Différence de fonction et d'utilisation entre un bioréacteur à membrane (MBR) et une ultrafiltration immergée. Que faut-il utiliser dans quelle situation ?
Le MBR est placé dans un bassin d'aération ou un bassin de sédimentation secondaire, avec une grande quantité de boues activées dans l'influent. L'ultrafiltration par immersion est relative à l'ultrafiltration sous pression, qui est placée dans un réservoir à membrane et nécessite une gamme plus large d'exigences d'influent et des capacités anti-pollution plus fortes. D'une manière générale, si la filtration par ultrafiltration est directement utilisée sans autre traitement après les méthodes biochimiques, le MBR est utilisé. Si un traitement supplémentaire est nécessaire (principalement pour éliminer la DCO), l'ultrafiltration par immersion est utilisée à l'étape finale.
Avantages : Le procédé MBR est simple, l'investissement est faible, l'ultrafiltration immergée a un flux de fonctionnement important, un taux de récupération élevé et une bonne qualité de l'eau
Inconvénients : Le MBR a un faible flux de fonctionnement et nécessite plus de membranes pour la même quantité d'eau produite ; Le processus d'ultrafiltration par immersion est complexe et nécessite plusieurs équipements périphériques de support.
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Processus MBR
Dans le domaine du traitement des eaux usées et de la réutilisation des ressources en eau, le MBR, également connu sous le nom de bioréacteur à membrane, est une nouvelle technologie de traitement de l'eau qui combine le procédé des boues activées et la technologie de séparation membranaire.
courte introduction
Dans le domaine du traitement des eaux usées et de la réutilisation des ressources en eau, le MBR, également connu sous le nom de réacteur biologique à membrane, est une nouvelle technologie de traitement de l'eau qui combine le processus de boues activées avec la technologie de séparation par membrane. Il existe différents types de membranes, classées selon leurs mécanismes de séparation, notamment les membranes de réaction, les membranes échangeuses d'ions, les membranes perméables, etc. Selon les propriétés des membranes, il existe des membranes naturelles (biofilms) et des membranes synthétiques (membranes organiques et inorganiques) ; Selon les types de structure des membranes, il existe le type à plaque plate, le type à tube, le type en spirale et le type à fibres creuses.
Composition du processus
Le bioréacteur à membrane est principalement composé de composants de séparation par membrane et d'un bioréacteur. Le bioréacteur à membrane communément mentionné est en fait un terme général pour trois types de réacteurs : ① Bioréacteur à membrane d'aération (AMBR) ; ② Bioréacteur à membrane extractive (EMBR) ; ③ Bioréacteur à membrane de séparation solide/liquide (SLSMBR).
Membrane d'aération
Le bioréacteur à membrane d'aération a été vu pour la première fois par Cote P et al. en 1988. Il a été rapporté que l'utilisation de membranes denses respirantes (telles que les membranes en caoutchouc de silicone) ou de membranes microporeuses (telles que les membranes en polymère hydrophobe) dans des modules à plaques ou à fibres creuses peut permettre une aération sans bulles dans les bioréacteurs tout en maintenant la pression partielle du gaz en dessous du point de bulle. La caractéristique de ce procédé est d'améliorer le temps de contact et l'efficacité du transfert d'oxygène, ce qui est propice au contrôle du processus d'aération et n'est pas affecté par les facteurs de taille des bulles et de temps de séjour dans l'aération traditionnelle. Comme le montre la figure [1].
