Technologie MBBR pour station d'épuration

MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) est une technologie de traitement biologique des eaux usées qui combine les avantages des procédés traditionnels à boues activées avec les procédés à biofilm. Son application dans les stations d’épuration des eaux usées municipales et industrielles s’est développée rapidement au cours des 20 dernières années. Son concept principal est d'ajouter un support en plastique d'une densité de ≈1 g cm⁻³ à un réservoir d'aération (ou un réservoir anoxique/anaérobie), permettant aux micro-organismes de développer un biofilm sur la surface du support. Le support roule librement avec le débit d'eau et les bulles d'air, éliminant ainsi le besoin de lavage à contre-courant et réduisant le colmatage. Étant donné que la biomasse est principalement fixée sur le support, le système conserve les caractéristiques de suspension de liqueur mixte des boues activées tout en atteignant la concentration élevée de biomasse des processus à membrane fixe, ce qui se traduit par un faible encombrement, une résistance aux chocs et un démarrage rapide-.

 

 

*Porteur biologique :K1, K3, Bio-Portz, Bio-Chip M, etc. disponibles dans le commerce, avec une surface spécifique de 350 à 650 m² m⁻³, principalement constitués de HDPE/PP, avec un taux de remplissage généralement de 30 à 70 % (fraction volumique).

Structure du réservoir :Peut être nouvellement construit, ou les réservoirs de décantation primaires, les réservoirs d'aération ou les réservoirs de boues existants peuvent être modifiés ; profondeur de l'eau 3 à 8 m.

Aération/Agitation :Des aérateurs à bulles grossières-moyennes sont utilisés dans la zone aérobie pour fournir de l'oxygène et fluidiser le support ; des agitateurs mécaniques submersibles ou à entrée latérale-sont utilisés dans la zone anoxique/anaérobie.

Après-séparation :Les bassins de décantation secondaires, la flottation à air dissous ou les filtres sont tous acceptables ; parce que le SS de l'effluent est légèrement supérieur à celui du MBR, une filtration sur sable ou sur tissu est souvent ajoutée si<10 mg L⁻¹ is required.

 

 

Taux d'élimination de la DBO₅ supérieur ou égal à 90 %, effluent < 10 mg L⁻¹

Taux d'élimination de la DCO 80 à 92 %, effluents 60 à 120 mg L⁻¹

Taux d'élimination de NH₄-N 90 à 99 %, effluent < 5 mg L⁻¹ (OD > 2 mg L⁻¹, HRT 2 à 4 h)

Suppression du TN : MBBR pré-anaérobie + MBBR aérobie, TN < 10–15 mg L⁻¹, aucune source de carbone externe requise (C/N > 4)

HRT total 1,5 à 4 h (étape aérobie seulement 1 à 2 h), production de boues 0,15 à 0,25 kg VSS kg⁻¹ DBO, 20 à 30 % inférieure à CAS
Épaisseur du biofilm contrôlée entre 50 et 150 mm µm ; une épaisseur excessive entraînera le détachement de la couche interne en raison d'un manque d'oxygène, qui se « détache » et se renouvelle automatiquement.

 

 

* Charge élevée, faible encombrement :Concentration effective de biomasse 8 à 15 g L⁻¹, l'empreinte représente 30 à 50 % des processus traditionnels.

* Résistance aux chocs et récupération rapide :Le temps de rétention du biofilm est de 20 à 60 jours, offrant une forte protection contre les changements soudains de toxines, de pH, de salinité et de débit ; le système récupère dans les 24 heures après un choc salin en laboratoire (15 g L⁻¹ NaCl).

* Modulaire et facilement extensible :Les supports peuvent être ajoutés par lots, ce qui permet de mettre à niveau le CAS vers l'IFAS (boue activée à film fixe intégré) ou vers un MBBR pur sans interrompre le débit d'eau.

* Démarrage rapide- :Les nouvelles unités peuvent atteindre leur pleine capacité en 1 à 2 semaines ; l'expansion et la modification ne nécessitent que quelques jours d'introduction du transporteur.

* Opération simple :Aucune exigence de retour de boues ; le biofilm se détache naturellement, ce qui entraîne une faible charge du bassin de décantation secondaire ; les aérateurs sont moins sujets au colmatage et nécessitent un entretien minimal.

