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Traitement des eaux us\u00e9es par MBR : principe de fonctionnement et cas d'application<\/p><\/div>\n
Ce que remplace r\u00e9ellement un MBR<\/h2>\n
Une station d'\u00e9puration biologique classique s\u00e9pare l'eau trait\u00e9e des boues par gravit\u00e9. Les boues se d\u00e9posent dans un d\u00e9canteur, l'eau claire s'\u00e9coule par-dessus le d\u00e9versoir, et les boues d\u00e9cant\u00e9es sont renvoy\u00e9es vers le bassin d'a\u00e9ration. Cette \u00e9tape de s\u00e9paration constitue le goulot d\u2019\u00e9tranglement de l\u2019ensemble de la station : le d\u00e9canteur doit \u00eatre de grande taille, les boues doivent bien se d\u00e9canter, et lorsqu\u2019elles ne se d\u00e9cantent pas correctement \u2014 en raison d\u2019un gonflement filamenteux, d\u2019une variation de temp\u00e9rature ou d\u2019une charge de choc \u2014, les mati\u00e8res solides sont \u00e9vacu\u00e9es avec l\u2019effluent et les limites de rejet ne sont pas respect\u00e9es.<\/p>\n
Un syst\u00e8me MBR supprime le d\u00e9canteur et fait passer l'eau \u00e0 travers une membrane. La s\u00e9paration s'arr\u00eate en fonction du comportement des boues et recommence en fonction de la taille des pores. La biomasse ne peut pas s'\u00e9chapper, quelles que soient ses caract\u00e9ristiques de d\u00e9cantation.<\/p>\n
Tout ce que l'on dit d'autre au sujet du MBR d\u00e9coule de cette seule substitution :<\/p>\n
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- Comme la biomasse ne peut pas s'\u00e9chapper, le bassin peut fonctionner avec une concentration en mati\u00e8res solides bien plus \u00e9lev\u00e9e, ce qui explique pourquoi le volume biologique diminue.<\/li>\n
- La s\u00e9paration \u00e9tant physique, la teneur en mati\u00e8res en suspension totales (TSS) des effluents reste syst\u00e9matiquement faible et la turbidit\u00e9 reste stable m\u00eame en cas de perturbations qui pourraient mettre un clarificateur hors service.<\/li>\n
- Comme il est possible de prolonger la dur\u00e9e de r\u00e9tention des boues, les organismes \u00e0 croissance lente, tels que les nitrificateurs, restent dans le syst\u00e8me, ce qui favorise l'\u00e9limination de l'ammoniac \u00e0 des temp\u00e9ratures plus basses.<\/li>\n
- En l'absence de d\u00e9canteur, l'encombrement de la station diminue consid\u00e9rablement, et il est souvent possible de r\u00e9am\u00e9nager un bassin existant plut\u00f4t que de l'agrandir.<\/li>\n
- La membrane constituant d\u00e9sormais la barri\u00e8re de s\u00e9paration, elle s'encrasse, et son entretien devient une t\u00e2che op\u00e9rationnelle permanente plut\u00f4t qu'occasionnelle.<\/li>\n<\/ul>\n
C'est justement sur ce dernier point que la plupart des documents des fournisseurs passent sous silence, alors que c'est celui qu'un responsable d'exploitation devrait lire en premier.<\/p>\n
\u00c0 l'int\u00e9rieur du r\u00e9servoir : comment fonctionne la s\u00e9paration<\/h2>\n
Dans un environnement submerg\u00e9 MBR : les modules \u00e0 membrane<\/a> \u00eatre plac\u00e9s directement dans le bassin d'a\u00e9ration ou dans un bassin \u00e0 membranes d\u00e9di\u00e9 aliment\u00e9 par celui-ci. Une pompe de perm\u00e9at aspire l'eau \u00e0 travers la membrane de l'ext\u00e9rieur vers l'int\u00e9rieur, retenant ainsi la biomasse, les solides en suspension et la plupart des collo\u00efdes. La force motrice est une l\u00e9g\u00e8re pression n\u00e9gative du c\u00f4t\u00e9 du perm\u00e9at, mesur\u00e9e sous forme de pression transmembranaire.<\/p>\n
De l'air est insuffl\u00e9 en continu le long de la surface de la membrane. Cet air de balayage n'a pas pour but d'apporter de l'oxyg\u00e8ne au syst\u00e8me biologique, m\u00eame si c'est en partie le cas ; son r\u00f4le est d'emp\u00eacher la formation d'une couche de d\u00e9p\u00f4t sur la surface de la membrane. L'air de balayage est une fonction distincte de l'a\u00e9ration de traitement, et c'est la principale raison pour laquelle la consommation d'\u00e9nergie d'un MBR est sup\u00e9rieure \u00e0 celle d'une station conventionnelle.<\/p>\n
