, par exemple en été ou par temps orageux.
c- Lagunage aéré
Principe : il s'agit d'un procédé de traitement biologique aérobie à caractère semi-extensif et à
culture libre. Le caractère semi-extensif du lagunage est compensé par un apport mécanisé d'oxygène. Le principe de base est le même que celui des boues activées, mais il est caractérisé par une charge beaucoup plus faible et une absence de recirculation. La charge massique est environ 10 fois plus faible. Les boues issues du traitement sont piégées dans des lagunes de décantation ou elles subissent une digestion complémentaire, assurée par des bactéries anaérobies. La présence de 2 lagunes de décantation permet d'assurer la continuité de service pendant le curage de l'une d'entre elles. Les boues excédentaires doivent régulièrement être curées. Elles sont généralement valorisées en agriculture.
En respectant certaines sujétions de conception et de dimensionnement, il est possible d'équiper le 1er bassin d'un lagunage simple en lagune aéré, les autres bassins étant utilisés en lagune de finition – décantation. Ce procédé permet de multiplier par environ 3,5 la capacité nominale initiale, tout en recouvrant des rejets conformes aux normes.
D-
Méthanisation.
Principe : La méthanisation est le processus naturel biologique de dégradation de la matière
organique par digestion anaérobie ou fermentation méthanique en absence d'oxygène. Ce processus se retrouve dans les sédiments, les marais, les rizières ainsi que dans le système digestif de certains animaux. Le traitement par méthanisation produit peu de boues d'une part et d'autre part du biogaz qui par sa teneur en méthane (CH4) permet de produire de l'énergie renouvelable en réduisant les charges polluantes et les émissions de gaz à effet de serre bien qu'il libère également du gaz carbonique (CO2).
Cette technique est principalement appliquée aux effluents agroalimentaires, papetiers et agricoles. Il est cité comme MTD (Meilleure Technique Disponible) dans le BREF "Food, Drink and Milk Industries" d'août 2006, document de référence pour ce secteur professionnel.