Le procédé à boues activées est un procédé de traitement des eaux usées et des eaux résiduaires communément appelées effluents utilisant des bactéries (pour dégrader les matières organiques biodégradables) et de l’air (oxygène pour la respiration).
Les boues activées désignent un mélange de micro-organismes et de matières en suspension. La culture bactérienne est cultivée dans le processus de traitement pour décomposer la matière organique en dioxyde de carbone, eau et autres composés inorganiques. Le processus typique de boues activées a les composants de base suivants :
1) Clarificateur primaire pour séparer les solides entraînés avec les eaux usées/effluents
2) Un réacteur dans lequel les micro-organismes sont maintenus en suspension, aérés et en contact avec les déchets qu’ils traitent
3) séparation liquide-solide ; et
4) un système de recyclage des boues pour renvoyer les boues activées au début du processus.
Il existe de nombreuses variantes de procédés à boues activées, y compris des variations dans la méthode d’aération et la manière dont les boues sont renvoyées au processus.
Le procédé à boues activées offre une élimination efficace de la DBO, de la DCO et des nutriments lorsqu’il est conçu de manière professionnelle et exploité correctement. Le processus lui-même est flexible et de nombreuses modifications peuvent être adaptées pour répondre à des exigences spécifiques (par exemple pour l’élimination de l’azote).
C’est un mélange complexe de microbiologie et de biochimie impliquant de nombreuses sortes de microbes. Dans l’usine de boues activées (ASP), les bactéries sécrètent des substances collantes qui enrobent les minuscules particules transportées par les eaux usées. Les particules se collent les unes aux autres pour former des flocons de matière gélatineuse, créant ainsi un support sur lequel et dans lequel les microbes existent. C’est la boue activée de couleur marron chocolat. Les boues activées sont aérées pour dissoudre l’oxygène qui permet à la matière organique (DBO) d’être utilisée par les bactéries. La matière organique, ou nourriture, se colle à la boue activée. L’oxygène dissous dans l’eau permet aux bactéries d’utiliser la nourriture (DBO) et de transformer l’ammoniac en nitrate. Le réservoir doit être assez grand pour permettre un temps de contact suffisant (temps de rétention) entre les eaux usées et les boues activées pour que tous les changements chimiques aient lieu.
Les boues activées de retour (RAS)
Lorsque les boues activées arrivent à la fin du processus, elles sont encore une biomasse très active mais sont maintenant mélangées à l’effluent purifié. Elle est transférée dans des cuves de décantation (clarificateurs secondaires) pour permettre la séparation avec l’effluent purifié qui peut être déversé dans la rivière ou dans une forme de traitement tertiaire. La biomasse décantée, appelée boue activée de retour (RAS), est ensuite renvoyée au début du processus d’aération où elle absorbe les eaux usées fraîches pour relancer le processus. Cela permet au processus de fonctionner comme un cycle continu.
Boues activées excédentaires (SAS)
Comme les BAR se mélangeant aux eaux usées fraîches produiront une croissance progressive des boues activées présentes, il est nécessaire de gaspiller une certaine quantité chaque jour. Ce surplus de boues activées (SAS) est gaspillé en retirant continuellement une partie des RAS pour l’élimination des boues.
Un organigramme typique est donné ci-dessous décrivant tous les composants du processus des boues activées
Méthodes d’aération :
Aération par diffusion : La liqueur d’égout est écoulée dans des réservoirs profonds avec des systèmes d’aération à grille de diffusion qui sont fixés au sol. L’air est pompé à travers les blocs et le rideau de bulles formé permet à la fois d’oxygéner la liqueur et de fournir l’action de mélange nécessaire. Lorsque la capacité est limitée ou que les eaux usées sont exceptionnellement fortes ou difficiles à traiter, l’oxygène peut être utilisé à la place de l’air. Généralement, l’air est généré par un certain type de souffleur ou de compresseur.
Aérateurs de surface : Tubes montés verticalement d’un diamètre pouvant atteindre 1 mètre, s’étendant de juste au-dessus de la base d’un réservoir profond en béton jusqu’à juste en dessous de la surface de la liqueur d’égout. Un puits typique peut avoir une hauteur de 10 mètres. À l’extrémité de la surface, le tube a la forme d’un cône avec des ailettes hélicoïdales fixées sur la surface intérieure. Lorsque le tube est mis en rotation, les ailettes font tourner la liqueur vers le haut et hors des cônes, aspirant la nouvelle liqueur d’égout à la base du réservoir. Dans de nombreux ouvrages, chaque cône est situé dans une cellule séparée qui peut être isolée des autres cellules si nécessaire pour la maintenance. Certains ouvrages peuvent avoir deux cônes par cellule et certains grands ouvrages peuvent avoir 4 cônes par cellule.
Les considérations générales comprennent : les caractéristiques des eaux usées, les conditions environnementales locales (y compris la température), la présence éventuelle de substances toxiques ou d’autres substances inhibitrices (le processus recevra-t-il des effluents industriels ou des boues de fosses septiques, par exemple), les exigences en matière de transfert d’oxygène et la cinétique de la réaction (temps de rétention dans le système, lié à la qualité et à la quantité des eaux usées reçues, aux exigences en matière d’effluents, aux exigences en matière de traitement des boues et aux autres facteurs énumérés ci-dessus).