Technologies

Certains polluants de l’eau sont exceptionnellement fins et le mécanisme d’agglomération peut être difficile en raison des effets électriques à maîtriser. De plus, le processus peut être rendu encore plus difficile si la quantité de matières solides à retirer est faible.

La coagulation-floculation est le processus qui permet de créer les conditions adéquates pour que ces particules puissent s’agglomérer pour former des flocs qui décanteront facilement, produisant ainsi de l’eau traitée de bonne qualité.

Le processus de coagulation-floculation permet, en mélangeant les sels de fer ou d’aluminium et l’hydroxyde de calcium, de provoquer une rupture de la stabilité des colloïdes formant des flocs.

 

 AVANTAGES

• Efficace en prétraitement, réduit la teneur en matières organiques pour leur traitement biologique postérieur
• Investissement minimum
• Technologie éprouvée

La flottation par air dissous est un processus de séparation des particules solides (solides en suspension), liquides (huiles et graisses), et de concentration de boues. Elle consiste à réunir les particules entrant dans le flottateur dans de petites bulles d’air afin que ces dernières forment un ensemble de densité plus faible que celle de l’eau et qu’elles flottent. On réussit ainsi à séparer de l’eau les particules de plus forte densité que celle-ci. Quand la flottation par air dissous est précédée d’un traitement de coagulation-floculation, le rendement de séparation des matières solides en suspension est beaucoup plus grand, l’élimination pouvant arriver sans problème à un taux de 95%, ce qui suppose en plus une réduction de la DBO de l’ordre d’au moins 40%, suivant le type de résidus.

WES propose cette technologie en prétraitement des eaux résiduelles et industrielles ayant une teneur élevée en graisses et matières organiques (industrie laitière, purins de porcs, abattoirs, industries du papier, du bois et piscicultures, entre autres).

 AVANTAGES

• Réduction de la teneur en matières organiques pour un traitement biologique postérieur
• Moindre consommation en polymères
• Fonctionnement facile
• Petites installations comparées aux bassins de sédimentation

Dans les techniques de cultures libres, le développement d’une culture bactérienne est provoqué à l’intérieur de l’effluent à traiter, sous forme de flocs dispersés dans un bassin, lagune ou réacteur. Le bassin est brassé/aéré pour conserver les cultures en suspension, favoriser la diffusion homogène de l’oxygène nécessaire aux bactéries pour produire de l’énergie et pour se reproduire.

 LAGUNAGE AÉRÉ

Cette technologie nécessite une grande surface disponible (dimension du bassin), ce qui permet d’obtenir un flux ou un temps de rétention lent (qui favorise la biomasse présente), de produire les sels minéraux pour les matières organiques ainsi qu’un volume réduit de boues s’accumulant au fond du réacteur ou lagune. La première vidange de ces boues est réalisée après 7-10 ans de fonctionnement de ce système.

Il s’agit d’une solution adaptée aux eaux usées domestiques, entre 400 et 5000 habitants.

 AVANTAGES

• Oxygénation optimisée, degré de transfert en O2 maximal
• Faible production de boues
• Entretien et exploitation au coût peu élevé
• Faible consommation énergétique

 Filtres Plantés de Roseaux

Les filtres plantés de roseaux permettent de traiter principalement les eaux usées domestiques grâce au principe de phytoremédiation (végétale). L’épuration aérobique des eaux usées est effectuée principalement par la biomasse micro-organique présente dans le substrat à la surface des racines des plantes. De plus, comme les eaux usées passent à travers ce substrat qui sert de filtre, une partie des particules reste piégée dans le lit bactérien et est minéralisée par la biomasse.

Il existe deux types de filtres plantés:

VERTICAUX: il s’agit d’un système de type batch, ou discontinu, où l’eau percole rapidement en générant une forte aération, due aux variations de débit discontinues de l’affluent et des collecteurs.

HORIZONTAUX: système continu où l’eau passe à travers le substrat totalement saturé, ce qui rend le transfert en O2 plus faible.

 AVANTAGES

• Sans odeurs ni vecteurs
• Faible production de boues
• Faible coût d’exploitation et d’entretien
• Intégration optimale dans le paysage

 Boues activées SBR

Les bactéries consomment les matières organiques dissoutes pour se multiplier, ce qui produit des boues facilement décantables, lesquelles seront remises en circulation ou purgées du processus. Le processus SBR (Sequencial Biologic Reactor) permet de reproduire toutes les étapes nécessaires pour l’épuration des eaux dans un seul bassin ou réacteur.

Voici les différentes étapes qui se déroulent dans le réacteur.

Remplissage: l’eau à traiter est envoyée dans le réacteur où des colonies de bactéries sont prêtes à dégrader la pollution organique.

Aération prolongée: une fois l’alimentation terminée, le brassage permet aux bactéries, non seulement de consommer les matières organiques, mais de se multiplier. Le floc bactérien naturel est renforcé.

Décantation: on laisse reposer la biomasse pour qu’elle se dépose au fond du réacteur, ce qui clarifie l’eau.

Vidange de l’eau traitée: l’eau clarifiée est vidée.

