Quels sont les avantages du traitement biologique des eaux usées?

Le niveau de l’industrie moderne détermine l’intensification maximale de tous les processus technologiques et les économies correspondantes.

Schéma de traitement biologique des eaux usées domestiques.

Afin de réduire les coûts de production, la plupart des entreprises progressistes pratiquent une production sans déchets, ce qui garantit l'utilisation la plus rationnelle de toutes les ressources.

L'une des principales caractéristiques de cette technologie, qui en détermine l'essence, est le recyclage des eaux usées. Pour pouvoir réappliquer les eaux usées, il est nécessaire de les nettoyer et de les désinfecter.

1 but des méthodes biologiques de purification de l'eau

Aujourd'hui, la filtration maximale de l'eau n'est possible qu'en combinant les méthodes de nettoyage disponibles - aucune méthode unique ne peut garantir une efficacité suffisante.

Tandis que l’organisation d’un processus par étapes, lorsque chaque méthode de nettoyage est responsable de l’élimination de certains polluants, offre la possibilité d’obtenir le résultat souhaité.

La méthode clé du traitement des eaux usées est l’épuration microbiologique de l’eau; elle repose sur les schémas naturels d’autoépuration biochimique des masses d’eau naturelles, qui sont simulés à l’aide de technologies industrielles.

Outre le traitement des eaux usées par les entreprises industrielles, les méthodes biologiques de traitement des eaux montrent une excellente efficacité dans le traitement des eaux usées municipales.

Dans ce cas, l’un des principaux avantages de cette méthode est mis en évidence: l’épuration biochimique de l’eau permet de l’utiliser plus avant en agriculture comme engrais. La méthode de nettoyage biochimique est considérée comme l'une des plus populaires et des plus recherchées dans ce domaine.

En général, après avoir analysé les applications du traitement biologique des eaux usées, on peut en conclure que cette méthode s’applique à presque tous les secteurs de l’industrie:

  • Industrie pharmaceutique;
  • L'industrie alimentaire;
  • Industrie chimique;
  • Production de pâtes et papiers;
  • Services sanitaires;
  • Secteur agricole;
  • Industrie du raffinage du pétrole.

Grandes installations de traitement des eaux usées pour le traitement biochimique des eaux usées.

Une flore biologique naturelle identique, qui contient des biofiltres modernes, permet d'obtenir une purification de haute qualité des eaux usées domestiques et industrielles.

Et ils peuvent déjà, par la suite, être réutilisés dans des processus technologiques, ou éliminés en toute sécurité, sans exercer simultanément l'impact négatif non sur l'environnement.
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2 avantages et inconvénients

La méthode de traitement biologique consiste en ce que l'oxydation, le fractionnement et la destruction ultérieure des contaminants organiques du liquide résiduaire résultent du processus de vie des microorganismes les plus simples.

Ces microorganismes sont cultivés artificiellement dans des dispositifs spéciaux (biofiltres, réservoirs aérodynamiques, etc.) traversés par les eaux traitées.

L'ensemble des méthodes de traitement biologique est classiquement divisé en deux groupes, qui dépendent du type de microorganisme utilisé:

  • Méthode aérobie - les bactéries sont utilisées pour purifier l'eau, dont l'activité vitale n'est possible qu'avec un accès illimité à l'oxygène;
  • Méthode anaérobie - utilisation de micro-organismes n’ayant pas besoin d’oxygène.

Réservoir vide pour le traitement biologique des eaux usées dans des conditions domestiques.

De plus, parfois, un autre est libéré - le groupe azote, ce sont des bactéries qui ont besoin d’un milieu saturé d’azote pour la vie.

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2.1 Traitement biologique aérobie

La méthode d'épuration aérobie des eaux domestiques et industrielles est en outre divisée en catégories, qui sont déterminées par le type de réservoir utilisé, où le traitement des eaux usées est effectué.

Ceux-ci peuvent être: des biofiltres, des étangs biologiques, des champs de filtration ou des réservoirs aérodynamiques. En général, directement sur l'essence même de la méthode de nettoyage, le type de réservoir n'a aucun effet - ils ont tous la même méthode de minéralisation des polluants.

La principale substance biologique pour le traitement aérobie est la «boue activée», parfois appelée biofilm. Dans chaque entreprise, en fonction de la composition des eaux usées, la structure des boues activées sera différente.

En soi, les boues activées se présentent sous la forme de flocons de couleur marron foncé, dont la taille ne dépasse pas quelques centaines de micromètres. Les boues moyennes contiennent 30% de particules inorganiques solides et 70% des microorganismes vivants qui, au cours de leur vie, utilisent des particules solides comme habitat.

La majeure partie des bactéries présentes dans les boues activées est constituée d’organismes de la famille des Pseudomonas. Cependant, la composition différente de l’effluent déterminera le groupe prédominant de micro-organismes.

