2. Cultures fixées
2. CULTURES FIXÉES 2.1. LITS A RUISSELLEMENT 2.1.1. Lits traditionnel
bactériens
à
remplissage
Ils présentent un certain nombre d'avantages par rappo r apport rt aux au x procédés proc édés à boue bouess activée act ivéess - surveillance plus réduite, - économie notable d'é d'énergie, nergie, l'air étant fourni la plupart du temps par tirage naturel à travers le lit, - "récupération", souvent assez rapide après un choc toxique; mais les inconvénients sont nombreux - rendement d'épuration inférieur à charge volumique identique, - risques risq ues de colmatage, colmatage, - plus grande sensibilité à la température, - non maîtrise du tirage d'air (défaut d'oxygénation et odeurs), - hauteur limitée, - approvisionnement approvisi onnement ou réapprovisionnement parfois difficile du matériau adéquat, adéqua t, - coût de construction plus élevé, - bou boues es en exc ès généralement généralement non stabilisées. 2.1.2. Lits bactériens à remplissage plastique Les lits bactériens à remplissage plastique permettent perme ttent de s'affranc s'aff ranchir hir d'une partie parti e de ces inconvénients. En particulier, le fort indice de vide des matériaux utilisés réduit considérablement les risques de colmatage. En
outre, le poids du remplissage plastique étant bien inférieur inféri eur à celui des remplissages remplis sages minéraux, il est possible de concevoir des installations plus hautes, réduisant ainsi la surface occupée. Un autre autre intérêt réside dans d ans les surfaces développées plus importantes et le meilleur tirage naturel d'air, qui permettent perme ttent,, par conséquent, consé quent, de travailler trava iller à des charges volumiques supérieures. Les lits bactériens plastiques sont particuliè parti culièremen rementt adaptés adapt és au traitement trait ement des ERI - prétraitement d'eaux résiduaires concentrées d'industries agro-alimentaires (laiteries...), - traitement d'eaux de raffineries, etc. Il est déconseillé d'attendre d'un lit bactérie bact érienn à remplissa remp lissage ge plastique plast ique une efficacité trop élevée (supérieure à environ 80 % sur la DBO5 Elle serait difficile à obtenir et entraînerait des coûts d'investissement et d'exploitation prohibitifs. Il ne faut également pas prévoir de traiter des eaux trop concentrées en DB05 (concentration supérieure à 2 500 mg.l-1 environ), car d'autres techniques, telles que la méthanisation, permettent alors d'obtenir des résultats supérieurs avec de plus faibles dépenses d'énergie et production d'un biogaz valorisable. 2.1.2.1. Dispositions générales a) Forme du lit bactérien et répartition hydraulique En général, pour assurer une bonne répartition hydraulique de l'effluent, les lits bactériens bacté riens sont de forme circulaire circu laire ou polygonale polygona le (alimentatio (alim entationn par distributeur distrib uteur rotatif). Pour les lits bactériens
Chap.11: Procédés biologiques aérobies
rectangulaires, la répartition peut être assurée par des distributeurs fixes, ou une combinaison de distributeurs fixes et rotatifs. L'inconvénient des systèmes fixes, comportant de plus petits orifices, est de nécessiter des moyens d'accès pour le décolmatage périodique des orifices de répartition. Ce décolmatage périodique est à prévoir sur la plupart des effluents car, quelle que soit la qualité du prétraitement, la présence de détritus capables de boucher les orifices de répartition de l'eau est inévitable.
b) Structure du lit bactérien Dans le cas de matériaux ordonnés, les remplissages plastiques étant auto-portants, la structure extérieure peut théoriquement être calculée seulement pour résister à la poussée du vent. Les parois externes du lit sont généralement construites autour d'un cadre de béton, de bois ou de poteaux métalliques; un film plastique est alors tendu, évitant les projections extérieures. Dans le cas de matériaux en vrac, l'enveloppe extérieure doit normalement être calculée pour résister à la pression de l'eau sur toute la hauteur du lit. Systèmes d'aération: l'aération est assurée par des ouvertures aménagées à la base du lit. Dans le cas de lits couverts (figure 402), ces ouvertures sont reliées par des gaines à des ventilateurs. La surface minimale des orifices doit représenter 2 % de la surface développée de la tour. Il est conseillé cependant, avec des effluents industriels à forte charge polluante, d'avoir une surface supérieure. Dans le cas de basses températures, il est souhaitable d'avoir la possibilité d'obturer en partie les entrées d'air, par un système de volets par exemple.
