Bioréacteur à membrane: Principe et méthodes de dimensionnement

 

Le bioréacteur à membrane (BRM)

 


Retour aux "Polluants à éliminer"

Aller aux "Traitements secondaires"


Afin d'éliminer une majeure partie des polluants à la fois des boues et de l'eau issues de l'hôpital, nous avons décidé d'étudier le principe du bioréacteur à membrane (BRM). En effet, lors de l'analyse des polluants majeurs issus du service cancérologie, nous avons ciblé des molécules organiques qui peuvent à la fois résider dans les boues et dans les eaux.

Dans cette partie, nous discuterons du procédé du bioréacteur à membrane et des atouts de cette méthode appliquée à nos cas.

 

-1-Principe

La technologie des bioréacteurs à membrane est basée sur le procédé de boues activées. Un ensemble de micro-organismes contenus dans un réservoir dégradent la manière organique provenant d'un effluent entrant. Cette consommation entraîne la croissance de la biomasse qui décante. La séparation entre l'eau à traiter et les micro-organismes se fait donc par différence de densité.

Toutefois, des problèmes de décantation sont observables lorsque la biomasse n'est pas suffisamment alimentée en oxygène ou bien lorsque la température est trop faible. Il est donc nécessaire d'installer un système de séparation physique afin de recueillir les eaux traitées et de conserver la biomasse active à forte charge dans le réacteur.

Un système de membranes de micro ou ultra-fitration est alors couplé au procédé. Il existe deux grands types de bioréacteurs à membrane : les bioréacteurs à membrane "à boucle externe" (les membranes se situent alors à l'extérieur du réacteur) (figure 1a) et les bioréacteurs à "membranes immergées" (figure 1b).

 

Figure 1 : Schéma des deux types de bioréacteurs à membrane : (a) à boucle externe et (b) à membrane immergée (Wisniewski et al., 2007)

 

-2-Avantages et inconvénients du bioréacteur à membrane

+ Compacité : les bioréacteurs à membrane permettent la construction de réacteurs plus petits que ceux utilisés uniquement pour les boues activées en raison de la grande concentration en micro-organismes au sein du réacteur et la possibilité de contrôler de nombreux facteurs : température, oxygénation etc.

+ Simplification : la séparation membranaire supprime les contraintes habituelles liées à la décantation des boues par clarification gravitaire. La production de boues est également réduite.

+ Abattement important : Le BRM permet d'effectuer le traitement avec des concentrations assez importantes en biomasse et un âge de boue élevé, par conséquent même des molécules peu biodégradables peuvent être traitées dans ce procédé.

- Colmatage : Le maintien des performances de filtration est un point très important. Pour cela, il est nécessaire de procéder à des lavages à contre-courant réguliers ; le décollement du gâteau est également induit par un flux d'air permanent au niveau de la membrane. Enfin, un nettoyage chimique de la membrane est opportun après un certain temps de fonctionnement.

- Formation de boues : Les boues formées par le procédé peuvent contenir de nombreuses molécules médicamenteuses. Leur épandage n'est donc pas préconisé. Les boues obtenues pourront être envoyées en centre de stockage ou bien seront brûlées après séchage.

 

-3-Bilan de la technologie du BRM appliquée à notre cas

Le BRM permet de s'affranchir du problème de turbidité en sortie de procédé. Il est donc possible d'effectuer un traitement secondaire voire tertiaire par la suite. De plus, le fort âge de boue qui peut être atteint permet d'éliminer les molécules lipophiles qui sont à même de s'adsorber sur les boues.

Les molécules biodégradables seront facilement éliminées par ce procédé (par exemple la 5-FU) et celles qui sont peu dégradées par les procédés utilisés en STEP pourront être abattues de manière conséquente. On estime dans notre étude que les métabolites cités ici seront entièrement biodégradés par ce procédé.

Pour l'étude de l'influence de la composition de l'effluent sur le BRM et l'étude de la recirculation du fluide après le traitement tertiaire, vous pouvez aller ici.

 


Retour aux "Polluants à éliminer"

Aller aux "Traitements secondaires"