La caractéristique principale des boues activées, qui prédéterminent leur capacité de purification, est la capacité des bactéries à utiliser les polluants organiques comme moyen de nutrition. Ces bactéries absorbent les polluants à l'intérieur de leurs cellules, lesquelles subissent un changement dans la structure biochimique.

En général, le traitement biologique aérobie complet des eaux usées domestiques et industrielles, si toutes les exigences technologiques sont satisfaites, est capable d'éliminer environ 90% des polluants oxydables contenus dans l'eau.

À ce jour, la technologie du traitement aérobie nécessite une accélération artificielle du processus, son déroulement naturel prenant beaucoup de temps. Le traitement biologique aérobie naturel est effectué sur des champs de filtration spéciaux. Cette méthode, outre une longue période d’écoulement, se caractérise également par une faible efficacité, qui ne dépasse pas 50% pour la plupart des polluants les plus courants.

Afin d'accélérer la méthode aérobie dans des conditions industrielles, des conteneurs spéciaux sont utilisés pendant leur séjour, dans lesquels les eaux usées sont artificiellement saturées en oxygène. Ces réservoirs au fond ont des conteneurs poreux de matériau polymère dans lesquels sont cultivées des colonies de micro-organismes.

Sous les conteneurs se trouvent des aérateurs - des tuyaux percés de petits trous qui remplissent l’eau d’oxygène. La température du liquide doit également être maintenue au niveau requis.

A propos, les micro-organismes eux-mêmes produisent une certaine régulation de l'habitat: lors du processus d'oxydation et de décomposition de la pollution organique, une quantité importante d'énergie est libérée, ce qui augmente considérablement la température du liquide.

De tels dispositifs de traitement biologique des eaux, en plus des stations de traitement des eaux usées industrielles, sont largement utilisés dans les conditions domestiques - les biofiltres sont souvent utilisés dans la construction de fosses septiques. Ou de petites constructions d'assainissement à usage individuel dans des chalets et des maisons de campagne.
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2.2 Traitement biologique anaérobie

Une méthode de purification anaérobie implique la transformation de polluants organiques après le passage de toutes les réactions sous forme de biogaz - méthane, qui est utilisé dans d'autres processus technologiques de combustion.

Les microorganismes, pour convertir un polluant en méthane, doivent effectuer 4 étapes de décomposition:

  1. Transformation de substances organiques en composés monomériques.
  2. Les monomères en cours de décomposition enzymatique passent sous la forme d’acides à chaîne courte.
  3. Les acides sont oxydés en acide acétique.
  4. En outre, il se produit une formation de méthane, avec laquelle du dioxyde de carbone est émis.

La composition du biogaz qui sera rejeté et la concentration de méthane dans celui-ci dépendent de la composition des polluants provenant de l'effluent.

La méthode de purification anaérobie est la principale méthode de traitement biologique de l'eau dans les industries chimique et alimentaire, ainsi que dans les systèmes de filtration des eaux usées domestiques.

Ces biofiltres ne perdent pas leur efficacité lorsque la concentration de polluants dans un liquide augmente, mais que l’élimination d’une quantité excessive de boues activées perd de son caractère urgent.

Un avantage important de la méthode anaérobie est la réduction du coût de l’équipement et des coûts d’exploitation connexes, car le traitement anaérobie ne nécessite pas d’aération artificielle de l’eau.

En général, l'efficacité du traitement biologique des eaux usées des entreprises domestiques et industrielles dépend des facteurs suivants:

  • Les eaux usées ne doivent contenir aucune substance toxique agressive (elles peuvent provoquer la mort de micro-organismes);
  • Maintenir des conditions de température optimales;
  • Pour respecter la limite admissible de pollution des eaux usées, il est important de prendre en compte la charge sur les boues, en fonction du nombre de polluants;
  • Temps de réaction;
  • Le niveau requis d'aération;
  • Caractéristiques de conception de la station d'épuration.

Il faut comprendre que toute méthode de traitement biologique n'est que l'une des étapes nécessaires au traitement complet des eaux usées industrielles et domestiques.

Pour que les eaux usées reprennent des processus technologiques ou soient éliminées en toute sécurité, elles doivent subir au moins trois étapes de nettoyage: mécanique, biologique et désinfection.
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3 Liste du matériel requis

Le liquide purifié par une méthode biologique passe la dernière étape du traitement.

Les méthodes de traitement des eaux usées biologiques nécessitent l’utilisation d’équipements classés dans les groupes suivants.

Structures de traitement des eaux usées naturelles:

  • Champs de filtration (divisés en champs de filtration externe et souterraine);
  • Puits filtrants (principalement utilisés dans des conditions domestiques);
  • Filtres à sable et à gravier;
  • Circulation canaux d'oxydation;
  • Réservoirs biologiques à aération naturelle.

