DÉVELOPPEMENT DU NOUVEAU SYSTÈME DE TRAITEMENT DES EAUX USÉES URBAINES ET INDUSTRIELLES, POUR SA RÉUTILISATION, APPELÉ AEMBBR-MBR®, ASSOCIANT LES TECHNOLOGIES DE LIT MOBILE (MBBR) ET DE BIORÉACTEUR À MEMBRANE (MBR)
Le projet a été développé dans le cadre du programme-cadre RIS3CAT promu par le département ACCIÓ de la GENERALITAT DE CATALUNYA et partiellement financé par le Fonds Européen de Développement Régional (FEDER)
Mme. Carmen Castelao Salvador: Directrice du projet. Représentant de Biología y Filtración, S.L.
Dr. Martí Crespi Rosell: Directeur technique du projet. Directeur du Laboratoire de Contrôle de la Pollution Environnementale de l’INTEXTER, organisme de l’UPC (Université Polytechnique de Catalogne)
Ing. M. Josep Petit Mitjans: Directeur technique adjoint. Ingénieur émérite
Ing. M. Jordi Pont Salido et Xuefei Yang: Responsable des opérations et du contrôle des installations pilotes
Dra. Mercedes Vilaseca Valvé: Consultante, directrice adjointe du laboratoire de contrôle de la pollution environnementale INTEXTER (UPC)
Dr. Víctor López-Grimau: Consultant, professeur à l’UPC et collaborateur à l’INTEXTER (UPC)
SYNTHÈSE
La société BIOLOGÍA Y FILTRACIÓN, S.L., (BIO-FIL®), en collaboration avec l’Intexter (UPC), a développé un nouveau système de traitement biologique des eaux usées municipales et industrielles, qui permet d’obtenir une qualité d’eau totalement réutilisable, tant pour les eaux municipales que pour la plupart des eaux prévenantes de procédés industriels. L’étude a été développée dans la station d’épuration municipale de la ville de Manresa (Barcelone) en traitant en parallèle les mêmes eaux que la station réelle. Dans le cas des eaux usées industrielles, l’eau provenait d’une industrie d’ennoblissement textile.
OBJET DE L’ÉTUDE
Dans le domaine des eaux usées urbaines, l’objet de l’étude et du développement de la nouvelle technologie était de savoir quelle augmentation de charge organique (débit m3 x KgDBO/jour), pouvait être traitée par une station d’épuration existante fonctionnant avec des systèmes de traitement traditionnels (boues activées ou système séquentiel), sans avoir besoin de nouvelle construction civil. Dans le cas de stations d’épuration domestique nouvellement construites, l’objectif était de savoir quelle réduction d’espace (surface-volume) peut être obtenue avec ce nouveau système par rapport aux systèmes traditionnels.
Dans le cas des eaux usées d’une industrie textile, il s’agissait d’étudier dans quelle mesure il est possible d’éliminer à la fois la charge organique et la couleur, afin d’obtenir une qualité d’eau réutilisable pour de nouveaux processus de teinture.
DÉVELOPPEMENT DE L’ÉTUDE
Le nouveau système de traitement des eaux usées pour la réutilisation appelé AEMBBR-MBR® est un système biologique innovant dans le monde des eaux usées domestiques et industrielles, où se combinent les technologies de lit mobile (MBBR) et le système de bioréacteur à membrane (MBR) tous deux largement testés.
Les études ont été réalisées dans deux usines pilotes construites pour les besoins de l’étude. Dans le cas de l’eau municipale, l’usine pilote 1, une usine a été construite à l’échelle 1/27 500 ( un/ vingt-sept mille cinq cents), sur la base des données fournies par l’entreprise qui exploite la station d’épuration de Manresa. Pour la conception de cette station pilote, les données relatives aux débits moyens et aux charges organiques traitées en 2017 à la STEP de Manresa ont été utilisées. Les installations pilotes sont composées : d’une installation anoxique et d’une installation biologique hybride. AEMBBR-MBR® comme vous pouvez voir sur le schéma initial.
Dans l’étude des eaux usées industrielles, l’installation pilote 2 a été construite le 50% plus petite que l’installation pilote 1 puisque les débits à traiter étaient beaucoup plus faibles, cette plante était exploitée par une diplômée en génie textile, avec les travaux de laquelle elle a obtenu son diplôme de doctorat d’excellence.
EN QUOI CONSISTE LE NOUVEAU SYSTÈME ?
Le système AEMBBR-MBR®, consiste à unifier en un seul (biologique hybride), les systèmes à lit mobile (MBBR) et bioréacteur à membrane (MBR).