Membrane d'extraction
Le bioréacteur à membrane d'extraction, également connu sous le nom d'EMBR (Extractive Membrane Bioreactor). En raison d'une acidité élevée ou de la présence de substances toxiques pour les organismes, certaines eaux usées industrielles ne doivent pas être traitées par contact direct avec des micro-organismes ; lorsque des substances toxiques volatiles sont présentes dans les eaux usées, si des procédés de traitement biologique aérobie traditionnels sont utilisés, les polluants ont tendance à s'évaporer avec le flux d'air d'aération, ce qui entraîne un stripping des gaz. Cela conduit non seulement à des effets de traitement instables, mais provoque également une pollution de l'air. Pour relever ces défis techniques, le chercheur britannique Livingston a étudié et développé l'EMB. Les eaux usées et les boues activées sont séparées par une membrane, et les eaux usées s'écoulent à l'intérieur de la membrane, tandis que les boues activées contenant certaines bactéries spécialisées s'écoulent à l'extérieur de la membrane. Les eaux usées n'entrent pas directement en contact avec les micro-organismes, et les polluants organiques peuvent traverser sélectivement la membrane et être dégradés par les micro-organismes de l'autre côté. En raison de la nature indépendante des unités de bioréacteur et des unités de circulation des eaux usées des deux côtés de la membrane d'extraction, le débit d'eau de chaque unité a peu d'influence l'une sur l'autre.Les nutriments et les conditions de vie microbiennes dans le bioréacteur ne sont pas affectés par la qualité des eaux usées, ce qui se traduit par une efficacité stable du traitement de l'eau. Les conditions de fonctionnement du système, telles que HRT et SRT, peuvent être contrôlées dans la plage optimale pour maintenir le taux de dégradation maximal des polluants.
Membrane de séparation solide-liquide
Le bioréacteur à membrane de séparation solide-liquide est le type de bioréacteur à membrane le plus largement et le plus étudié dans le domaine du traitement de l'eau. Il s'agit d'une technologie de traitement de l'eau qui utilise un procédé de séparation par membrane pour remplacer le bassin de sédimentation secondaire dans le procédé traditionnel de boues activées. Dans la technologie traditionnelle de traitement biologique des eaux usées, la séparation de l'eau des boues est réalisée par gravité dans le bassin de sédimentation secondaire, et son efficacité de séparation dépend des performances de décantation des boues activées. Plus les performances de décantation sont bonnes, plus l'efficacité de séparation de l'eau des boues est élevée. La propriété de décantation des boues dépend des conditions de fonctionnement du bassin d'aération, et l'amélioration de la propriété de décantation des boues nécessite un contrôle strict des conditions de fonctionnement du bassin d'aération, ce qui limite l'applicabilité de cette méthode. En raison de l'exigence de séparation solide-liquide dans le bassin de sédimentation secondaire, les boues dans le bassin d'aération ne peuvent pas maintenir une concentration élevée, généralement autour de 1,5 à 3,5 mg/L, ce qui limite le taux de réaction biochimique.
Le temps de rétention hydraulique (TRH) et l'âge des boues (TRS) sont interdépendants, et l'augmentation de la charge volumétrique et la réduction de la charge des boues créent souvent une contradiction. Le système génère également une grande quantité de boues résiduelles pendant son fonctionnement, et leur coût d'élimination représente 25 à 40 % du coût d'exploitation de la station d'épuration. Les systèmes traditionnels de traitement des boues activées sont également sujets à l'expansion des boues, ce qui entraîne la présence de solides en suspension dans l'effluent et la détérioration de la qualité de l'eau.
En réponse aux problèmes ci-dessus, le MBR combine la technologie de séparation par membrane avec la technologie de traitement biologique traditionnelle. Le MBR permet de séparer le temps de rétention des boues et le temps de rétention hydraulique, améliorant ainsi considérablement l'efficacité de la séparation solide-liquide. De plus, en raison de l'augmentation de la concentration de boues activées dans le bassin d'aération et de l'émergence de bactéries spécifiques (en particulier des groupes bactériens dominants) dans les boues, le taux de réaction biochimique est augmenté. Dans le même temps, en réduisant le rapport F/M pour réduire la quantité de boues excédentaires générées (même à zéro), de nombreux problèmes importants existant dans les procédés traditionnels de boues activées ont été résolus.
Les boues activées sont retirées puis filtrées à travers une membrane sous pression externe. Ce type de bioréacteur à membrane élimine le besoin d'un système de circulation de liquide mixte et repose sur l'aspiration de l'eau, ce qui entraîne une consommation d'énergie relativement faible. Il occupe plus d'espace et est plus compact qu'un type séparé, et a reçu une attention particulière dans le domaine du traitement de l'eau ces dernières années. Cependant, le flux de la membrane est généralement relativement faible, ce qui la rend sujette à l'encrassement de la membrane et difficile à nettoyer et à remplacer après encrassement.