Supportage du matériau: le supportage du matériau est assuré soit par un caillebotis, soit par un système de poutrelles métalliques ou en bois. La solution varie suivant le type de matériau choisi. Le dessin de ce supportage doit être particulièrement étudié car le plus souvent les amorces de colmatage du lit se produisent à ce niveau. c) Recirculation hydraulique Pour éviter le colmatage d'un lit bactérien, dû à une croissance excessive du biofilm, il est nécessaire de travailler avec une charge hydraulique minimale, variable suivant le type d'eau résiduaire et la nature du matériau choisi. Dans la plupart des cas, il est nécessaire d'effectuer un recyclage. La charge hydraulique instantanée, continue ou discontinue, se situe entre 1,5 et 5 m3 /m2 .h. Le recyclage est normalement effectué directement à la sortie du lit bactérien. Si la production de MES est élevée, il peut être préférable d'effectuer ce recyclage à partir du décanteur situé en aval, mais alors le dimensionnement de celui-ci est plus important. d) Protection Contre le froid: les lits bactériens à remplissage plastique se comportent comme des tours de refroidissement. L'hiver, on peut noter un abaissement important de la température. Il est recommandé, dans les pays froids, de limiter les pertes thermiques par l'utilisation d'un double bardage et d'une couverture, ainsi que par le contrôle de la ventilation. Contre la corrosion: une attention particulière doit être apportée à la protection des parties métalliques, surtout dans la zone de distribution et sur le plancher support. Des corrosions sont à craindre essentiellement dans le cas de risques de
2. Cultures fixées
Figure 402. Coupe de lit bactérien à remplissage plastique. 1 - Distributeur rotatif. 2 - Matériau ordonné en cadres. 3 - Poutraison support. 4 - Ouvertures d'aération. 5 - Poteaux. 6 - Bardage. 7 - Caillebotis de pourtour. 8 - Couverture éventuelle.
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dégagement de H2 S et de température élevée de l'eau. Contre les nuisances: dans le traitement de certaines eaux résiduaires (brasseries, distilleries, etc.), les lits bactériens peuvent être une source d'odeurs non négligeable. Il est alors nécessaire de les couvrir et parfois de désodoriser l'air de tirage. 2.1.2.2. Corps de contact La plupart des matériaux de contact (figure 403) disponibles sur le marché répondent aux exigences suivantes : - surface spécifique importante, variant de 80 à 220 m2 .m-3 , - indice de vide élevé pour éviter le colmatage (souvent supérieur à 90 %), - légèreté, de manière à pouvoir être utilisés sur des hauteurs importantes (4 à 10 m), - résistance mécanique suffisante. Il est à noter qu'une fois en service normal et chargé de zooglée et d'eau de ruissellement, le matériau peut peser entre 300 et 350 kg.m-3 . Des valeurs
de 500 kg.m-3 sont souvent prises en compte pour le calcul du système de supportage, - inertie biologique, - stabilité chimique. Les matériaux plastiques diffèrent par la forme, qui conditionne le rapport surface/volume, par l'alvéolage, par le rapport poids/volume et par la nature du matériau constituant (PCV ou polypropylène en général). On peut distinguer deux grands types de présentation - matériaux à remplissage ordonné, - matériaux à remplissage en vrac. Il apparaît que la durée de vie moyenne des matériaux à remplissage plastique est de l'ordre d'une dizaine d'années. Leur remplacement est occasionné par différents phénomènes: encrassement, écrasement, défauts de supportage, etc.
