Qu'est-ce que le processus MBBR?

Le Processus MBBR Est une technologie de traitement des eaux usées qui combine les avantages du lit fluidisé traditionnel et des méthodes biologiques d'oxydation de contact, fournissant d'excellents effets de retrait d'azote et de phosphore. L'efficacité de traitement de ce procédé atteint généralement: DBO₅ Retrait de plus de 90%, retrait de MORUE de CLA, retrait total d'azote de CLA, et retrait de phosphore d'environ Cr.

Le réacteur MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) est principalement utilisé pour le traitement des eaux usées et des eaux usées. Il dégrade et élimine les substances organiques, l'azote ammoniacal, l'azote nitrate, l'azote nitrite et le phosphore de l'eau en formant un biofilm à la surface du Remplisseur biologique de MBBR

Le réacteur MBBR se compose d'un réservoir, de transporteurs (remplisseurs) et de tuyaux d'aération perforés.

• Réservoir: Le récipient principal utilisé pour contenir les charges de fond et de l'eau, servant de site principal pour le processus de réaction.
• Remplisseur: Il fournit une grande surface pour l'attachement et la croissance du biofilm, ce qui améliore l'effet du traitement de dégradation biologique.
• Tuyau d'aération: Il est utilisé pour fournir de l'oxygène à l'intérieur du réacteur afin de répondre à la demande en oxygène des micro-organismes pendant le processus de biodégradation.

Le principe du procédé MBBR consiste à utiliser le principe de base de la méthode du biofilm en ajoutant une certaine quantité de porteurs en suspension dans le réacteur pour augmenter la biomasse et les espèces biologiques dans le réacteur, améliorant ainsi l'efficacité du traitement du réacteur. Puisque la densité des charges MBBR est proche de celle de l'eau, elles sont dans un état complètement mélangé avec de l'eau pendant l'aération. La collision et l'action de cisaillement des transporteurs dans l'eau rendent les bulles plus petites, améliorant le taux d'utilisation de l'oxygène. De plus, les espèces biologiques à l'intérieur et à l'extérieur de chaque transporteur sont différentes. Certains porteurs ont des bactéries anaérobies ou facultatives qui poussent à l'intérieur, tandis que les bactéries aérobies se développent à l'extérieur. Chaque support agit comme un micro-réacteur, permettant aux réactions de nitrification et de dénitrification de se produire simultanément, améliorant ainsi l'efficacité du traitement.

Le remplisseur de MBBR est un nouveau type de transporteur bioactif. Il utilise une formule scientifique et intègre divers oligo-éléments qui facilitent la fixation microbienne rapide et la croissance dans les matériaux polymères, en fonction des caractéristiques des eaux usées. Il est modifié et construit par des processus spéciaux, et présente des avantages tels qu'une grande surface spécifique, une bonne hydrophilie, une activité biologique élevée, une formation rapide de biofilm, un bon effet de traitement et une longue durée de vie.

Le cœur du processus MBBR est le support, dont la structure physique, la stabilité chimique et la résistance mécanique affectent directement la facilité de formation du biofilm, la vitesse de fixation du biofilm et la capacité à éliminer les polluants. Généralement, les transporteurs utilisés dans le processus MBBR doivent répondre aux caractéristiques suivantes:

• Bonne électrophilie, charge positive sur la surface, ce qui facilite la fixation des micro-organismes chargés négativement et bonne biocompatibilité.
• Bonne hydrophilie, facilitant la fixation des micro-organismes et permettant une formation rapide de biofilm.
• Gravité spécifique raisonnable, proche de l'eau, uniformément répartie dans l'eau, bonne fluidité.
• Résistant aux UV, résistance aux UV améliorée et fonction anti-âge, avec une durée de vie de plus de 25 ans.
• En ajoutant des groupes hydrophiles et d'autres oligo-éléments, la formation du biofilm ne prend que 3–15 jours.

La formation de biofilm de charges biologiques fait référence au processus de traitement des eaux usées où les micro-organismes attachent des polluants dans l'eau à la surface de la charge et s'y développent et s'y reproduisent. Dans un réacteur MBBR, le processus de formation de biofilm de charges biologiques peut être aérobie ou anaérobie, en fonction du contact entre la surface de charge et l'oxygène dissous dans l'environnement.