Le bioréacteur à membrane composite appartient également au bioréacteur à membrane intégré en termes de forme, la différence étant l'ajout de charges à l'intérieur du bioréacteur pour former un bioréacteur à membrane composite, ce qui modifie certaines caractéristiques du réacteur.
Caractéristiques du processus
Comparé à de nombreux procédés traditionnels de traitement biologique de l’eau, le MBR présente les principales caractéristiques suivantes :
1、 Qualité de l'eau d'effluent stable et de haute qualité
Grâce à l'effet de séparation efficace de la membrane, l'efficacité de séparation est bien meilleure que celle des bassins de sédimentation traditionnels. L'effluent traité est extrêmement clair, avec des matières en suspension et une turbidité proches de zéro. Les bactéries et les virus sont largement éliminés et la qualité de l'effluent est meilleure que la norme de qualité des eaux diverses domestiques émise par le ministère de la Construction (CJ25.1-89). Il peut être directement réutilisé comme eau diverse municipale non potable.
En même temps, la séparation membranaire intercepte également complètement les micro-organismes dans le bioréacteur, ce qui permet au système de maintenir une concentration élevée de micro-organismes. Cela améliore non seulement l'efficacité globale d'élimination des polluants par le dispositif de réaction, mais garantit également une bonne qualité des effluents. En même temps, le réacteur présente une bonne adaptabilité aux divers changements de charge d'entrée (qualité et quantité d'eau), résiste aux charges de choc et peut obtenir de manière stable une qualité d'effluent de haute qualité.
2、 Faible production de boues excédentaires
Ce procédé peut fonctionner sous une charge volumique élevée et une faible charge de boues, avec une faible production de boues résiduelles (atteignant théoriquement un rejet de boues nul), réduisant ainsi les coûts de traitement des boues.
3、 Faible encombrement, non limité par l'emplacement de réglage
Le bioréacteur peut maintenir une concentration élevée de biomasse microbienne, avec une charge volumétrique élevée sur le dispositif de traitement et une grande empreinte au sol, ce qui entraîne des économies de coûts importantes. Ce processus est simple, de structure compacte et occupe une petite surface. Il n'est pas limité par l'emplacement d'installation et convient à toutes les occasions. Il peut être fabriqué en types souterrains, semi-souterrains et souterrains.
4. Peut éliminer l'azote ammoniacal et la matière organique difficile à dégrader
En raison de l'interception complète des micro-organismes dans le bioréacteur, il facilite la rétention et la croissance des micro-organismes à prolifération lente tels que les bactéries nitrifiantes, améliorant ainsi l'efficacité de la nitrification du système. En même temps, il peut augmenter le temps de rétention hydraulique de certains composés organiques récalcitrants dans le système, ce qui est bénéfique pour améliorer l'efficacité de dégradation des composés organiques récalcitrants.
5. Fonctionnement et gestion pratiques, contrôle automatique facile à réaliser
Ce procédé permet de séparer complètement le temps de rétention hydraulique (HRT) et le temps de rétention des boues (SRT), ce qui rend le contrôle des opérations plus flexible et plus stable. Il s'agit d'une nouvelle technologie facile à mettre en œuvre dans le traitement des eaux usées et qui permet d'obtenir un contrôle automatique par micro-ordinateur, ce qui rend la gestion des opérations plus pratique.
6、Facile à transformer à partir de l'artisanat traditionnel
Ce procédé peut servir d’unité de traitement en profondeur pour les processus traditionnels de traitement des eaux usées et présente de vastes perspectives d’application dans des domaines tels que le traitement en profondeur des effluents des stations d’épuration secondaires urbaines (permettant ainsi une réutilisation à grande échelle des eaux usées urbaines).