Figure 403. Exemples de matériaux plastiques en vrac pour lit bactérien. 1 -Mass Transfer. 2 - Flocor R.
2. Cultures fixées
charge ne tient pas compte du recyclage et n'est donc calculée que sur le débit traité, n = coefficient calculé expérimentalement. La relation suivante est la plus satisfaisante
K = constante de biodégradabilité dépendant de la nature de la pollution que l'on se propose de traiter, et de la température. Le tableau suivant donne les valeurs de la constante K pour quelques types d'eaux résiduaires. Nature de l'effluent Valeur de K Abattoirs 0,0082 Abattoirs de volailles 0,0189 Laiteries 0,0108 Conserveries fruits légumes 0,0153 Brasseries 0,0101 Huileries (olives) 0,0140 ERU 0,0226 Figure 404. Exemples de matériaux plastiques ordonnés pour lit bactérien 1 - Plasdek. 2 - Cloisonyle. 2.1.2.3. Rendement d'épuration a) Équation de dimensionnement
Dans laquelle So = DB05 de l'eau brut, après décantation (mg.l-1 ), Sf = DB05 de l'eau sortie du lit bactérien, après décantation (mg.l-1 ), A S = surface spécifique du matériau plastique considéré (m2.m-3 ), H = hauteur de remplissage (mètres), Q = charge hydraulique exprimée en m3 .j-1 par m2 de section du lit Cette
A titre d'exemple, la figure 405 donne, pour ces différents types d'eaux résiduaires, le volume de matériau Cloisonyle (surface spécifique de 130 m2 .m-3 à mettre en oeuvre pour une hauteur de remplissage de 7 m, en fonction du rendement de dépollution souhaité. L'équation précédente appelle quelques remarques 1°) En-dessous de 10-12 °C dans l'eau de percolation, il y a une chute sensible du rendement et il est nécessaire d'en tenir compte en région froide. Par contre, pour des valeurs supérieures, l'influence favorable de la température est moins nette.
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2°) Pour obtenir un rendement donné, il vaut mieux travailler avec une hauteur importante de matériau et une section de lit plus faible, qu'avec une faible hauteur et une section plus importante. 3°) Pour une charge hydraulique donnée, le rapport So /Sf est pratiquement indépendant de la concentration de l'effluent entrant. Ceci n'est vrai que dans une certaine plage de concentration (de 200 à 1000 g.m-3 de DBO5 environ). 4°) L'expérience montre que l'inffluence du taux de recyclage est pratiquement négligeable sur le rendement d'un lit bactérien à remplissage plastique. Mais ce recyclage est toutefois absolument indispensable pour maintenir la charge hydraulique minimale en-deçà de laquelle il n'y aurait pas autocurage.
b) Rôle du décanteur aval Les rendements d'épuration annoncés correspondent généralement à un effluent décanté, voire filtré; or, dans le cas de lit bactérien utilisé en prétraitement d'un effluent industriel avant rejet à l'égout municipal, le décanteur aval est souvent supprimé de façon à affranchir l'industriel du problème des boues. Le rendement d'épuration réel peut être alors nettement inférieur. Si un lit bactérien utilisé en prétraitement est incorporé à la station d'épuration en amont d'un stade de boues activées, un décanteur intermédiaire permet d'extraire les boues en excès très fermentescibles et non minéralisées, relâchées sporadiquement. Ces boues accroîtraient notablement la dema nde en oxygène de la deuxième étape de traitement. Les quantités de boues en excès produites par le lit bactérien sont particulièrement importantes si l'effluent brut
est chargé de matières en suspension et n'est pas préalablement décanté. La décantabilité des boues (fragments de filin biologique) lâchées par un lit bactérien de prétraitement est bonne, mais l'eau interstitielle est très trouble.
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Figure 406. Brasserie SAN MIGUEL (Philippines]. Capacité: 14 t DBO5 par jour. Lit bactérien de prétraitement.