Formation de biofilm aérobie. Dans le système MBBR, une partie de la surface de remplissage est exposée à la zone de contact de l'air, permettant à l'oxygène d'entrer et de soutenir les micro-organismes sur le biofilm pour la respiration aérobie.

Formation de biofilm anaérobie. Dans les parties de la charge qui sont en contact avec l'eau, les micro-organismes utilisent la matière organique dans les eaux usées pour la décomposition anaérobie, produisant des produits métaboliques tels que le méthane et le sulfure d'hydrogène.

Formation de biofilm anaérobie

Formation de biofilm aérobie

• Inspection visuelle

  Le biofilm est uniformément réparti sur la surface du support, devenant plus dense plus près de la surface du support et plus lâche plus loin. La couleur du support s'assombrit, ce qui indique que le biofilm sur le support a atteint sa maturité.

• Inspection microscopique

  La structure du biofilm est dense et héberge un large éventail de micro-organismes. Les ciliés sessiles, tels que Vorticella et Epistylis, sont prédominants. L'apparition d'un petit nombre de rotifères et de ciliés nageurs signifie la maturation du biofilm.

De nombreux facteurs influent sur la rapidité et l'efficacité de la formation du biofilm, tels que les pores de remplissage, la valeur du pH, la température et le taux d'aération.

• Pores de remplisseur

  Le nombre de pores dans les charges MBBR affecte l'efficacité du traitement de l'eau. Plus il y a de pores, plus la surface de la charge est grande, plus les micro-organismes peuvent se fixer et meilleur est l'effet du traitement.

• Valeur pH

  Les activités physiologiques des microorganismes sont étroitement liées à l'acidité et à l'alcalinité de l'environnement. Ce n'est que dans des conditions de pH appropriées que les micro-organismes peuvent effectuer des activités physiologiques normales. Si la valeur du pH s'écarte trop de la plage appropriée, la fonction catalytique du système enzymatique dans les micro-organismes s'affaiblira ou même disparaîtra. La plage de pH optimale pour les microorganismes impliqués dans le traitement biologique des eaux usées est généralement de 6,5–8,5.

• Température

  La méthode MBBR réalise principalement la dégradation des polluants organiques dans les eaux usées par le métabolisme de divers types de micro-organismes dans le biofilm. Par conséquent, la qualité de croissance du biofilm est directement liée au résultat final du traitement des eaux usées. Cela est particulièrement vrai pour les bactéries nitrifiantes et dénitrifiantes, qui ont de longs cycles de croissance et sont très sensibles aux changements environnementaux. La température optimale pour les bactéries nitrifiantes est de 20 °C – 30 °C et pour les bactéries dénitrifiantes, de 20 °C – 40 °C. Lorsque la température descend en dessous de 15 °C, l'activité des deux types de bactéries diminue et à 5 °C, elle s'arrête complètement. Ainsi, les changements de température affecteront directement la croissance de ces bactéries.

• Taux d'aération

  Si le taux d'aération est trop faible, il est difficile de faire le rouleau de remplissage et de fluidifier; si le taux d'aération est trop élevé, il est difficile pour le biofilm de se former initialement.

Après que les eaux usées brutes entrent dans l'usine de traitement des eaux usées, elles traversent d'abord l'équipement d'écran. L'écran est composé de barres ou de tiges métalliques disposées en formes parallèles ou inclinées pour bloquer les grosses particules et les impuretés solides, empêchant ainsi le colmatage des équipements de traitement ultérieurs. La masse d'eau traitée par l'écran pénètre dans le réservoir MBBR, qui est rempli de charges. Les micro-organismes forment des biofilms à la surface des charges pour dégrader la matière organique. L'eau traitée s'écoule du réservoir MBBR vers le réservoir de sédimentation secondaire, où les solides en suspension et les boues biologiques sont séparés par sédimentation gravitaire. L'eau sortant du réservoir de sédimentation secondaire pénètre dans l'unité de préfiltration pour éliminer davantage les petites particules et les solides en suspension résiduels qui n'étaient pas complètement décantés dans le réservoir de sédimentation secondaire. L'eau qui a subi un traitement de préfiltration pénètre dans le filtre à sable, ce qui élimine davantage les solides en suspension, les substances colloïdales et les micro-organismes de l'eau. L'eau après le traitement du filtre à sable pénètre dans le filtre à charbon actif, où la capacité d'adsorption élevée du charbon actif élimine les matières organiques, le chlore résiduel, les odeurs et certains ions de métaux lourds de l'eau. Enfin, l'eau pénètre dans le réservoir d'eau propre.