Les bioréacteurs à membrane présentent également quelques inconvénients, qui se manifestent principalement dans les aspects suivants :
Le coût élevé des membranes entraîne des investissements en infrastructures plus importants pour les bioréacteurs à membranes par rapport aux procédés traditionnels de traitement des eaux usées ;
L'encrassement des membranes est susceptible de se produire, ce qui entraîne des inconvénients en termes d'exploitation et de gestion ;
Consommation énergétique élevée : tout d'abord, le procédé de séparation des boues et de l'eau du MBR doit maintenir une certaine pression d'entraînement de la membrane. Ensuite, la concentration en MLSS dans le réservoir du MBR est très élevée. Pour maintenir un taux de transfert d'oxygène suffisant, il est nécessaire d'augmenter l'intensité de l'aération. Afin d'augmenter le flux membranaire et de réduire l'encrassement de la membrane, il est nécessaire d'augmenter le débit et de rincer la surface de la membrane, ce qui entraîne une consommation d'énergie plus élevée du MBR par rapport aux procédés de traitement biologique traditionnels.
Film de processus
Les membranes peuvent être préparées à partir de divers matériaux, notamment en phase liquide, en phase solide et même en phase gazeuse. La grande majorité des membranes de séparation actuellement utilisées sont des membranes en phase solide. Selon les différentes tailles de pores, elles peuvent être divisées en membranes de microfiltration, membranes d'ultrafiltration, membranes de nanofiltration et membranes d'osmose inverse. Selon les différents matériaux, elles peuvent être divisées en membranes inorganiques et membranes organiques. Les membranes inorganiques sont principalement des membranes de qualité microfiltration. La membrane peut être homogène ou hétérogène, et peut être chargée ou électriquement neutre. Les membranes largement utilisées dans le traitement des eaux usées sont principalement des membranes asymétriques à l'état solide préparées à partir de matériaux polymères organiques.
Critères de classification et classification des membranes :
1. Matériau de la membrane MBR
1. Matériaux de film organique polymère : polyoléfine, polyéthylène, polyacrylonitrile, polysulfone, polyamide aromatique, fluoropolymère, etc.
Les membranes organiques sont relativement peu coûteuses, peu coûteuses, ont des procédés de fabrication éprouvés, des tailles et des formes de pores variées et sont largement utilisées. Cependant, elles sont sujettes à la pollution pendant le fonctionnement, ont une faible résistance et ont une courte durée de vie.
2. Membrane inorganique : Il s'agit d'un type de membrane à l'état solide qui est une membrane semi-perméable constituée de matériaux inorganiques tels que les métaux, les oxydes métalliques, la céramique, le verre poreux, les zéolites, les matériaux polymères inorganiques, etc.
Les membranes inorganiques actuellement utilisées dans le MBR sont principalement des membranes céramiques, qui présentent l'avantage de pouvoir être utilisées dans des environnements avec pH = 0-14, pression P < 10 MPa et température < 350 ℃. Elles ont un flux élevé et une consommation d'énergie relativement faible, ce qui les rend très compétitives dans le traitement des eaux usées industrielles à forte concentration. Les inconvénients sont : le coût élevé, la résistance aux alcalis, la faible élasticité et la difficulté de traitement et de préparation du film.
2. Taille des pores de la membrane MBR
Les membranes couramment utilisées dans la technologie MBR sont les membranes de microfiltration (MF) et les membranes d'ultrafiltration (UF), généralement avec une taille de pores de 0,1 à 0,4 μ m, ce qui est suffisant pour les réacteurs à membrane de type séparation solide-liquide.
Les matériaux polymères couramment utilisés pour les membranes de microfiltration comprennent le polycarbonate, l'ester de cellulose, le polyfluorure de vinylidène, le polysulfone, le polytétrafluoroéthylène, le polychlorure de vinyle, le polyétherimide, le polypropylène, le polyétheréthercétone, le polyamide, etc.
Les matériaux polymères courants pour l'ultrafiltration comprennent le polysulfone, le polyéthersulfone, le polyamide, le polyacrylonitrile (PAN), le polyfluorure de vinylidène, l'ester de cellulose, le polyétheréthercétone, le polyimide, le polyétheramide, etc.