2.2. LES LITS GRANULAIRES FIXES DEGRÉMONT a mis en œuvre ces techniques à LA -BARRE-DE-MONTS dès 1973 sur des ERU, à MOBIL OIL À NOTRE-DAME-DE-GRAVENCHON dès 1980 sur des ERI. Les progrès accomplis font que, maintenant, la biofiltration est devenue un procédé d'épuration particulièrement attractif. En traitement d'ERU, elle permet de réaliser à la fois une épuration biologique secondaire (élimination du carbone et de l'azote) et une rétention des MES. En traitement d'EP, ces procédés sont particulièrement bien adaptés à la nitrification et à la dénitrification. Le terme de biofiltration est souvent utilisé pour couvrir l'ensemble des procédés
qui associent une épuration biologique et une rétention des MES. Suivant les caractéristiques du matériau support, l'effet de clarification peut varier sensiblement. Initialement, le terme anglo-saxon de biofiltre a été donné aux lits bactériens à faible charge, remplis de matériaux grossiers, de plusieurs centimètres, et fonctionnant souvent sans décanteur secondaire. La teneur en MES de l'effluent traité dépassait alors 50 mg.l-1 . L'ancien procédé de filtration lente d'EP, sur sable fin (moins de 1 mm de TE), est un autre type de biofiltration d'eaux beaucoup moins chargées et conduisant à des eaux traitées de très faible turbidité. Le terme de biofiltration, utilisé en traitement d'ERU, recouvre le plus souvent des procédés conduisant à la production d'eau traitée conforme aux normes habituelles de rejet, c'est-à-dire présentant des teneurs en MES de quelques dizaines de mgl-1 .
Chap.11: Procédés biologiques aérobies
Ces techniques mettent en œuvre une biomasse de concentration et surtout d'activité plus élevées qu'une boue activée et présentent les avantages suivants - gain de place, dû en particulier à la suppression de l'étage de clarification des eaux résiduaires. Cette compacité facilite la couverture des ouvrages, la maîtrise des nuisances (olfactives et sonores) et la réalisation de stations esthétiques, - pas de risque de lessivage puisque la biomasse est fixée sur un support permettant de faire face à des variations de débit, - facile adaptation aux eaux résiduaires diluées, - remise en activité rapide, même après un arrêt prolongé de plusieurs mois, - construction modulaire et facilité d'automatisation. L'oxygénation peut être réalisée par dissolution préalable d'oxygène de l'air ou d'oxygène pur, ou par transfert direct d'air dans le réacteur. Dans ce dernier cas, le sens respectif de passage de l'air et de l'eau présente une grande importance. En effet, la pratique de la filtration d'eau potable a amené, dans une première approche, à réaliser des réacteurs à flux descendant et à contre-courant d'air cette technique conduit au freinage et à la coalescence des bulles d'air injectées, d'où la formation de poches gazeuses dans la masse granulaire. C'est le phénomène de l'embolie gazeuse qui implique les inconvénients suivants - augmentation de la perte de charge avec réduction du débit traité et augmentation des fréquences de lavage, - nécessité d'accroître inutilement en permanence le débit d’"air de procédé" : celui-ci devient imposé, non plus par les besoins biologiques, mais par les besoins mécaniques et hydrauliques,
