lits bactériens

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caractéristiques principales

Les lits bactériens, appelés également lits ou filtres à ruissellement ont été utilisés pour le traitement bio­logique des eaux usées urbaines et industrielles depuis plus de 100 ans.

Comme décrit dans la section sur les cultures fixées, les lits bactériens sont des réacteurs biologiques à cultures fixées, non immergées, utilisant un matériau de contact traditionnel (pouzzolane, cailloux) ou plastique sur lequel l’eau à traiter est distribuée en continu.

Les lits bactériens à remplissage traditionnel, en raison des inconvénients cités au chapitre processus élémentaires du génie biologique en traitement de l'eau, ont pratique­ment été abandonnés aujourd’hui au profit des lits à remplissage plastique ou d’autres procédés biologi­ques.

Les lits bactériens plastiques sont construits sous forme circulaire, octogonale ou rectangulaire avec des hauteurs variant de 4 à 6 m. Le matériau est supporté soit par un caillebotis, soit par un système de poutres conçu de sorte à éviter le colmatage et à favoriser la circulation d’air. Le liquide collecté sous le filtre est, sauf schémas particuliers, envoyé dans un décanteur secondaire pour y séparer les boues produites.

Une fraction du liquide collecté sous le filtre ou de l’effluent décanté est recyclée en tête du lit bactérien pour diluer l’eau à traiter et assurer un « mouillage » suffisant du biofilm.

applications et performances

Compte tenu de la sensibilité du procédé au colmatage, le traitement par lits bactériens s’utilise de préfé­rence après un tamisage 6 mm et une décantation primaire ou après un tamisage fin seul (maille inférieure à 3 mm). Les applications poten­tielles des lits bactériens concernent l’élimination de la seule pollution carbonée, l’élimination combinée de la DBO et la nitrification et la nitrification tertiaire après traitement secondaire.

élimination de la DBO

Les surfaces spécifiques des supports plastiques étant très variables, il est préférable d’utiliser comme référence la charge surfacique (en kg DBO · j–1 · m–2 de surface développée) plutôt que la charge volumique (kg DBO · j–1 · m–3). Ce critère permet une meilleure appréciation des performances du procédé.

On trouvera en figure 28 une estimation du rendement d’élimination de la DBO en fonction de la charge surfacique appliquée. Avec une eau résiduaire urbaine décantée primaire typique, une charge surfacique de l’ordre de 5 g DBO · j–1 · m–2 permet d’obtenir un rejet à moins de 30 mg · L–1 de DBO.

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Figure 28. Rendement en DBO en fonction de la charge surfacique (à 15 °C)

nitrification

Il est possible, en principe, de réaliser une élimination de la DBO et une nitrification partielle en un seul étage de traitement. Toutefois, en raison de l’influence de la charge en DBO, il est souvent préférable d’uti­liser deux étages en série (figure 29).

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Figure 29. Rendement de nitrification en fonction de la charge surfacique en DBO (à 15 °C)

Dans ces conditions, l’utilisation d’un lit bactérien en nitrification tertiaire permet d’obtenir des rende­ments de 80 % sur l’élimination de l’azote ammoniacal, pour une charge surfacique de l’ordre de 1 à 1,5 g N-NH4 · j–1 · m–2 de surface développée.

On notera en conclusion que, sous une simplicité apparente, les lits bactériens sont en réalité des systè­mes très complexes en termes de cinétiques biologiques et d’hydrodynamique interne. Leur dimensionne­ment ne peut donc être fondé que sur des formulations empiriques, issues d’études pilotes et de résultats d’installations.

pour aller plus loin :