Système de traitement des eaux usées Mbr

Le bioréacteur à membrane MBR (MBR) est une méthode efficace de traitement des eaux usées qui combine la technologie de séparation membranaire et la technologie de traitement biologique. Son principe de fonctionnement repose principalement sur les points suivants :

Technologie de séparation membranaire : La membrane MBR, utilisant l’ultrafiltration ou la microfiltration, remplace le bassin de sédimentation secondaire et l’unité de filtration conventionnelle des procédés traditionnels de traitement des eaux usées. Cette technologie permet de retenir efficacement les boues activées et les matières organiques macromoléculaires, assurant ainsi la séparation solide-liquide.

Technologie de traitement biologique : le procédé MBR utilise un système de séparation membranaire pour retenir les boues activées et la matière organique macromoléculaire dans le réacteur biochimique, éliminant ainsi le besoin d’un bassin de sédimentation secondaire. Il en résulte une concentration en boues activées considérablement accrue, un contrôle indépendant du temps de rétention hydraulique (TRH) et du temps de rétention des boues (TRB), ainsi qu’une dégradation continue des substances réfractaires au sein du réacteur.

Séparation solide-liquide à haute efficacité : La capacité de séparation solide-liquide à haute efficacité du bioréacteur à membrane MBR permet d’obtenir une eau de bonne qualité après traitement, avec des matières en suspension et une turbidité proches de zéro, et de piéger les polluants biologiques tels que E. coli. La qualité de l’effluent après traitement est nettement supérieure à celle obtenue par les procédés de traitement des eaux usées traditionnels, ce qui en fait une technologie de recyclage des ressources en eaux usées efficace et économique.

Optimisation du traitement : Le procédé MBR renforce considérablement le fonctionnement du bioréacteur grâce à la technologie de séparation membranaire et constitue l’une des technologies de traitement des eaux usées les plus prometteuses par rapport aux méthodes biologiques traditionnelles. Il présente des avantages indéniables tels qu’un taux d’élimination élevé des polluants, une forte résistance au gonflement des boues et une qualité d’effluent stable et fiable.

Un système de bioréacteur à membrane (MBR) est généralement composé des parties suivantes :

1. Puits d'arrivée d'eau : ce puits est équipé d'un orifice de trop-plein et d'une vanne d'arrivée d'eau. En cas de dépassement du débit du système ou de dysfonctionnement de la station d'épuration, la vanne d'arrivée d'eau se ferme et les eaux usées sont directement rejetées dans la rivière ou le réseau d'égouts municipal voisin par l'orifice de trop-plein.

2. Grille : les eaux usées contiennent souvent beaucoup de débris. Afin d'assurer le fonctionnement normal du bioréacteur à membrane, il est nécessaire d'intercepter tous types de fibres, scories, déchets de papier et autres débris à l'extérieur du système. Il est donc nécessaire de placer la grille en amont du système et de la nettoyer régulièrement.

3. Bassin de régulation : La quantité et la qualité des eaux usées collectées varient dans le temps. Afin de garantir le bon fonctionnement du système de traitement suivant et de réduire sa charge, il est nécessaire d'ajuster ces paramètres. C'est pourquoi le bassin de régulation est prévu en amont du système de traitement biologique. Ce bassin doit être nettoyé régulièrement des sédiments. Le bassin de régulation est généralement conçu pour permettre le débordement, assurant ainsi le bon fonctionnement du système même en cas de surcharge.

4. Collecteur de cheveux : Dans le système de traitement de l'eau, étant donné que les eaux usées de bain collectées contiennent une petite quantité de cheveux, de fibres et d'autres débris fins que la grille ne peut pas complètement intercepter, cela provoque un blocage de la pompe et du réacteur MBR, réduisant ainsi l'efficacité du traitement, c'est pourquoi le bioréacteur à membrane produit par notre société a été équipé d'un collecteur de cheveux.

5. Bassin de réaction MBR : La dégradation des polluants organiques et la séparation des boues et de l’eau sont réalisées dans le bassin de réaction MBR. Élément central du système de traitement, ce bassin comprend les colonies microbiennes, les membranes, le système de collecte des eaux, le système d’évacuation des effluents et le système d’aération.

6. Dispositif de désinfection : Conformément aux exigences de l'eau, le système MBR produit par notre société est conçu avec un dispositif de désinfection qui peut contrôler automatiquement le dosage.

Les membranes utilisées dans les bioréacteurs à membrane (MBR) sont principalement divisées en types suivants, chacun présentant des caractéristiques uniques :

Membrane à fibres creuses :

Forme physique : La membrane à fibres creuses est une structure en faisceau, composée de milliers de petites fibres creuses ; l'intérieur de la fibre constitue le canal du liquide, l'extérieur est constitué des eaux usées à traiter.