- cette injection d'air excessive provoque une turbulence réduisant la capacité de rétention des MES. Ces différentes raisons ont conduit DEGRÉMONT, dans le cas du transfert direct, à opter pour les techniques de co-courant air - eau, soit en flux ascendant (BIOFOR), soit en flux descendant (BIODROF). Une exception est cependant à signaler: c'est celle de la nitrification d'eau potable dans laquelle on cherche également une eau traitée limpide. Les concentrations peu importantes des MES dans l'effluent à traiter, liées au faible taux de croissance des bactéries nitrifiantes, limitent fortement le colmatage et, par conséquent, les risques d'embolie gazeuse. Il est possible, dans ce cas, d'utiliser un contre-courant air - eau (procédé NITRAZUR). Chaque technique de biofiltration présente, compte tenu de ses caractéristiques propres, un créneau d'utilisation bien précis. 2.2.1. Matériaux de remplissage BIOLITE Le matériau de remplissage a un double rôle - support de micro-organismes, - effet filtrant. Le choix d'un support adapté est fondamental et dépend du type de réacteur envisagé, de la nature de l'effluent à traiter (EP, ERU ou ERI, après prétraitement, décantion primaire ou traitement biologique secondaire). DEGRÉMONT a développé une famille de matériaux dénommés BIOLITE (L, P, F) dont les TE peuvent varier de 1 à 4 mm et la masse volumique granulaire de 1,4 à 1,8 g.cm-3 .. Ils présentent les caractéristiques communes suivantes
2. Cultures fixées
- état de surface favorable au développement - un local attenant pour les pompes de lavage bactérien, (4), - faible friabilité et faible perte à l'acide. - un local pour les différents surpresseurs et compresseurs d'air (5), 2.2.2. BIOFOR (Biological Filtration - une bâche d'eau traitée pour eau de lavage (6), - éventuellement, une bâche de stockage des Oxygenated Reactor) boues de lavage avec pompes d'évacuation (7). Chaque réacteur, constitué d'un cuvelage 2.2.2.1. Description Il s'agit d'un système de filtration biologique rectangulaire en béton, comp orte aérobie en flux d'air et d'eau ascendants - un puits d'alimentation d'eau à traiter équipé (figure 407). L'oxygénation est donc réalisée d'un tamis de protection, - un plancher support des matériaux par introduction d'air à co-courant. Une installation BIOFOR comporte granulaires, en dalles préfabriquées, principalement (figure 408) - deux déversoirs frontaux, avec plan incliné - une batterie de réacteurs identiques construits amont pour la reprise de l'eau traitée et de l'eau généralement en béton (1), fonctionnant en de lavage. Ces déversoirs sont protégés par un parallèle (ou éventuellement deux batteries en piège à matériau constitué d'une herse de série, dans le cas d'un couplage élimination de tranquillisation éliminant les turbulences, en particulier 733 en séquence de lavage air + eau pollution carbonée-nitrification), - un ouvrage de répartition de l'eau à traiter (2), du cycle de lavage (figure 409), - une galerie d'accès aux vannes automatiques - une goulotte frontale de collecte des eaux et réseaux de conduites, aux fonds de filtres, traitées, propre à chaque réacteur, et une partie du canal de collecte des eaux sales, commun à vidanges... (3), la batterie de réacteurs.
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Le plancher supporte: - deux couches - supports intermédiaires, 3 mètres environ de matériau spécifique. L'équirépartition des fluides introduits sous le plancher de filtre (eau brute, eau de lavage, air de lavage) est assurée par 55 buselures par m2 environ. Ces buselures sont spécialement adaptées aux eaux résiduaires. L'introduction et l'équirépartition de l'air "procédé" sont assurées par un
ensemble de collecteurs maillés placés sur le plancer de filtre. L'équirépartition de l'air dans la masse du matériau support est assurée par des diffuseurs OXAZUR (p. 710). Deux types de matériaux sont couramment utilisés - la BIOLITE 2,7 de TE comprise entre 2,5 et 2,9 mm, - la BIOLITE 3,5 de TE comprise entre 3,2 et 3,8 mm.
