cultures mixtes: météor

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présentation générale

Meteor fait partie des procédés dits « à cultures mixtes » présentés dans la section cultures fixées. C’est un réacteur biologique pour l’élimination du carbone et de l’azote, dans lequel les bactéries sont fixées sur des supports mobiles. Ces supports, en plastique de densité légèrement inférieure à celle de l’eau, sont spécialement conçus pour permettre une colonisation durable et stable. Le réacteur Météor est aéré en continu par de l’air surpressé dont le rôle est, d’une part fournir l’oxygène nécessaire aux bactéries, d’autre part assurer la mise en suspension du matériau support.

Pour garantir un bon fonctionnement, un prétraitement soigné est recommandé pour toutes les applications : dégrillage fin suivi d’une décantation primaire ou tamisage fin.

Il sera aussi nécessaire de prévoir :

  • un tamis fin afin d’éviter le colmatage des grilles par les filasses
  • des grilles de rétention positionnées systématiquement sur le flux de sortie de tous les réacteurs contenant des supports (maille fonction de la géométrie des supports)
  • une forme de bassin et une conception de l’aération adaptée afin d’éviter une accumulation des supports au niveau des grilles de rétention.

Deux mises en œuvre sont possibles :

  • Meteor IFAS (Integrated Fixed film Activated Sludge)
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Figure 36. Meteor IFAS (Integrated Fixed film Activated Sludge)

Dans cette configuration il s’agit de l’association d’une boue activée (culture libre) et d’une culture fixée sur support mobile.

  • Meteor MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor)
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Figure 37. Meteor MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor)

Dans ce cas, la totalité de la biomasse active est fixée sur les supports mobiles , aucune recirculation n’est mise en œuvre et la séparation est effectuée soit par flottation grande vitesse (Greendaf) soit par filtration (Compakblue) lorsque le Meteor MBBR est en tertiaire .

matériau

La biomasse fixée se développe sur des supports spécifiques à ces applications.
Ils sont en polyéthylène extrudé de forme cylindrique.

Trois types de supports sont utilisés à ce jour :

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Leur caractéristique (entre 450 et 660 m2/m3) permet d’offrir une surface de contact avec le milieu optimale pour la croissance de la biomasse ce qui permet d’appliquer des charges élevées.

Le choix du matériau se fera en fonction de la compacité recherchée et des contraintes de volumes imposées dans le cas d’une réhabilitation.

application

  • Meteor IFAS

Le Meteor IFAS sera adapté préférentiellement pour le traitement des Eaux Résiduaires Urbaines avec élimination des nutriments (azote et phosphore). Il sera particulièrement compétitif lors de réhabilitation avec normes de rejet sévère et /ou contrainte de surface sévère.

  • Meteor MBBR

Le Meteor MBBR peut être utilisée pour le traitement des Eaux Résiduaires Industrielles et des Eaux Résiduaires Urbaines en secondaire pour l’élimination du carbone et du carbone et des nutriments et en tertiaire pour l’élimination de l’azote (dénitrification, nitrification ou nitrification/dénitrification).

les avantages et les inconvénients

Les principaux avantages de Meteor seront :

  • La flexibilité : Les cultures fixées ou hybrides s’adaptent aux fortes variations de charges d’où une implantation adaptée en zone touristique. Elles conviennent bien aux traitement d’effluents à basse température en particulier en zones froides (exemple : zones de montagne)
  • La performance : Le traitement ciblé et donc optimisé de l’azote et du carbone délivre une qualité d’effluent qui répond aux normes de rejet les plus exigeantes. L’absence de pertes de charge confère au procédé une grande fiabilité. De plus, Meteor est idéal dans le cadre d’une réhabilitation pour palier à une augmentation de charge et/ou satisfaire une qualité de rejet plus contraignante
  • La modularité : Selon les garanties de rejet attendues en carbone et en azote, le nombre de zones anoxie et aérobie mises en œuvre sera adapté.
  • La facilité d’exploitation :Le système automatisé fonctionne en continu et ne nécessite aucun lavage des matériaux :les activités de l’exploitant sont optimisées.
  • L’environnement : Au-delà de répondre aux normes de rejet les plus exigeantes, dans un objectif d’amélioration de l’efficacité énergétique, Meteor a été conçu avec une aération par diffuseurs d’air au lieu de tuyau percés. Cette conception optimise les rendements d’oxygénation en diminuant la quantité à injecter et le dimensionnement des surpresseurs d’air.