Caractéristiques : Haute densité surfacique : la surface de la membrane est importante par unité de volume, ce qui rend l’équipement compact et peu encombrant. Nettoyage aisé par aération : la surface du film peut être nettoyée directement par aération, ce qui contribue à réduire l’encrassement de la membrane.

Facile à installer et à remplacer : conception modulaire pour une maintenance et des mises à niveau faciles.

La distribution de la taille des pores est uniforme : l'effet de séparation est bon et le taux de rétention des matières en suspension et des micro-organismes est élevé.

Classification : comprenant les films rideaux et les films plats ; les films rideaux sont souvent utilisés pour les MBR immergés, les films plats conviennent aux MBR externes.

Film plat :

Forme physique : Le diaphragme est fixé sur le support, et les deux côtés sont respectivement les eaux usées à traiter et le liquide perméant.

Caractéristiques:

Structure stable : diaphragme lisse, haute résistance mécanique, difficile à déformer, forte capacité de compression.

Bon effet nettoyant : La surface est facile à nettoyer et les polluants peuvent être efficacement éliminés par nettoyage chimique et frottement physique.

Résistance à l'usure : En fonctionnement prolongé, l'usure de la surface du film est faible et sa durée de vie est relativement longue.

Adapté à la séparation solide-liquide : l'effet d'interception des matières en suspension contenant de grosses particules est particulièrement excellent.

Adapté aux projets de grande envergure : Sa conception modulaire facilite l'extension et convient aux grandes stations d'épuration.

Film tubulaire :

Forme physique : Le matériau de la membrane est enroulé autour du corps de support tubulaire, et les eaux usées circulent dans le tube et pénètrent à travers le liquide depuis la paroi du tube.

Caractéristiques:

Forte capacité anti-pollution : la conception du canal d’écoulement interne facilite la formation de turbulences et réduit le dépôt de polluants sur la surface de la membrane.

Bonne capacité d'auto-nettoyage : le flux de liquide à grande vitesse dans le tube contribue à laver la surface de la membrane et à réduire sa pollution.

Adaptation aux eaux usées à forte teneur en matières en suspension : une forte concentration de matières en suspension et de matières fibreuses offre une meilleure capacité de traitement.

Maintenance aisée : lorsqu'un composant de la membrane est endommagé, il peut être remplacé séparément, sans affecter le fonctionnement global du système.

Le rôle du système MBR dans le traitement des eaux usées se manifeste principalement sous les aspects suivants :

Séparation solide-liquide efficace. Le bioréacteur à membrane (MBR) utilise la membrane pour obtenir une séparation solide-liquide efficace, améliorant considérablement la qualité de l'effluent, avec des matières en suspension et une turbidité quasi nulles, et éliminant significativement les bactéries et les virus.

Concentration microbienne élevée. Le bioréacteur à membrane (MBR) permet de maintenir une concentration élevée de boues activées et d'augmenter la charge organique du traitement biologique, réduisant ainsi l'emprise au sol de la station d'épuration.

Réduire les boues excédentaires. Grâce à l'effet d'interception du bioréacteur à membrane (MBR), la production de boues résiduelles peut être réduite et le coût du traitement des boues peut être diminué. 34

Élimination efficace de l'azote ammoniacal. Le système MBR peut piéger les micro-organismes à cycle de vie long, tels que les bactéries nitrifiantes, afin de dégrader efficacement l'azote ammoniacal dans l'eau.

Gain de place et réduction de la consommation d'énergie : grâce à une séparation solide-liquide efficace et à un bioenrichissement, le système MBR réduit considérablement le temps de séjour hydraulique de l'unité de traitement, l'encombrement du bioréacteur et la consommation d'énergie de l'unité de traitement, grâce à la haute efficacité de la membrane.

Améliorer la qualité de l'eau. Les systèmes MBR produisent un effluent de haute qualité qui répond à des normes de rejet plus strictes ou à des exigences de réutilisation.

En résumé, le bioréacteur à membrane MBR joue un rôle important dans le traitement des eaux usées, notamment grâce à une séparation solide-liquide efficace, une augmentation de la concentration microbienne, une réduction des boues résiduelles, une élimination efficace de l'azote ammoniacal, un gain d'espace et une réduction de la consommation d'énergie. Il s'agit d'une technologie de valorisation des eaux usées efficace et économique.

À la fin des années 1990, le bioréacteur à membrane (MBR) est entré dans sa phase d'application pratique. De nos jours, les bioréacteurs à membrane (MBR) sont largement utilisés dans les domaines suivants :

1. Traitement des eaux usées urbaines et réutilisation de l'eau dans les bâtiments

En 1967, une entreprise américaine a construit une station d'épuration utilisant le procédé MBR, traitant 14 m³/jour d'eaux usées. En 1977, un système de réutilisation des eaux usées a été mis en service dans un immeuble de grande hauteur au Japon. Au milieu des années 1990, 39 stations de ce type étaient en exploitation au Japon, avec une capacité de traitement allant jusqu'à 500 m³/jour, et plus de 100 immeubles de grande hauteur utilisaient le procédé MBR pour rejeter leurs eaux usées dans les cours d'eau.