3. Module de membrane MBR
Afin de faciliter la production et l'installation industrielles, d'améliorer l'efficacité de la membrane et d'obtenir une surface de membrane maximale par volume unitaire, la membrane est généralement assemblée dans un équipement unitaire de base sous une forme ou une autre et, sous une certaine force motrice, la séparation des divers composants du liquide mélangé est achevée. Ce type d'appareil est appelé module à membrane.
Il existe cinq formes de composants membranaires couramment utilisées dans l’industrie :
Module à plaque et cadre, module enroulé en spirale, module tubulaire, module à fibres creuses et module capillaire. Les deux premiers utilisent un film plat, tandis que les trois derniers utilisent un film tubulaire. Diamètre de la membrane tubulaire circulaire > 10 mm ; type capillaire -0,5~10,0 mm ; type à fibres creuses < 0,5 mm >.
Tableau : Caractéristiques des différents composants de la membrane
Les formes de modules membranaires couramment utilisées dans le processus MBR comprennent le type à cadre en plaque, le type à tube circulaire et le type à fibre creuse. Type de plaque et de cadre :
Il s'agit de l'une des premières formes de module à membrane utilisées dans la technologie MBR, avec une apparence similaire à celle d'un filtre-presse à plaques et cadres classique. Les avantages sont les suivants : fabrication et assemblage simples, utilisation pratique, entretien, nettoyage et remplacement faciles. Les inconvénients sont les suivants : étanchéité complexe, perte de pression élevée et faible densité de remplissage.
Type de tube rond :
Il est composé d'une membrane et d'un support de membrane et possède deux modes de fonctionnement : le type à pression interne et le type à pression externe. Dans la pratique, le type à pression interne est souvent utilisé, où l'eau d'entrée s'écoule de l'intérieur du tuyau et le perméat s'écoule de l'extérieur du tuyau. Le diamètre de la membrane est compris entre 6 et 24 mm. Les avantages de la membrane à tube circulaire sont les suivants : le liquide d'alimentation peut contrôler l'écoulement turbulent, n'est pas facile à bloquer, est facile à nettoyer et présente une faible perte de pression. L'inconvénient est que la densité de remplissage est faible.
Type de fibre creuse :
Le diamètre extérieur est généralement de 40 à 250 µm et le diamètre intérieur de 25 à 42 µm. Les avantages sont une résistance à la compression et une résistance à la déformation élevées. Dans le MBR, les composants sont souvent placés directement dans le réacteur sans avoir besoin de récipients sous pression, formant un bioréacteur à membrane immergée. En général, il s'agit d'un composant de membrane à pression externe. Les avantages sont : une densité de remplissage élevée ; un coût relativement faible ; une longue durée de vie, des membranes en fibres creuses en nylon avec des propriétés physiques et chimiques stables et une faible perméabilité peuvent être utilisées ; la membrane a une bonne résistance à la pression et ne nécessite pas de matériaux de support. L'inconvénient est qu'elle est sensible au blocage, et la pollution et la polarisation de concentration ont un impact significatif sur les performances de séparation de la membrane.
Exigences générales pour la conception de modules à membrane MBR :
Assurer un support mécanique suffisant pour la membrane, assurer des canaux d’écoulement réguliers et éliminer les coins morts et les zones d’eau stagnante ;
Faible consommation d'énergie, minimise la polarisation de concentration, améliore l'efficacité de la séparation et réduit l'encrassement de la membrane ;
La densité d'emballage la plus élevée possible, une installation, un nettoyage et un remplacement faciles ;
O Possède une résistance mécanique et une stabilité chimique et thermique suffisantes.