Enfin, la compacité des ouvrages réduit considérablement l’empreinte au sol de la station par rapport à une station à boues activées conventionnelle.

Au titre des inconvénients, on peut citer :

  • difficulté d’obtenir une élimination poussée de l’azote total avec certaines eaux brutes, rapport DBO / NK faible et concentration en NK élevée ou alors nécessité d’injecter une source exogène de carbone.
  • obtention de boues biologiques en excès type moyenne charge donc non stabilisées mais donc favorable à un traitement des boues par digestion anaérobie.

Météor couplé au bioréacteur à membrane organique Ultrafor

La mise en œuvre d’une culture mixte couplée à un BioRéacteur à Membrane a été développée afin d’atteindre des rendements élevés d’élimination de la pollution carbonée de plus de 98 %.

Dans l’industrie, utilisées séparément, ces deux technologies Météor et Ultrafor ont largement fait leurs preuves ; par exemple pour le traitement biologique des effluents de papeterie ou de l’agroalimentaire pour le Météor, pharmacie, cosmétologie, pétrochimie, conserverie pour l’Ultrafor ; la culture mixte apporte une stabilité des processus biologiques, une excellente résistance aux variations et à-coups de charge tandis que le BRM permet l’obtention d’une excellente séparation de la biomasse et de l’eau traitée.

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Figure 38. Bioréacteur à Membrane Organique Ultrafor

L’option technologique de la véritable barrière physique que constitue la membrane garantit en outre l’absence de départ de boues vers le milieu récepteur pour un parfait respect de l’environnement.

Les procédés membranaires sont modulaires et permettent une adaptation aisée à une éventuelle augmentation de la production par l’adjonction de membranes. La mise en œuvre de la filtration membranaire, assure une qualité d’eau traitée constante, indépendante de l’aptitude à la décantation des boues. Elle permet de s’affranchir entre autre des dysfonctionnements liés à la prolifération de bactéries filamenteuses fréquente dans un milieu très fortement biodégradable.

Cette technologie autorise le maintien d’un âge de boues élevé, permettant une dégradation poussée de la matière organique et une production réduite de boues en excès stables.

Le couplage de ces deux technologies, en biomasse fixée et en biomasse libre fonctionnant en faible charge, est complémentaire pour d’une part améliorer la qualité de l’eau traitée du fait du développement d’une biomasse fixée spécifique qui nécessite des temps de résidence important et qui s’active sur la pollution difficilement biodégradable et d’autre part apporte une amélioration du débit de filtration des membranes du fait de la concentration réduite et de la qualité de la biomasse libre dans le réacteur.

La réduction de la DCO soluble résiduelle est aussi un facteur favorable pour l’augmentation du débit de perméat.

Le Météor concentre la biomasse fixée et la séparation par membrane concentre la biomasse libre, autorisant de fortes charges volumiques, tout en maintenant de faibles charges massiques, générant ainsi un système plus compact que les filières conventionnelles.

Cette technique de couplage fonctionne à faible charge (kgDBO5/kgMES.jour) avec une diminution de 20 % à 30 % du volume du réacteur biologique.

Sans diminution du volume du réacteur c’est la surface membranaire qui peut être réduite de 20 à 30 %.

robustesse et fiabilité d'utilisation

  • Stable sous d'importantes variations de charge
  • Tolérant aux perturbations
  • Rétablissement très rapide après des perturbations majeures
  • Excellente qualité d’eau traitée pour des normes de rejet sévére , dans certains cas permet de s’affranchir du traitement tertiaire
  • Technologie adaptée pour les effluents de l’agroalimentaire, de la pharmacie, chimie, pétrochimie, papeterie… et pour les eaux résiduaires urbaines.