Le média PEENOXMD est de type cylindrique. Il est divisé en chambres et sa structure interne est en forme de nid d’abeilles. Seules les surfaces internes sont considérées pour le dimensionnement d’une filière de traitement.
Le matériau plastique utilisé pour fabriquer le média est chimiquement inerte et résistant aux radiations UV. Sa densité relative est de l’ordre de 0,95 ce qui lui permet de flotter. La géométrie utilisée permet d’offrir un excellent ratio «surface spécifique» sur «surface totale» tout en assurant une forte résistance structurale. Le média n’est pas sujet à l’abrasion et n’est pas abrasif.
Les études ont démontré qu’il ne suffit pas seulement d’offrir un maximum de surface, théoriquement disponible à la croissance de la biomasse, mais qu’il faille maximiser la surface spécifique, tout en minimisant les risques de colmatage du média (grande vélocité d’écoulement de l’eau dans les ouvertures du média).
La croissance sur les surfaces non-protégées (externes) n’est pas comptabilisée, notamment parce que la biomasse est continuellement enlevée par les chocs et autres PEENOXMD.
L’épaisseur moyenne du biofilm est de 1 mm, ce qui permet à l’eau de bien circuler à travers les chambres du média. Les dimensions des chambres permettent d’éviter les problèmes de colmatage. Il devient donc possible d’obtenir des concentrations très importantes de biomasse «fixée» à l’intérieur d’un volume relativement restreint.
À cette valeur, il faut ajouter la concentration de la biomasse libre dans le liquide, qui dépend de chaque application. À noter que les zones protégées permettent l’installation d’espèces à croissance lente, ce qui représente un avantage important lorsqu’il est nécessaire de nitrifier l’effluent à traiter.
Biomasse type
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| 18 jours |
50 jours |
65 jours |
Le volume de média doit être suffisant pour obtenir un lit fluidisé. Dans un projet standard, le volume de remplissage est compris entre 30 et 60 % du volume utile du bassin. En fonction de l’application, de la charge à traiter et du niveau d’épuration recherché, ce volume pourra varier entre 25 et 70 %.
Système d'aération
Le système d’aération assume trois fonctions, soit :
- Alimenter le système en oxygène afin de permettre la minéralisation totale ou partielle de la matière organique.
- Assurer un brassage efficace du média afin de créer l’effet de lit fluidisé.
- Homogénéiser l’eau à traiter afin d’assurer une bonne répartition de la charge.
En fonction de l’application et/ou des équipements existants, le système de distribution d’air pourra fournir des grosses bulles ou des fines bulles. Dans le cas des grosses bulles, celles-ci sont cisaillées en petites bulles lorsqu’elles traversent le lit fluidisé formé par le média. Cette traversée du média ralentit la vitesse ascensionnelle des bulles.
Une partie importante des bulles est interceptée par le média et ramenée vers le fond. Ces deux phénomènes permettent d’augmenter le temps de contact avec l’eau et donc améliorent le taux de transfert d’oxygène.
Grille de retenue
Une grille doit être installée à la sortie du bassin afin de retenir le média PEENOXMD dans chacune des étapes du bioréacteur. Compte tenu de la dimension du média, les ouvertures de la grille sont relativement importantes, soit environ 10 mm.
La superficie au niveau de la grille permet une vitesse de passage d’écoulement généralement comprise entre 150 à 300 m/h (50 à 100 gpm/pi²) ce qui permet de limiter la perte de charge. L’accumulation de débris au niveau de la grille est limitée par les collisions constantes avec le média qui est continuellement en mouvement dans le bassin.
Si la conduite d’entrée est submergée ou au niveau de l’eau, elle devra également être protégée par une grille de même ouverture.
Généralement, l’air est utilisé comme source d’oxygène. Le dimensionnement de la soufflante est fonction des éléments suivants :
- La charge de pollution à traiter (DBO5, azote, MES).
- Le débit d’air requis pour assurer le mélange du média.
- Le volume du bassin et la géométrie du bassin.
- Le volume de média utilisé dans le bassin.
En résumé, les éléments clés du bioréacteur à support fluidisé SMBRMD sont :
- Réduction DBO/DCO et azote
- Nitrification complète
- Charges faibles (ex : 200 mg/l DBO ou moins)
- Charges élevées (ex : 10 000 mg/l DBO et plus)
Mode de fonctionnement
Le SMBRMD combine les avantages d’une boue activée à ceux des systèmes à cultures fixées.
Les principaux avantages par rapport à une boue activée conventionnelle sont :
- La concentration de la biomasse y est beaucoup plus importante.
- Une plus grande variété d’espèces de micro-organismes y sont présentes.
- Sa simplicité d’opération.
De plus, la concentration élevée en biomasse permet d’obtenir d’excellents rendements épuratoires avec une emprise au sol minimale. Dans le cas d’un système existant de boues activées, il est possible d’augmenter la capacité épuratoire de 50 à 100 % par bassin, sans affecter la qualité de l’effluent.
Le système d’aération est installé au fond du bassin et permet d’assurer l’agitation constante du média lors de la remontée des bulles d’air. Comme la densité du média est très proche de celle de l’eau, celui-ci est facilement entraîné par les différents courants présents dans le bassin et y est distribué uniformément.
Lors du démarrage d’une installation, les micro-organismes présents dans l’affluent à traiter se fixent sur le média. Le développement de la biomasse est rapide, ainsi, tous les espaces spécifiques seront colonisés en quelques jours.
La pollution organique dans l’eau usée est essentiellement dégradée par la biomasse fixée sur le média (biofilm). Également, cette pollution est partiellement dégradée par la biomasse libre en suspension.
Une partie de la couche supérieure du biofilm est continuellement relarguée dans le bassin par les processus normaux d’attrition et de croissance des couches inférieures.
La biomasse libre sera entraînée avec le débit vers une étape de clarification après le bioréacteur. La production de boues du SMBRMD représente une fraction de la biomasse présente dans le bioréacteur, réduisant ainsi la charge massique appliquée sur le décanteur.
Agencement d'installation
Les bioréacteurs SMBRMD ou MBBR peuvent être agencés de plusieurs façons, en fonction de l’eau à traiter et du degré de traitement à appliquer :
- Bioréacteurs SMBRMD avec ou sans retour de boues.
- Média installé dans une boue activée existante (IFAS).
- Bioréacteurs SMBRMD installés en série (stages de traitement).
- Bioréacteurs installés en tête d’étangs aérés facultatifs.
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