La sélection des composants de la membrane doit tenir compte de manière exhaustive de leur coût, de leur densité de remplissage, de leurs scénarios d'application, des processus du système, de l'encrassement et du nettoyage de la membrane, de leur durée de vie, etc.
champ d'application
Français Au milieu et à la fin des années 1990, les bioréacteurs à membrane sont entrés dans la phase d'application pratique à l'étranger. Zenon, une entreprise canadienne, a été la première à lancer un bioréacteur à membrane tubulaire d'ultrafiltration et à l'appliquer au traitement des eaux usées urbaines. Afin d'économiser la consommation d'énergie, l'entreprise a également développé des modules de membranes à fibres creuses immergées. Le bioréacteur à membrane développé par l'entreprise a été appliqué dans plus de dix endroits, dont les États-Unis, l'Allemagne, la France et l'Égypte, avec une échelle allant de 380 m3/j à 7600 m3/j. Mitsubishi Rayon est également un fournisseur bien connu de membranes à fibres creuses immergées dans le monde et a accumulé des années d'expérience dans l'application du MBR. Il a construit plusieurs projets MBR réels au Japon et dans d'autres pays. Kubota Corporation au Japon est une autre entreprise compétitive dans l'application pratique des bioréacteurs à membrane, produisant des membranes à plaques avec des caractéristiques telles qu'un débit élevé, une résistance à la pollution et un processus simple. Certains chercheurs et entreprises nationaux font également des tentatives dans l'application pratique du MBR.
De nos jours, les bioréacteurs à membrane ont été appliqués dans les domaines suivants :
1. Traitement des eaux usées urbaines et réutilisation des eaux des bâtiments
La première station d'épuration utilisant la technologie MBR a été construite par l'entreprise américaine Dorr Oliver en 1967, qui traitait 14 m3/j d'eaux usées. En 1977, un système de réutilisation des eaux usées a été mis en service dans un immeuble de grande hauteur au Japon. En 1980, le Japon a construit deux usines de traitement MBR d'une capacité de traitement de 10 m3/j et 50 m3/j, respectivement. Au début des années 1990, 39 usines de ce type étaient en activité au Japon, avec une capacité de traitement maximale de 500 m3/j, et plus de 100 immeubles de grande hauteur utilisaient le MBR pour traiter les eaux usées et les réutiliser dans les cours d'eau intermédiaires. En 1997, Wessex a établi le plus grand système MBR au monde à Porlock, au Royaume-Uni, avec une capacité de traitement quotidienne de 2 000 m3. En 1999, Wessex a également construit une usine MBR de 13 000 m3/j à Swanage, dans le Dorset.
Français En mai 1998, le système pilote de bioréacteur à membrane intégré mené par l'Université Tsinghua a obtenu la certification nationale. Au début de l'année 2000, l'Université Tsinghua a construit un système MBR pratique à l'hôpital du canton de Haidian à Pékin pour traiter les eaux usées hospitalières. Le projet a été achevé et mis en service en juin 2000, et fonctionne actuellement normalement. En septembre 2000, le professeur Yang Zaoyan et son équipe de recherche de l'Université de Tianjin ont achevé un projet de démonstration MBR au bâtiment Puchen dans le parc industriel de nouvelles technologies de Tianjin. Le système traite 25 tonnes d'eaux usées par jour, qui sont toutes utilisées pour la chasse d'eau des toilettes et l'arrosage des espaces verts. Le système couvre une superficie de 10 mètres carrés et consomme 0,7 kW · h d'énergie par tonne d'eaux usées.
2. Traitement des eaux usées industrielles
Depuis les années 1990, les objets de traitement du MBR n'ont cessé de s'élargir. En plus de la réutilisation des eaux usées récupérées et du traitement des eaux usées fécales, le MBR a également reçu une attention considérable dans le traitement des eaux usées industrielles, telles que le traitement des eaux usées de l'industrie alimentaire, des eaux usées de transformation aquatique, des eaux usées de l'aquaculture, des eaux usées de la production de cosmétiques, des eaux usées de teinture et des eaux usées pétrochimiques, qui ont toutes obtenu de bons effets de traitement. Au début des années 1990, les États-Unis ont construit un système MBR dans l'Ohio pour traiter les eaux usées industrielles d'une certaine usine de fabrication automobile. La capacité de traitement était de 151 m3/j et la charge organique du système atteignait 6,3 kg DCO/m3 · j. Le taux d'élimination de la DCO était de 94 %, et la grande majorité des huiles et des graisses étaient dégradées. Aux Pays-Bas, une usine d'extraction et de traitement des graisses utilise la technologie traditionnelle de traitement des eaux usées par fossé d'oxydation pour traiter ses eaux usées de production. En raison de l'expansion de l'échelle de production, les boues gonflent et sont difficiles à séparer.Enfin, les modules à membrane Zenon sont utilisés à la place des réservoirs de sédimentation et l'effet de fonctionnement est bon.