• Température

  Le système de réacteur à film biologique devrait fonctionner à des températures de 15 °C – 35 °C.

• Oxygène dissous

  L'oxygène dissous est un facteur important affectant l'efficacité d'élimination de la matière organique. En particulier dans les cas où l'objectif est l'élimination du phosphore et de l'azote, le contrôle de la concentration en oxygène dissous devient particulièrement important. La plage de commande d'OD dans chaque section du réservoir de réaction est la suivante: section anaérobie inférieure à 0,2 mg/L, section anoxique comprise entre 0,2 mg/L et 0,5 mg/L, et section aérobie avec une concentration en oxygène dissous de préférence non inférieure à 2 mg/L.

• MLSS (concentration de matières en suspension dans les liqueurs mixtes)

  La concentration des boues dans le procédé MBBR doit être contrôlée à moins de 3 000 mg/L – 20 000 mg/L. D'une manière générale, lorsque la concentration des boues dans le liquide d'alimentation augmente, en raison de la concentration élevée des boues, les boues ont tendance à se déposer sur la surface du biofilm, formant une couche de boue épaisse. Cependant, la concentration des boues dans le liquide d'alimentation ne doit pas être trop faible, sinon le taux de dégradation des polluants sera faible et la capacité des boues activées à adsorber et à dégrader la matière organique dissoute s'affaiblira, entraînant une augmentation de la concentration de matière organique dissoute dans le surnageant de la liqueur mélangée. Par conséquent, il est nécessaire de maintenir une concentration appropriée des boues dans le liquide d'alimentation, car des concentrations excessivement élevées et faibles peuvent réduire le flux d'eau.

• Valeur pH

  La valeur du pH influent du réservoir de réaction MBBR devrait être 6–9.

Avantages

Le procédé MBBR conserve les fonctions de la méthode traditionnelle des boues activées tout en intégrant les caractéristiques du procédé de biofilm en lit fixe. Ses principaux avantages se reflètent dans les aspects suivants:

• Les charges sont principalement constituées de polyéthylène, de polypropylène et de leurs matériaux modifiés, de mousse de polyuréthane, etc., avec une densité proche de l'eau. Ils sont principalement cylindriques et sphériques, faciles à former un biofilm, non agglomérant, non bloquant et facile à détacher le biofilm.
• La charge et l'eau sont toutes deux en mouvement, ce qui permet un bon transfert de masse entre le gaz, l'eau et les phases solides. Cela améliore l'activité du biofilm sur la charge, augmente la charge organique et l'efficacité du système, et stabilise la qualité de l'effluent.
• L'application de MBBR est assez flexible en termes de forme de réacteur, avec de diverses formes disponibles. Il a une structure compacte et occupe une petite surface, ne nécessitant que 20% du volume d'un réservoir d'oxydation classique dans les mêmes conditions de charge.
• Il a la basse perte principale, la consommation basse d'énergie, l'opération simple, et la gestion commode.
• Les micro-organismes attachent au transporteur et coulent avec l'eau, ainsi il n'y a aucun besoin de retour de boue ou de rétrolavage cyclique.
• Le biofilm se détache naturellement, empêchant ainsi le colmatage.

Inconvénients

• La charge dans le réacteur repose sur l'effet de levage de l'aération et l'écoulement d'eau pour être dans un état fluidisé. Dans l'ingénierie réelle, il est facile de rencontrer l'accumulation locale de remplisseur.
• L'effluent du réacteur a souvent une grille ou un maillage pour empêcher la perte de charge, mais il est sujet au colmatage.
• Une teneur élevée en micro-organismes nécessite un taux d'aération suffisant, augmentant ainsi la consommation d'énergie opérationnelle.
• Il est facile de provoquer un encrassement de la membrane, nécessitant un nettoyage régulier de la membrane ou un lavage à contre-courant.