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Le procédé MBBR (réacteur à biofilm à lit mobile) est une technologie de traitement biologique efficace présentant les avantages d'un fonctionnement flexible, d'une résistance aux chocs et d'une faible quantité de boues résiduelles. Il a été largement utilisé dans le domaine du traitement des eaux usées. Cependant, l'efficacité de la pose du film au cours de la phase initiale du processus MBBR est lente, ce qui affecte le démarrage rapide et le fonctionnement stable du système. Afin de raccourcir le temps de suspension du film et d'améliorer l'efficacité de la suspension du film, les mesures suivantes peuvent être prises :
Filler est le composant central du processus MBBR. Son matériau, sa forme, sa surface spécifique et d'autres facteurs ont un impact significatif sur l'efficacité de l'accrochage du film. D'une manière générale, le choix de charges contenant des matériaux légers, une résistance élevée, une grande surface spécifique et un indice de vide élevé est plus propice à la fixation et à la croissance de micro-organismes. Les charges MBBR couramment utilisées comprennent les charges en polyéthylène, polypropylène, céramique et autres matériaux.
Les boues inoculées peuvent fournir la flore microbienne initiale du système MBBR et accélérer la formation du biofilm. La source de boues d'inoculation peut être des boues activées, des effluents secondaires, des eaux usées municipales, etc. Le dosage des boues inoculées est généralement de 5 % à 10 % du volume de boues dans le système de traitement des eaux usées.
Les nutriments sont nécessaires à la croissance et à la reproduction des micro-organismes. Au début du processus MBBR, il est nécessaire de garantir que les nutriments (tels que la DCO, le N et le P) présents dans les eaux usées sont suffisants pour répondre aux besoins de croissance des micro-organismes. D’une manière générale, le rapport DCO/N/P est de 100 : 5 : 1.
L'aération peut fournir de l'oxygène dissous aux micro-organismes et favoriser leur métabolisme respiratoire. Au début du processus MBBR, l’intensité de l’aération doit être suffisamment élevée pour faciliter la croissance rapide des micro-organismes aérobies. D'une manière générale, la concentration en oxygène dissous est contrôlée entre 2 et 3 mg/L.
Avant que le biofilm du système MBBR ne soit mature, la quantité d'eau entrée doit être progressivement augmentée pour éviter que les charges d'impact n'affectent l'effet de suspension du film. D’une manière générale, la consommation d’eau ne doit pas être augmentée de plus de 10 % chaque jour.
Surveillez de près les paramètres de fonctionnement du système MBBR, tels que l'OD, le pH, la DCO, etc., et ajustez les conditions de fonctionnement en temps opportun pour garantir un fonctionnement stable du système.
Au début du processus MBBR, des floculants peuvent être ajoutés de manière appropriée pour favoriser la floculation et l’agrégation microbiennes, ce qui est bénéfique à la formation de biofilm.
Il faut un certain temps pour accrocher le film au cours de la phase initiale du processus MBBR, généralement 7 à 15 jours. Par conséquent, la durée de fonctionnement du système doit être prolongée autant que possible pour assurer une formation adéquate de biofilm.
Le remplissage est un élément clé du processus MBBR et ses performances affectent directement l'effet de traitement et l'efficacité opérationnelle du système. Par conséquent, lors de la sélection du produit de remplissage biologique MBBR, les facteurs suivants doivent être pris en compte :
Matériau : Le matériau de la charge biologique MBBR doit avoir une bonne résistance à la corrosion, une résistance au vieillissement, une résistance mécanique élevée, une faible densité et d’autres caractéristiques. Les matériaux de bioremplissage MBBR couramment utilisés comprennent le polyéthylène (PE), PEHD , polypropylène (PP), céramique, fibre de verre, etc.
Forme : La forme de la charge biologique MBBR doit être propice à la fixation et à la croissance des micro-organismes et utiliser pleinement l'espace du réacteur. Les formes de biocharge MBBR couramment utilisées comprennent les formes cylindriques, sphériques, en losange, en nid d'abeille, etc.
Surface spécifique : plus la surface spécifique de la charge biologique MBBR est grande, plus elle peut fournir de zone de fixation microbienne, ce qui est bénéfique pour améliorer l'efficacité du traitement du système. D'une manière générale, la surface spécifique de la charge biologique MBBR ne doit pas être inférieure à 100 m2/m3.
Porosité : La porosité de la charge biologique MBBR doit être modérée, ce qui garantit non seulement la résistance mécanique de la charge, mais offre également suffisamment d'espace pour la croissance des micro-organismes. D'une manière générale, l'indice de vide de la charge biologique MBBR doit être compris entre 50 % et 70 %.
La culture du biofilm est une étape cruciale dans les processus MBBR, visant à établir un biofilm uniforme, dense et hautement actif sur le matériau de remplissage. Deux méthodes principales sont utilisées pour la culture du biofilm : la culture statique et la culture dynamique.
La culture statique implique l'arrêt du flux d'affluent et l'utilisation de techniques d'aération pour favoriser la fixation des micro-organismes des boues inoculées au matériau de remplissage, favorisant ainsi la formation de biofilm. Cette méthode offre plusieurs avantages :
Simplicité : La culture statique est une approche simple, nécessitant des ajustements opérationnels minimes.
Formation initiale efficace de biofilm : L’environnement statique favorise l’attachement microbien et le développement de biofilm.
Convient aux systèmes à petite échelle : La culture statique est bien adaptée aux petits systèmes MBBR en raison de sa facilité de mise en œuvre.
Cependant, la culture statique présente également des limites :
Période de culture prolongée : Le manque de flux d’influence prolonge le processus de culture du biofilm.
Potentiel de limitations en nutriments : Les conditions statiques peuvent restreindre la diffusion des nutriments, entravant potentiellement la croissance microbienne.