* Consommation d'énergie inférieure à celle du MBR :Seulement 0,5 à 1 kWh de plus pour l'aération et l'élimination des kg⁻¹ N, sans consommation d'énergie d'aspiration par membrane ; 30 à 50 % d'économie d'énergie par rapport au MBR.

 

 

* SS à effluents élevés :Une filtration ultérieure ou l'ajout d'un floculant est nécessaire pour réduire les MES à<10 mg L⁻¹. For applications with high reuse requirements, sand filtration/MF is necessary.

* Perte du transporteur :Des écrans fins (inférieurs ou égaux à 6 mm) ou des plaques perforées sont nécessaires pour l'interception ; les calculs hydrauliques doivent être renforcés lors de changements brusques de débit d’eau.

* L'élimination simultanée de l'azote et du phosphore nécessite des processus par étapes :Élimination pré-anoxique + aérobie + post-anoxique + chimique du phosphore, ce qui entraîne un processus plus long que le CAS ; cependant, cela nécessite encore moins de terres.

* Les eaux usées industrielles nécessitent une acclimatation :Les eaux usées récalcitrantes, à haute-huile ou à haute-température nécessitent la formation progressive d'un biofilm, avec l'ajout d'agents microbiens spécifiques si nécessaire.

* Expérience opérationnelle limitée :Une formation est nécessaire sur la gestion des supports (réapprovisionnement, remplacement, prévention des incendies) et le contrôle de l'épaisseur du biofilm.

 

 

*Municipales :Lillehammer, Norvège, 55 000 m³ d⁻¹, initialement surchargé en CAS (Clean Air Supply), après ajout du transporteur K1, NH₄-N < 1 mg L⁻¹, aucun volume de réservoir supplémentaire requis.

* Industriel :15 000 m³/j⁻¹ d'eaux usées d'usines de papier du Shandong, Chine, DCO 1800→150 mg L⁻¹, A/O MBBR + flottation à air, économisant 40 % de surface au sol.

*Conteneurisé :Modules MBBRPAC™ 50–330 m³/j⁻¹, DBO < 15 mg L⁻¹, TSS < 15 mg L⁻¹, installation sur-site réalisée en 3 jours.

 

 

1. Chargement :Organique 0,3 à 1,2 kg de DBO m³j ; Nitrification 0,15–0,4 kg NH₄-N m³ d ; Dénitrification 0,3–0,8 kg NO₃-N m³ d.

2. Taux de remplissage :40 à 60 % en zone aérobie, 50 à 70 % en zone anoxique ; un remplissage excessif entravera la fluidisation.

3. FAIRE :2 à 4 mg L⁻¹ dans la zone aérobie ; < 0,3 mg L⁻¹ en zone anoxique, assurant une puissance d'agitation de 8 à 12 W m⁻³.

4. Écran :Un tamis en coin de 0,5 à 1 mm est installé dans la zone d'effluent pour éviter la perte de porteurs.

5. Bassin de décantation secondaire :Charge de surface inférieure ou égale à 0,8 m³ m⁻² h, charge de solides inférieure ou égale à 120 kg SS m⁻² d ; ou utilisez plutôt la flottation par air.

6. Durée de vie :Transporteur 10 à 15 ans, aérateur 5 à 8 ans ; Un réapprovisionnement de 5 % du transporteur est requis tous les 3 à 5 ans.

 

Conclusion:Avec ses principaux arguments de vente « faible encombrement, capacité de charge élevée, résistance aux chocs et expansion facile », le MBBR est devenu l'une des technologies de traitement biologique préférées pour les nouvelles usines de traitement des eaux usées, les mises à niveau et les extensions d'usines existantes et le traitement des eaux usées industrielles très difficiles. Avec les bonnes unités de post-séparation et de filtration, il peut atteindre de manière stable une qualité d'eau de surface de classe A ou même de classe IV selon la « Norme de rejet de polluants des usines de traitement des eaux usées urbaines » tout en consommant beaucoup moins d'énergie que le MBR. Il est particulièrement adapté aux projets avec un terrain limité, de grandes fluctuations du volume d'eau ou ceux nécessitant une mise en service rapide.

 

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