Traitement anaérobie des eaux usées BIOTIM^®

Waterleau a acheté la société BIOTIM en 2004 est ainsi devenue un des trois plus grands acteurs mondiaux dans le domaine du traitement anaérobie des eaux usées.

Le traitement anaérobie des eaux usées est devenu, ces dernières années, une technologie dont l'importance ne cesse de croître, en particulier pour les eaux usées fortement polluées. Deux avantages principaux du traitement anaérobie des eaux usées justifient son progrès au détriment du traitement aérobie classique à boues activées:

la production de boues  considérablement moins élevée qu'avec le traitement aérobie 
l'économie d'énergie considérable : pas d'aération coûteuse et production de biogaz riche en énergie.

Selon l'échelle du système, le biogaz (> 100 Nm^³/hr) peut être récupéré pour produire de la chaleur ou de l'électricité.

Autres avantages  

exigences plus faibles en matière de nutriments
exigences de superficie moins lourdes en raison des charges volumiques plus élevées
investissements et coûts d'exploitation globaux moins élevés.

Vu les exigences de plus en plus rigoureuses concernant les capacités de suppression de la DCO, de la DBO et des nutriments, un traitement aérobie ultérieur est toutefois souvent requis (voyez aussi le système anaérobie-aérobie LUCAS^®).

Des technologies à membranes de pointe telles que l'ultrafiltration/la microfiltration suivie d'une osmose inverse assurent autrement aussi la conformité aux normes en matière d'émissions.

Fonctionnement

Le traitement anaérobie est basé sur un processus microbiologique, à savoir la fermentation méthanique qui se produit dans un milieu anaérobie. De nombreuses espèces de bactéries doivent coopérer pour transformer la pollution organique dans l'eau en un mélange de méthane (CH₄) et de dioxyde de carbone (CO₂), appelé biogaz. Les bactéries sont généralement présentes sous la forme de flocs de boue ou d'agrégats bactériens.

Ce processus était traditionnellement plus complexe et, par conséquent, plus difficile à contrôler que le processus biologique aérobie utilisé dans l'épuration classique à boues activées des eaux usées. Une meilleure compréhension de la microbiologie des processus anaérobie a conduit au développement fructueux de systèmes nouveaux, pratiques et meilleurs.

 Représentation schématique du parcours de la fermentation méthanique

1. Hydrolyse & acidogénèse

Des substrats polymériques particulaires et solubilisés complexes (par ex. des polysaccharides et des protéines) sont hydrolisés pour former des molécules solubles plus simples (acides aminés et sucres). Ces produits sont ensuite catabolisés par l'effet de microorganismes fermentatifs pour produire principalement des acides gras volatils (AGV), des aldéhydes, des alcools, du dioxyde de carbone et de l'hydrogène.
 

2. Acétogénèse

La majorité des produits de fermentation, à l'exception du H₂, du CO₂, du formiate et de l'acétate, continuent à se dégrader sous l'action des bactéries acétogènes en acétate, H₂ et CO₂ complémentaire. Les bactéries acétogènes croissent en association étroite avec les bactéries méthanogènes.

3. Méthanogénèse

L'étape finale de la digestion anaérobie est réalisée par les bactéries méthanogènes et consiste en la formation de gaz méthane à partir d'acétate, d'hydrogène et de dioxyde de carbone.

 
Les principaux paramètres déterminant l'efficacité du processus anaérobie à boues activées sont:

la température

le rapport DBO/DCO
le temps de rétention des boues
le temps de rétention des boues
le pH

le rapport AGV/DCO

la recirculation partielle des effluents
les nutriments
les composés toxiques

Types de réacteurs anaérobie

Le choix du type de réacteur anaérobie approprié dépend de la composition de l'affluent. Une épuration anaérobie fructueuse des eaux usées n'est possible que si on connaît au préalable les caractéristiques de chaque eau usée particulière et ses problèmes spécifiques.

L'énorme diversité en eaux usées industrielles génère le besoin de disposer de plusieurs techniques d'épuration différentes offrant, chacune, la meilleure solution pour un type particulier d'eau usée. Waterleau offre une gamme complète (quatre types) de principes de conception qui peuvent être appliqués pour le traitement anaérobie des eaux usées.

Ils sont généralement classés dans les catégories suivantes:

1. réacteur contact anaérobie (AC

2. réacteur anaérobie à lit de boues à flux ascendant (UASB)

3. filtre anaérobie (AF)

4. type de réacteurs hybrides (UAC + UACF)

5. réacteur continu parfaitement agité (CSTR)