Purge de boues: les boues en excès sont extraites. L’autre partie des boues est recirculée dans le réacteur afin de maintenir la biomasse nécessaire pour dégrader les matières organiques présentes dans le volume d’eau usée à traiter suivant.

WES utilise des conteneurs maritimes transformés pour la fabrication de ses SBR, ce qui permet la modularité et un déplacement facile de ces unités. Ces stations compactes sont conçues pour des lieux qui bénéficient de peu d’espace et sont idéales pour les collectivités de 100 à 5000 habitants.

 AVANTAGES

• Système compact
• Installation et mise en marche rapides
• Unités autonomes et modulaires
• Simplicité du fonctionnement
• Intégration dans l’environnement
• Faible niveau sonore
• Sans odeurs
• Réutilisation de l’eau traitée pour l’irrigation

Dans les cultures fixées, on se sert de la capacité qu’ont la plupart des micro-organismes à reproduire des exopolymères qui leur permettent de s’agglomérer, sous forme de biofilm, à des supports variés. Ce biofilm se développe sur toute la surface du support et la production de nouvelles cellules bactériennes le rend plus épais. L’oxygène et les nutriments solubles sont transportés par l’eau à traiter qui diffuse à travers le biofilm. Les bactéries fixées ont en général des niveaux d’activité spécifique supérieurs à ceux des bactéries observées en cultures libres. Pour optimiser une filière de traitement utilisant des cultures fixées, il convient de prétraiter l’effluent par décantation ou, au moins, par un bon tamisage. L’activité d’une culture bactérienne dépend surtout de sa surface d’échange entre substrat et oxygène. Dans les boues activées (cultures libres), cette surface est restreinte en raison de l’état floculé des micro-organismes.

Il existe une série de supports, parmi lesquels:

 Filtres Percolateurs ou Lits Bactériens

Le biofilm est fixé sur des supports inertes très poreux. L’eau à traiter est aspergée tandis qu’un flux d’air circule en continu, du bas vers le haut. Ce procédé requiert des cultures fixées non immergées.

 AVANTAGES

• Supporte une grande variété d’effluents (débit et charge organique)
• Production de boues stables, faciles à décanter

 Biodisques

Cette technique consiste en une série de disques circulaires faiblement espacés et partiellement immergés (généralement 40%) dans l’eau à traiter, et tournant autour d’un axe horizontal. Grâce à la rotation, la biomasse qui se développe sur les disques se trouve alternativement en contact avec l’eau à traiter et l’oxygène de l’air.

 AVANTAGES

• Oxygénation optimisée, degré de transfert en O2 maximal
• Gestion minimale des boues
• Faible coût d’entretien et risque minime de défaillances

 Biofiltres

Lorsque les micro-organismes se fixent sur des supports granulaires de taille effective inférieure à 5 mm, la surface spécifique d’échange est très importante. Ce constat a donné lieu au développement de filtres biologiques où le support granulaire sur lequel se fixent les bactéries est immergé dans l’eau à traiter. L’aération est réalisée par un apport en air à la base du dispositif filtrant. Le support granulaire sert alors également de séparateur.

 AVANTAGES

• Modularité: la biomasse supporte bien des périodes d’inactivité, et la mise en marche est simple après un arrêt
• Supporte une grande variété d’effluents (débit et charge organique)
• Production de boues stables, faciles à décanter
• Fonctionnement par gravité – économise de l’énergie

Dans le cas des cultures fluidisées utilisées en traitement d’eaux résiduelles urbaines, les bactéries sont fixées sur des supports assez fin et/ou assez légers pour être maintenus en suspension dans le réacteur biologique. Ces matériaux-support (Biomedia), de densité voisine de celle de l’eau et de petite taille, sont mis en mouvement et maintenus immergés dans le bassin biologique grâce à un brassage suffisant. Vu leur grande surface, entre 200 et 800 m²/m3, ces matériaux sont capables de supporter une biomasse importante sous forme de biofilm (à l’intérieur du matériau surtout).

Les volumes efficaces du bassin sont par conséquent largement réduits. En tout cas, le maintien des supports dans le réacteur nécessite la présence, à la sortie de celui-ci, de grilles de rétention dont les espacements sont adaptés à la taille du matériau. Pour ce procédé appelé Moving-Bed Biofilm Reactor (MBBR), on doit introduire une grande quantité de matériau-support, lequel doit occuper entre 30% et 60% du volume du réacteur.

Ce type de culture offre une capacité de réponse élevée et une vraie souplesse de traitement grâce à la prolifération massive de bactéries sur les supports. De cette manière, la biomasse répond mieux aux éventuelles variations de charge, de débit ou de température.

Grâce à la structure de ces supports qui offrent une surface substantielle de colonisation, les réacteurs sont deux fois plus petits que ceux qui fonctionnent uniquement en culture libre. Cet avantage permet de pallier aux limites d’espace et de réduire les coûts de travaux.

 AVANTAGES

• Investissement moins important puisque le réacteur peut être plus petit
• Grande capacité d’élimination du nitrogène et du phosphate
• Faible production de boues