2.cultures fixées Dans le cas d'effluents peu chargés et devant répondre à des normes sévères sur grammeur horaire, ou éventuellement les MES, on utilise du sable de TE 1,35 plus tôt si la perte de charge maximale mm: ce peut être le cas pour une tolérée est atteinte. Tout le cycle de nitrification sur BIOFOR, en aval d'un lavage est automatique et dure de 30 à 40 premier BIOFOR éliminant la pollution minutes; il comprend une phase de lavage carbonée. proprement dit (à l'air et à l'eau) et une 2.2.2.2. Fonctionnement - Automatisme a) phase de rinçage. Les techniques mises en oeuvre sont très proches de celles Cycle de traitement : l'eau brute est décrites page 775. introduite sous le plancher du réacteur. Le L'air de lavage est fourni par un nombre d'unités en service peut être surpresseur commun à l'ensemble des éventuellement lié au débit à traiter. BIOFOR. Les eaux de lavage L'introduction d'air "procédé" est représentent de 5 à 10 % du volume des permanente sur les réacteurs en service. eaux filtrées. Chacun de ceux-ci est équipé d'un c) Automatisme: la gestion des cycles surpresseur qui lui est propre, de façon à de lavage et la commande des machines s'affranchir des variations de perte de tournantes et des vannes automatiques charge d'un réacteur à l'autre. sont assurées à partir d'un automate L'eau traitée, reprise par le déversoir frontal, est évacuée gravitairement à programmable. l'exutoire après remplissage de la réserve 2.2.2.3. Domaine d'emploi et résultats de d'eau épurée. fonctionnement b) Cycle de lavage: celui-ci est enclenché Le BIOFOR est normalement mis en oeuvre automatiquement à partir d'un proaprès décantation primaire ou flottation (celles-ci pouvant être précédées
Figure 409. Installation de GRÉOUX-LES-BAINS (Alpes-de-Haute-Provence). Débit. 4 000 m 3 j-1 . Épuration d ERU Vue d'un des 4 réacteurs BIOFOR de surfaceunitaire 14,1 m2 .
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Figure 410. Installation de MÉTABIEF (Doubs). Débit maximum: 2300 m3 .j-1 . Épuration d ERU. 4 BIOFOR de surface unitaire 10,5 m2 . d'une floculation). Le domaine d'utilisation de cette technique est: - élimination de la DBO5 d'effluents de concentration inférieure à 300 mg. l-1 , - rétention des MES d'effluents de concentration inférieure à 150 mg.l-1 , - élimination de l'ammoniaque par oxydation en nitrate (il est à noter que l'ammonification est faible du fait des courts temps de séjour), - dénitrification d'eau nitrifiée avec suppression de l'injection d'air procédé.
a) Production de boues en excès La production de boues en excès est plus importante qu'avec les boues activées à faible charge. Les temps de séjour plus courts de l'eau, la faible dégradation des MES et une rétention plus élevée de ces dernières expliquent ce phénomène. Les eaux de lavage, dont la concentration en MES est de l'ordre de 2 et 3 g.l-1 sont, soit retournées en aval du prétraitement si la station possède une décantation ou une flottation, soit
traitées séparément par décantation flottation avant rejet dans le milieu naturel.
ou
b) Résultats Air procédé - Capacité d'oxygénation Dépenses énergétiques : le débit d'air insufflé peut varier, suivant les conditions du traitement, entre 4 et 15 Nm3 .m-2 de surface de réacteur et par heure. Le rendement de transfert d'oxygène, en conditions effectives de traitement, étant de l'ordre de 20 %, la capacité d'oxygénation Pleut varier entre 0,3 et 0,9 kg d'O2/m2.h. La dépense énergétique d'oxygénation peut se limiter à 0,75 kWh par kg de DB05 éliminée (à pleine charge). A cette dépense énergétique, il est nécessaire de rajouter celle liée au lavage périodique du matériau (air et eau) : celle-ci est de l'ordre de 0,1 kWh par kg de DB05 éliminée. Élimination des MES: les performances du BIOFOR dépendent du choix du matériau, de la charge hydraulique sur les réacteurs et de la concentration en MES