Le premier (MBBR) consiste à introduire un système de boues activées, des garnissages plastiques conçues à cet effet, fabriquées et brevetées par BIO-FIL® où s’accumulent des colonies de bactéries favorisant la dégradation des matières organiques et la transformation des composants azotés (NH, NO et NO2) dans le N gaz et l’eau. C’est cette augmentation de la concentration de la biomasse dans le réacteur qui permet de traiter l’augmentation de la charge organique mentionnée, mais le système a besoin d’une clarification traditionnelle ou d’un système de flottation DAF.
Le deuxième système (MBR), consiste à introduire également dans un système de boues activées un ensemble de membranes d’ultrafiltration, ce qui permet à lui seule de traiter une charge organique plus élevée en raison d’une concentration plus élevée de biomasse dans le réacteur (jusqu’à 15-20 g/l) en raison de la barrière que constituent les membranes sur la boue, le système élimine la décantation secondaire, ce qui limite la qualité de l’eau.
Avec ce système, deux objectifs sont atteints : un âge des boues beaucoup plus élevé qui permet une plus grande capacité de traitement de l’ordre de 3 à 5 fois, retient les contaminants dits émergents (interrupteurs disjonctifs, drogues, résidus médicamenteux, pratiquement 100% des bactéries et un pourcentage important de virus). Dans le cas des eaux industrielles, il est également possible d’éliminer 99% de la couleur.
L’eau traitée dans l’installation pilote 1, provenait du débordement du décanteur primaire de la station réelle, c’est-à-dire, sans graisses et solides, (la même eau que celle traitée dans les systèmes biologiques de la station dite). L’eau de l’industrie textile, arrivait par des cuves prélevées sur le réservoir d’homogénéisation de la station textile. Dans le cas étudié, ont été réalisés des processus successifs de teinture avec un total succès avec les eaux traitées, comme on le voit dans les exemples finaux.
COÛT ET DURÉE DE L’ÉTUDE
Le coût total du projet s’est élevé à 324.700 Euros (trois cent vingt-quatre mille sept cents euros), comprenant l’achat des installations pilotes, l’achat d’équipements, de consommables et les frais de personnel. Pour mener à bien l’étude, un ingénieur de niveau intermédiaire a été embauché exclusivement pour le projet. Ce projet a été financé par ses fonds propres, des prêts bancaires et une participation non remboursable des fonds FEDER, à travers ACCIÓ (Generalitat de Catalunya),
La durée de l’étude a été de 30 mois, elle a commencé en janvier 2019 et s’est terminée en mars 2021. La durée prévue était de 24 mois, mais en raison de diverses interruptions dues aux tempêtes Gloria et Filomena, l’eau que nous avons reçue de la décantation primaire du La station d’épuration de Manresa contenait des boues et des résidus qui avaient atteint la station à cause de la trâinée des tempêtes.
Enfin, l’exécution du projet a été un succès, comme nous le verrons dans les conclusions suivantes.
CONCLUSIONS
- Dans l’installation pilote 1, celle dédiée au traitement des eaux usées municipales, il a été possible de traiter une charge 3,8 fois plus élevée en équivalence que celle actuellement traitée par la Station D’épuration Municipale de Manresa
- Le 99% d’élimination de DBO5 (charge organique) et NTK (azote total) tous deux <10 ppm
- Turbidité < 2.5 NTU
- La surface-volume à occuper par une nouvelle installation , pourrait être au moins du 50%
- L’eau obtenue est totalement réutilisable, sans besoin d’ ajout d’aucun réactif chimique
- Réutilisable pour recharge des aquifères, nettoyage des rues, stations de lavage de voitures et surtout pour l’assainissement des zones polluées par les engrais, tels que le Manga del Mar Menor, la Albufera de Valencia, zones humides, lacs et lagunes en général, comme le lac Titicaca
- Les économies d’énergie électrique ont été estimées à 30‑35 %
- Dans les eaux usées industrielles, peut être réutilisé totalement ou partiellement pour des processus de production successifs, en fonction du type de l’eau ; dans d’autres, il faudrait un système d’osmose inverse et/ou de désinfection
- Le travail complet sera bientôt publié sur notre site WEB : https://.www.bio-fil.es
Échantillons d’eau brute et d’eau traitée par AEMBBR-MBR®
 L’ eau municipale avant et après traitement |
 L’ eau textile avant et après traitement |
ÉCHANTILLONS DE TISSU DE COTON TEINT DANS DIFFÉRENTS PROCESSUS
Reconnaissances:
Remerciements:
Consortium de l’eau de Manresa
STEP de Manresa.
Dr. M.Martin Crespi Rosell.
Dr. Mme. Mercedes Vilaseca Valví
Dr. M.Victor López Grimau
Josep Petit BIO-FIL S.L.