P\u00e9riodiquement, la pompe de perm\u00e9at inverse bri\u00e8vement son sens de rotation, renvoyant l'eau filtr\u00e9e \u00e0 travers la membrane afin de d\u00e9coller la couche d'encrassement. Ce cycle de rel\u00e2chement et de lavage \u00e0 contre-courant permet de traiter l'encrassement r\u00e9versible. Ce qui n'est pas \u00e9limin\u00e9 s'accumule, la pression transversale (TMP) augmente, et \u00e0 partir d'un certain seuil, les modules sont nettoy\u00e9s chimiquement.<\/p>\n
Dans la plupart des usines, deux syst\u00e8mes de nettoyage coexistent :<\/p>\n
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- Nettoyage d'entretien : application ponctuelle sur place d'une faible dose d'hypochlorite ou d'acide \u00e0 faible concentration, effectu\u00e9e fr\u00e9quemment, souvent une fois par semaine ou toutes les deux semaines, sans d\u00e9montage des modules.<\/li>\n
- Nettoyage de remise en \u00e9tat : trempage plus long \u00e0 une concentration plus \u00e9lev\u00e9e, effectu\u00e9 lorsque le nettoyage d'entretien ne permet plus de r\u00e9tablir le flux ; g\u00e9n\u00e9ralement quelques fois par an.<\/li>\n
- Nettoyage manuel et inspection, n\u00e9cessaires lorsque des cheveux, des fibres ou de la graisse se sont accumul\u00e9s entre les membranes et que les produits chimiques ne suffisent pas \u00e0 les \u00e9liminer.<\/li>\n<\/ol>\n
La fr\u00e9quence de chaque op\u00e9ration est d\u00e9termin\u00e9e par le flux d'alimentation, et non par la marque de la membrane. Tout fournisseur qui indique un intervalle de nettoyage sans vous poser de questions sur votre flux d'alimentation se base sur les donn\u00e9es d'une autre installation.<\/p>\n
L'argument de l'empreinte \u00e9cologique, pr\u00e9sent\u00e9 en toute honn\u00eatet\u00e9<\/h2>\n
L'encombrement est la principale raison pour laquelle la plupart des responsables s'int\u00e9ressent au MBR, et le gain est bien r\u00e9el. La suppression du clarificateur et le fonctionnement \u00e0 une concentration \u00e9lev\u00e9e de MLSS permettent de r\u00e9duire le volume du r\u00e9acteur biologique n\u00e9cessaire pour traiter une charge identique.<\/p>\n
Les stations d\u2019\u00e9puration \u00e0 boues activ\u00e9es classiques sont g\u00e9n\u00e9ralement con\u00e7ues pour une concentration en boues en suspension (MLSS) de l\u2019ordre de quelques milliers de mg\/L, car le d\u00e9canteur fixe une limite sup\u00e9rieure \u00e0 ce qui peut se d\u00e9poser. Les installations MBR fonctionnent syst\u00e9matiquement \u00e0 des concentrations plusieurs fois sup\u00e9rieures, car aucun d\u00e9p\u00f4t n\u2019est n\u00e9cessaire. Demandez \u00e0 votre concepteur de processus d\u2019indiquer la concentration en boues en suspension (MLSS) retenue dans la conception, car cette hypoth\u00e8se d\u00e9termine \u00e0 la fois le volume de cuve que vous \u00e9conomisez et l\u2019\u00e9nergie d\u2019a\u00e9ration que vous consommez. Une conception situ\u00e9e dans la partie haute de la fourchette vous permet de gagner le plus d\u2019espace au sol, mais vous fait perdre le plus en efficacit\u00e9 de transfert d\u2019oxyg\u00e8ne, car un liquide m\u00e9lang\u00e9 plus \u00e9pais transf\u00e8re moins facilement l\u2019oxyg\u00e8ne. Ces deux effets sont li\u00e9s, et une proposition qui met en avant le gain d\u2019encombrement sans tenir compte de la perte d\u2019efficacit\u00e9 d\u2019a\u00e9ration n\u2019a pas \u00e9t\u00e9 chiffr\u00e9e dans son int\u00e9gralit\u00e9.<\/p>\n
Il existe un deuxi\u00e8me effet d\u2019empreinte \u00e9cologique qui retient moins l\u2019attention et qui s\u2019av\u00e8re souvent plus int\u00e9ressant dans le cadre d\u2019une modernisation. Comme le proc\u00e9d\u00e9 ne n\u00e9cessite plus de d\u00e9canteur, un bassin d\u2019a\u00e9ration existant peut parfois absorber une augmentation de capacit\u00e9 sur place, \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur des limites du terrain existant et de la structure en b\u00e9ton existante. Pour une station d\u2019\u00e9puration entour\u00e9e d\u2019une cl\u00f4ture, cela constitue souvent l\u2019int\u00e9gralit\u00e9 de l\u2019analyse de rentabilit\u00e9.<\/p>\n
Le co\u00fbt de fonctionnement, ligne par ligne<\/h2>\n
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