2. Traitement des eaux usées industrielles

Depuis les années 1990, les domaines d'application du traitement par bioréacteur à membrane (MBR) continuent de s'étendre. Outre la réutilisation de l'eau et le traitement des eaux usées fécales, l'application du MBR au traitement des eaux usées industrielles a également suscité un vif intérêt, notamment pour le traitement des eaux usées de l'industrie alimentaire, des eaux usées issues de la transformation des produits aquatiques, de l'aquaculture, de la production de cosmétiques, des colorants et des produits pétrochimiques, avec de bons résultats.

3. Purification de l'eau potable micropolluée

L'utilisation généralisée d'engrais azotés et d'insecticides en agriculture a entraîné une pollution plus ou moins importante des eaux potables. Au milieu des années 1990, l'entreprise a mis au point le procédé MBR, qui permet simultanément l'élimination biologique de l'azote, l'adsorption des insecticides et la réduction de la turbidité. La concentration d'azote dans l'effluent est inférieure à 0,1 mg NO₂/L et celle des pesticides inférieure à 0,02 µg/L.

4. Traitement des eaux usées fécales

La teneur en matières organiques des eaux usées fécales est très élevée. La méthode traditionnelle de dénitrification exige une forte concentration de boues et la séparation solide-liquide est instable, ce qui nuit à l'efficacité du traitement tertiaire. L'apparition des bioréacteurs à membrane (MBR) résout efficacement ce problème et permet de traiter directement les eaux usées fécales sans dilution.

5. Traitement des lixiviats de décharge/d'engrais

Les lixiviats de décharge/compost contiennent de fortes concentrations de polluants, et leur qualité et leur quantité varient selon les conditions climatiques et d'exploitation. La technologie MBR était utilisée dans de nombreuses stations d'épuration avant 1994. Grâce à la combinaison des technologies MBR et d'osmose inverse (OI), il est possible d'éliminer non seulement les matières en suspension (MES), les matières organiques et l'azote, mais aussi efficacement les sels et les métaux lourds. Le MBR utilise un mélange naturel de bactéries pour décomposer les hydrocarbures et les composés chlorés présents dans le lixiviat et traite les contaminants à des concentrations 50 à 100 fois supérieures à celles des stations d'épuration conventionnelles. Cette efficacité est due à la capacité du MBR à retenir des bactéries très performantes et à atteindre une concentration bactérienne de 5 000 g/m². Lors d'un essai pilote sur le terrain, la demande chimique en oxygène (DCO) du liquide à l'entrée variait de plusieurs centaines à 40 000 mg/L, et le taux d'élimination des polluants dépassait 90 %.

Principaux domaines et orientations d'application

A. Modernisation des stations d'épuration urbaines existantes, en particulier des stations de traitement d'eau dont la qualité des effluents est difficile à respecter ou dont le débit de traitement augmente considérablement et dont la superficie ne peut être étendue.

B. Zones résidentielles sans système de réseau de drainage, telles que les zones résidentielles, les stations touristiques, les sites pittoresques, etc.

C. Les zones ou lieux ayant des besoins de réutilisation des eaux usées, tels que les hôtels, les stations de lavage de voitures, les avions de passagers, les toilettes mobiles, etc., tirent pleinement parti des caractéristiques du MBR, telles que la petite surface au sol, l'équipement compact, le contrôle automatique, la flexibilité et la commodité.

D. Traitement des eaux usées industrielles à forte concentration, toxiques et difficiles à dégrader. Les industries du papier, du sucre, de l'alcool, du cuir, des acides gras synthétiques et autres produisent souvent des polluants ponctuels. Le bioréacteur à membrane (MBR) permet de traiter efficacement ces eaux usées qui ne répondent pas aux normes des procédés de traitement conventionnels et de les réutiliser.

E. Traitement et réutilisation du lixiviat de décharge.

F. Application aux petites stations d'épuration. Les caractéristiques de la technologie membranaire sont particulièrement adaptées au traitement des eaux usées à petite échelle.

Le bioréacteur à membrane (MBR) s'est imposé comme une technologie émergente pour le traitement et la réutilisation des eaux usées grâce à la qualité d'eau propre, claire et stable qu'il produit. Face aux normes environnementales de plus en plus strictes en matière de qualité de l'eau, le MBR a démontré un fort potentiel de développement et deviendra à terme une alternative sérieuse aux technologies de traitement des eaux usées traditionnelles.