Les procédés biologiques font l'objet de développements pour améliorer la dépollution et réduire l'occupation d'espace.
La réglementation récente en matière de dépollution des eaux usées impose une généralisation du traitement du carbone, de l'azote et du phosphore à des niveaux de rendement élevés. En outre, les besoins d'équipements exprimés montrent un souci de fiabilité et de compacité des outils. De fait, ce ne sont pas les équipements physico-chimiques, très gourmands en espace, qui font l'objet de développements, mais essentiellement les procédés biologiques et les technologies plus pointues par membranes.
Les réacteurs biologiques à membranes figurent maintenant parmi les procédés couramment préconisés. Les trois principales sociétés de traitement des eaux disposent d'un équipement : le BRM, bioréacteur à membrane chez Degrémont ; l'Aqua-RM (Stéreau) ; le Biosep (OTV).
Parmi les objectifs, diminuer la consommation d'énergie
Ces équipements rationalisent l'espace : alors que les eaux en entrée de système traditionnel à boues activées présentent une concentration de 3-5 g/l de boue, les bioréacteurs acceptent, pour leur part, des eaux chargées à 15-25 g/l de boues. Avec, pour résultat, un abattement de la demande chimique en oxygène de 1 pour 50, jusqu'à six log d'abattement bactérien (un million en entrée, une en sortie), et une élimination quasiment totale des matières en suspension.
Les développements portent sur la consommation d'énergie de ces systèmes, notamment grâce aux générations de membranes à fibres creuses : en associant un système gravitaire et des pompes de faible puissance, il est possible d'abaisser la consommation d'énergie à 0,15-0,3 kW/m3 d'eau traitée.
Autre thème de recherche, chez Anjou Recherche : assurer le traitement de l'azote en maîtrisant les cycles d'aération et d'interruption d'aération. Cette technique demande l'emploi de capteurs Redox et d'algorithmes spécifiques de pilotage. Les traitements biologiques sur supports fixés commencent à trouver leur application dans des sites modestes. Les développements portent sur l'élargissement de leur capacité de dépollution. C'est le cas avec le B2A (biologique, aérobie anoxique) d'OTV. Ce réacteur est chargé d'un filtre de 3 à 4 m d'épaisseur, composé de matériaux minéraux d'une granulométrie décroissante de bas en haut. Après un prétraitement de tamisage à 1 mm, les eaux usées qui traversent ce filtre de bas en haut sont débarrassées de 90 à 95 % de leur pollution (MES, DCO et azote). La mise en place d'une boucle de recirculation avec injection de sel de fer ou d'aluminium élimine le phosphore. Déjà testé sur une station de 4 000 équivalents habitant, le B2A affiche une efficacité de 800 m2/m3 traité.
Des polymères en suspension pour traiter l'azote
Un autre développement des systèmes biologiques porte sur la mise au point de solutions semi-libres, appelées aussi « lits circulants ». Degrémont, avec le Pagazur, et Stéreau se penchent sur ce procédé, qui est surtout destiné à la réhabilitation des stations d'épuration.
Les bactéries nitrifiantes sont fixées sur des polymères (des cubes de gel d'environ 3 mm de côté) et maintenues en suspension par un flux hydraulique. Intérêt : la mise en suspension augmente la surface de contact, tout en limitant à 10, voire à 20 % le remplissage du réacteur. Ce type de réacteur permet de traiter successivement l'élimination du carbone et de l'azote.
Les besoins de rénovation des stations ne font pas oublier les techniques traditionnelles. Les lits bactériens peuvent être rénovés avec des alvéoles plastiques en remplacement des matériaux. Et, de manière générale, c'est le pilotage des installations qui fait l'objet de développements particuliers pour suivre au plus près la succession des phases de traitement. Exemple : la Lyonnaise des eaux et ses pilotages de stations, C3A pour les filières physico-chimiques courantes, ou le SBR, sequencial batch reactor, un automatisme de remplissage, d'aération, de décantation et de soutirage de cuves qui permet de maîtriser les temps de séjour et les niveaux de dépollution.
PHOTO : La station de traitement des eaux usées de Colombes (92), ouverte en 1998, constitue la vitrine des procédés biologiques. Elle fonctionne avec
des systèmes de biofiltration, solution retenue pour la future station du Mans.