2. Cultures fixées
de l'eau brute. En traitement d'ERU, le taux d'élimination des MES d'une eau à traiter présentant une teneur en MES initiale de l'ordre de 100 mg.l-1 , varie de 85 à 70 % pour les vitesses allant de 2 à 6 m.h-1 . La capacité de stockage de MES entre lavages est comprise entre 1,5 et 2 kg.m-3 de matériau. Élimination de la DB05 (figure 411) contrairement aux MES, l'élimination de
La DBO5 est peu affectée par la TE du matériau utilisé. Sur des ERU décantées, moyennement concentrées, les charges volumiques adoptées sont comprises entre 2 et 6 kg DBO5/m3.j, pour lesquelles les rendements d'élimination de la DB05 varient entre 85 et 75 %. Oxydation de l'ammoniaque en nitrates (figure 412) : sur une ERU, après élimination de la pollution carbonée, il est possible, à 20 °C, de nitrifier 1 kg de N-NH4 /m3.j. A 12 °C, cette charge n'est plus que de 0,45 kg N-NH4/m3.j. Les courbes des figures 411 et 412 ont été établies sur des ERU. 2.2.3. BIODROF (Biological Dry Oxygenated Filter) 2.2.3.1. Description Dans ce procédé (figure 413), l'effluent à traiter ruisselle à travers le lit de matériau granulaire. Ce ruissellement permet le transfert d'oxygène au sein de la masse active sans avoir à recourir à une injection directe d'air dans le réacteur. La circulation de l'air se fait à co-courant de l'eau, en créant une dépression à la partie inférieure du réacteur.
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L'eau est répartie régulièrement à la surface du lit, par un réseau de goulottes ou par des distributeurs rotatifs ou alternatifs. Elle ruisselle à travers une précouche de dispersion, puis dans le lit, vers le radier où elle est évacuée par un collecteur ou un canal de fond. Un joint hydraulique permet de maintenir la dépression régnant sous le plancher. Cette dépression varie de 0 à 150 cm de CE. La vitesse de l'air doit être suffisamment élevée pour assurer une bonne pénétration des MES dans le lit du matériau et favoriser l'oxygénation de la biomasse. La hauteur de matériau est voisine de 2 m. 2.2.3.2. Fonctionnement Le BIODROF est utilisé en élimination simultanée de pollution carbonée et de MES, sur ERU ou sur certaines ERI, soit directement après un traitement primaire, soit en traitement de finition après une installation existante. Le lavage du matériau intervient dès que la dépression interne ou la durée de cycle atteignent une valeur prédéterminée. Après remplissage du biofiltre, ce
lavage comprend les phases classiques de lavage d'un filtre à l'eau et à l'air. La durée totale de ces opérations, y compris purge et vidange, est de l'ordre de 45 minutes. Comme dans le cas du BIOFOR, le volume d'eau de lavage représente de 5 à 10 % du volume d'eau filtrée. Ces eaux de lavage suivent le circuit précédemment décrit pour le BIOFOR.
Figure 414. Installation de MANNHEIM (R.F.A.). Traitement de finition pour l'épuration d'eaux résiduaires urbaines. Débit maximal: 14 000 m 3 .h-1 . 32 BIODROF (surface unitaire 87 m2 ).
2. Cultures fixées
Figure 415. Élimination de DBO5 et de MES sur BIODROF 2.2.3.3. Conditions d'emploi et résultats Le procédé BIODROF est intéressant en traitement tertiaire ou sur des effluents très dilués
1- Effluent à traiter 2- Effluent traité 3- Air procédé sur oxygène pur 4- Recyclage éventuel 5- Air de lavage 6- Eau de lavage Figure 416. Filtration avec prédissolution d'oxygène pur ou d'air.
Les courbes de la figure 415 donnent les résultats obtenus sur des ERU canadiennes contenant en moyenne 65 mg.l-1 .de MES et 75 mg.l-1 de DBO5
Figure 417. Installation d'OBERNAI (Haut-Rhin) pour la Brasserie KRONENBOURG. Débit: 15000 m 3 .j -1 . Traitement tertiaire par filtration sur BIOLITE avec prédissolution d'air.