Diversité limitée des biofilms : L'environnement statique peut favoriser des communautés microbiennes spécifiques, limitant potentiellement la diversité des biofilms.
La culture dynamique implique un flux d’influence continu tout en maintenant l’aération pour favoriser la croissance du biofilm. Cette méthode offre plusieurs avantages :
Période de culture plus courte : le flux continu accélère le développement du biofilm, réduisant ainsi la durée de culture.
Apport amélioré en nutriments : l'influent continu fournit un apport constant de nutriments, favorisant la croissance microbienne.
Favorise la diversité des biofilms : L'environnement dynamique encourage l'établissement de diverses communautés microbiennes.
Cependant, la culture dynamique présente également des défis :
Complexité opérationnelle accrue : un débit d'affluent continu nécessite une surveillance minutieuse et des ajustements pour maintenir des conditions optimales.
Potentiel de détachement du biofilm : Les forces de cisaillement des fluides introduites par l'écoulement des affluents peuvent provoquer le détachement du biofilm, affectant l'efficacité du traitement.
Ne convient pas à tous les systèmes : La culture dynamique peut ne pas être idéale pour les petits systèmes en raison de la complexité opérationnelle accrue.
L'acclimatation du biofilm est le processus d'adaptation de la communauté microbienne présente sur le biofilm aux caractéristiques spécifiques des eaux usées traitées. Cela implique d’exposer le biofilm à des concentrations d’influent progressivement croissantes et de garantir des conditions environnementales optimales pour les populations microbiennes cibles. Une acclimatation efficace du biofilm est cruciale pour parvenir à un traitement des eaux usées efficace et stable.
Stratégies d’acclimatation au biofilm :
Augmentation progressive de la charge influente : introduire les eaux usées progressivement, permettant au biofilm de s'adapter à la charge polluante croissante.
Équilibrage des nutriments : assurer une disponibilité adéquate des nutriments pour les communautés microbiennes cibles impliquées dans le processus de traitement.
Conditions environnementales optimales : Maintenir des niveaux de pH, de température et d’oxygène dissous appropriés pour soutenir les populations microbiennes souhaitées.
Surveillance et ajustements : surveillez en permanence les performances du biofilm et ajustez le débit d'affluent, le dosage des nutriments et les conditions environnementales si nécessaire.
Les supports de biofilm jouent un rôle central dans les processus MBBR, influençant directement les performances du traitement et l’efficacité opérationnelle. Lors de la sélection des supports de biofilm MBBR, tenez compte des facteurs suivants :
Matériel:
Durabilité : choisissez des supports fabriqués à partir de matériaux résistants à la corrosion et à haute résistance comme le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP) ou la céramique.
Densité : optez pour des supports légers pour minimiser la charge du système et améliorer l'efficacité de l'aération.
Forme:
Surface : Sélectionnez des supports ayant une surface élevée pour maximiser l’attachement microbien et la croissance du biofilm.
Espace vide : Choisissez des supports avec un espace vide approprié pour équilibrer la résistance mécanique et l’espace de croissance microbienne.
Considérations relatives aux performances :
Stabilité du biofilm : veillez à ce que les supports fournissent une surface stable pour la fixation du biofilm et empêchent son détachement dans des conditions opérationnelles.
Caractéristiques hydrauliques : Tenez compte de l'impact du transporteur sur le débit hydraulique et assurez-vous qu'il n'entrave pas l'efficacité du traitement.
Rentabilité : évaluez le rapport coût-performance des différentes options de transporteur en fonction des exigences de traitement et des contraintes budgétaires.
La disponibilité des nutriments joue un rôle central dans la formation de biofilm et la croissance microbienne dans les processus MBBR. Assurer un approvisionnement équilibré en nutriments essentiels (DCO, N, P) est crucial pour favoriser le développement rapide et efficace du biofilm. Voici des stratégies clés pour optimiser les conditions nutritionnelles dans les systèmes MBBR :
Maintenir un rapport DCO/N/P optimal : visez un rapport DCO/N/P de 100:5:1 pour fournir suffisamment de carbone, d'azote et de phosphore pour la croissance microbienne.
Surveiller les concentrations de nutriments : mesurez régulièrement les niveaux de nutriments dans les influents et les effluents pour évaluer la disponibilité des nutriments et les déséquilibres potentiels.
Envisagez une supplémentation en nutriments : complétez les eaux usées avec des nutriments supplémentaires si les concentrations dans les affluents sont insuffisantes.
Utiliser des techniques de cycle des nutriments : utilisez des techniques telles que le recyclage interne du carbone ou la récupération secondaire des nutriments pour optimiser l’utilisation des nutriments.
Adapter la gestion des nutriments aux caractéristiques des eaux usées : Adaptez les stratégies de gestion des nutriments aux eaux usées spécifiques à traiter.
Surveiller l'activité du biofilm et ajuster le dosage des nutriments : évaluez l'utilisation des nutriments en surveillant les indicateurs d'activité du biofilm et ajustez le dosage des nutriments en conséquence.
Envisagez les processus d'élimination des nutriments : Incorporez des processus d'élimination des nutriments comme la dénitrification biologique ou la précipitation chimique du phosphore si les niveaux de nutriments deviennent excessifs.
Utiliser des outils de modélisation des nutriments : utilisez des outils de modélisation des nutriments pour obtenir des informations sur la dynamique des nutriments et optimiser les stratégies de gestion des nutriments.
En mettant en œuvre ces stratégies, les usines de traitement des eaux usées peuvent gérer efficacement les conditions nutritives, favoriser la formation de biofilm, améliorer la croissance microbienne et optimiser les performances de leurs systèmes MBBR, garantissant ainsi un traitement des eaux usées durable et efficace.
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