3、 Purification de l'eau potable micropolluée
Avec l'utilisation généralisée d'engrais azotés et d'insecticides dans l'agriculture, l'eau potable a également été polluée à des degrés divers. Lyonnaise des Eaux a développé au milieu des années 1990 le procédé MBR, qui a pour fonctions la dénitrification biologique, l'adsorption d'insecticides et l'élimination de la turbidité. En 1995, l'entreprise a construit une usine à Douchy, en France, avec une capacité de production quotidienne de 400 m3 d'eau potable. La concentration en azote dans l'effluent est inférieure à 0,1 mg/L de NO2 et la concentration en insecticide est inférieure à 0,02 μ g/L.
4. Traitement des eaux usées fécales
La teneur en matière organique des eaux usées fécales est élevée et les méthodes traditionnelles de traitement par dénitrification nécessitent une concentration élevée des boues. La séparation solide-liquide est instable, ce qui affecte l'efficacité du traitement tertiaire. L'émergence du MBR a résolu efficacement ce problème et a permis de traiter directement les eaux usées fécales sans dilution.
Le Japon a développé une technologie de traitement des matières fécales et de l'urine connue sous le nom de système NS, dont le composant principal est une combinaison d'un dispositif à membrane plate et d'un bioréacteur à boues activées aérobies à haute concentration. Le système NS a été construit à Echigo City, préfecture de Saitama, au Japon en 1985, avec une capacité de production de 10 000 L/j. En 1989, de nouvelles installations de traitement des eaux usées ont été construites dans les préfectures de Nagasaki et de Kumamoto. Le film plat du système NS est installé en parallèle avec des dizaines de groupes, chacun d'une superficie d'environ 0,4 m², pour créer un dispositif à cadre qui peut s'ouvrir et se vider automatiquement. Le matériau de la membrane est une membrane d'ultrafiltration en polysulfone avec un poids moléculaire de coupure de 20 000. La concentration de boues dans le réacteur est maintenue dans la plage de 15 000 à 18 000 mg/l.En 1994, le Japon comptait plus de 1 200 systèmes MBR utilisés pour traiter les eaux usées fécales de plus de 40 millions de personnes.
5. Traitement des lixiviats des décharges/du compost
Français Le lixiviat des décharges/composts contient de fortes concentrations de polluants, et la qualité et la quantité de l'eau varient en fonction du climat et des conditions d'exploitation. La technologie MBR était utilisée par de nombreuses stations d'épuration pour le traitement de ce type d'eaux usées avant 1994. La combinaison de la technologie MBR et RO permet non seulement d'éliminer les SS, la matière organique et l'azote, mais aussi d'éliminer efficacement les sels et les métaux lourds. Récemment, Envirogen Corporation aux États-Unis a développé un MBR pour le traitement du lixiviat des décharges et a construit un appareil d'une capacité de traitement quotidienne de 400 000 gallons (environ 1 500 m3/j) dans le New Jersey, qui a été mis en service fin 2000. Ce MBR utilise un mélange de bactéries naturelles pour décomposer les hydrocarbures et les composés chlorés dans le lixiviat, et sa concentration de polluants traités est 50 à 100 fois supérieure à celle des appareils de traitement des eaux usées conventionnels.L'efficacité du traitement est due au fait que le MBR peut retenir efficacement les bactéries et atteindre une concentration bactérienne de 50 000 mg/l. Lors du test pilote sur site, la DCO influente variait de plusieurs centaines à 40 000, et le taux d'élimination des polluants a atteint plus de 90 %.
Principaux domaines d’application et taux de pourcentage correspondants du MBR en Allemagne et à l’étranger :
Pourcentage des types d'eaux usées (%)
Eaux usées industrielles 27 Eaux usées urbaines 12
Eaux usées de construction 24 heures sur 24, déchets 9
Eaux usées domestiques 27