Chap. 11: Procédés biologiques aérobies
2.2.4. Filtration avec pré-dissolution d'air ou d'oxygène (OXYAZUR) La pré-dissolution d'air sous pression permet de travailler en système diphasique dans le biofiltre. L'effet filtrant du matériau (en général BIOLITE) n'est pas perturbé par la présence de bulles d'air, ce qui permet d'obtenir un rendement élevé d'élimination des MES. Les filtres utilisés sont du type à flux descendant. Cette technique est surtout mise en ceuvre en affinage, pour l'élimination des matières en suspension, lorsque la DBO résiduelle de l'eau à traiter est faible. Sur des eaux plus polluées, on augmente les possibilités d'élimination de la pollution organique, par recyclage de l'eau traitée, ce qui présente l'inconvénient d'augmenter la vitesse de filtration, ou mieux, par emploi d'oxygène pur sous pression (voir figure 416). 2.2.5. NITRAZUR Le procédé NITRAZUR recouvre les techniques d'élimination de l'azote en vue de la production d'eau potable. Le procédé est applicable soit pour la nitrification (oxydation de l'ammonium en nitrate), soit en dénitrification (élimination des nitrates sous forme d'azote). 2.2.5.1. NITRAZUR N (Nitrification) La concentration en ammonium après traitement doit être très inférieure aux valeurs
recherchées en ERU (0,05 mg.l-1 selon normes CEE). De plus, le milieu est très carencé en substrat nutritif. Le matériau support utilisé est la BIOLITE L qui a été reconnu comme étant le plus efficace pour la nitratation (transformation des nitrites en nitrates) ; cette réaction a en effet une cinétique plus lente que la nitritation (NH4 à NO2 ) et c'est elle qui est le facteur limitant de la nitrification. Le NITRAZUR N peut être mis en ceuvre soit à courant d'eau ascendant et son efficacité est alors maximale, soit à courant d'eau descendant: on bénéficie dans ce cas d'un effet filtrant supérieur qui permet de retenir une quantité plus importante de MES. Il est représenté par la figure 418. Le plancher support (9) est équipé de deux types de buselures dont l'un est réservé à l'introduction de l'air de procédé. Cet air de procédé permet de maintenir une concentration suffisante en oxygène dans toute la profondeur du matériau. Il est ainsi possible de nitrifier des eaux contenant plus de 2 mg.l-1 de NH, Pendant le lavage, les deux types de buselures sont utilisés pour l'injection simultanée de l'air et de l'eau de lavage. Afin d'éviter le départ de matériau léger, la zone (8) est utilisée pour le stockage de l'eau boueuse pendant la phase de lavage "air et eau"; l'eau boueuse est ensuite évacuée par le canal et la vanne (7). Pendant le rinçage, le niveau d'eau est maintenu au niveau du déversoir de lavage (6) ; cette phase est raccourcie grâce au balayage effectué au moyen d'eau à nitrifier.
2. Cultures fixées
2.2.5.2. NITRAZUR DN (dénitrification) Dans ce procédé, le réacteur (figure 419) met en ceuvre des bactéries qui ne sont pas aérobies strictes et qui utilis ent pour leur métabolisme l'oxygène des nitrates le réacteur fonctionne en condition anoxie. Le matériau support est la BIOLITE L. Le sens de fonctionnement est à courant
ascendant: ce sens de passage favorise l'élimination de l'azote gazeux, produit final de la réaction de dénitrification. Un sens de passage à courant descendant aurait pour effet d'accumuler l'azote au sein du réacteur, et d'augmenter ainsi la perte de charge de façon importante. L'eau à dénitrifier est introduite, avec ses réactifs, à la base du réacteur (1). L'eau dénitrifiée est reprise en surface (2). Le plancher est équipé d'un seul type de buselure.
Chap.11: Procédés biologiques aérobies
2.2.6. Choix d'une technique de traitement en lits granulaires fixes Le tableau suivant donne les orientations d'utilisation des différents procédés par cultures fixées aérobies en eaux résiduaires.