Dispositifs de purification biologique artificielle de l'eau:

  • Biofiltres chargeant du verre mousse;
  • Biofiltres à disque;
  • Biofiltres;
  • Bioréacteur pour le traitement des eaux usées;
  • Biofiltres robustes inondés;
  • Installations de l'aération prolongée - réservoirs aérodynamiques (méthode d'oxydation complète);
  • Installations d'aération avec stabilisation de l'excès de boues activées.

Les réservoirs d'aération sont le dispositif le plus courant, à la fois dans le domaine industriel et dans le nettoyage des eaux usées domestiques. Ces biofiltres sont principalement fabriqués sous la forme de réservoirs rectangulaires d’une profondeur de 1 à 2 mètres et équipés de systèmes artificiels de remplissage d’eau en oxygène.

Ce sont des biofiltres plutôt compacts, caractérisés par une haute efficacité de traitement de l'eau, qui effectuent une oxydation en trois phases de la pollution organique.

Au cours de la première phase, la quantité de boues activées augmente constamment en raison de la matière organique présente dans les effluents. Dans la seconde phase, la plupart des polluants organiques sont «absorbés» par les boues et leur taux de croissance a diminué.

Dans la troisième phase, les micro-organismes manquent de nutriments, ce qui les oblige à manger des bactéries mortes, ce qui conduit à une autorégulation de l’ensemble du système.
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Caractéristiques des systèmes de traitement des eaux usées à la campagne

Le confort dans une maison de campagne dépend en grande partie des systèmes d’assainissement et de nettoyage. Nous apprenons à choisir le système d'égout local le plus optimal.

Tout développeur dans l'amélioration d'une maison de campagne, tôt ou tard, est surpris par la question de savoir comment organiser un système d'égout local. La technologie moderne résoudra ce problème de plusieurs manières, notamment une station de nettoyage, une fosse septique avec des anneaux de béton, etc. Mais pour choisir la meilleure option, vous avez besoin d’une solution complète.

Méthodes de traitement des eaux usées

Il est nécessaire de savoir que vous pouvez purifier les eaux usées de deux manières: anaérobie et aérobie.

La première méthode est utilisée dans divers types de fosses septiques - de la simple fosse septique à débordement avec anneaux en béton jusqu’aux installations de traitement locales. La deuxième méthode de purification est utilisée dans les systèmes d’égouts autonomes - des stations de traitement biologique en profondeur.

Fosse septique à anneau de béton

Ce type d’usine de traitement local, fonctionnant sur le principe anaérobie, malgré sa simplicité et son faible coût, nécessite une approche réfléchie. Voici certaines des caractéristiques de ce type de fosse septique.

Ingénieur en chef de la société Artezium Dmitry Zadrutsky:

- Bien que ce type d’usine de traitement sur le site soit souvent construit de manière indépendante, il convient de prendre en compte un certain nombre de caractéristiques de ce type de fosse septique:

  • La purification dans ce type de fosse septique a lieu par débordement des drains de la chambre à la chambre. Et donc installer des fosses septiques à 3 chambres avec des anneaux en béton.
  • Il faut faire attention au diamètre des anneaux. Le volume d'une fosse septique en dépend. Plus le nombre de personnes vivant est élevé, plus le volume de la fosse septique et le nombre de cellules sont importants.
  • Si le site contient beaucoup d'eau souterraine, il est nécessaire de mieux sceller la fosse septique afin d'éviter l'infiltration d'eau polluée dans le sol.
  • Pour une meilleure purification des eaux usées, vous pouvez utiliser des bactéries spéciales. Pour une purification supplémentaire des eaux de ruissellement, il est recommandé de prévoir un champ de filtration.

Les inconvénients de ce type de fosse septique incluent:

  • La complexité de l'installation et une grande quantité de terrassement;
  • Contrairement aux fosses septiques en plastique, l’étanchéité des joints des anneaux n’est pas assurée;
  • La nécessité d'utiliser pour l'installation d'équipement spécial fosse septique et une grue.

Dans cette fosse septique, vous pouvez rincer le papier toilette, les produits d’hygiène personnelle et évacuer de la machine à laver, mais l’évacuation du lave-vaisselle n’est plus souhaitable, car de la graisse se forme sur les parois du tuyau principal. Il est impossible d'utiliser de l'eau pour l'irrigation et il est nécessaire d'appeler périodiquement la machine asynchrone pour pomper la fosse septique.

Station d'épuration locale

Pour comprendre les processus qui se produisent dans ce type de fosse septique, le directeur de la société "Triton Plastic" (Moscou), fabricant des réservoirs septiques TANK, Vladimir Pivovarov, nous aidera:

- Principe de fonctionnement des fosses septiques: les eaux usées des appareils ménagers sont acheminées par gravité via des canalisations dans la première chambre de la fosse septique, où elles se séparent naturellement des poumons - graisses, substances huileuses, déchets organiques et composants lourds. Les fractions lourdes descendent vers le bas et finissent par se transformer en boue; les poumons, ainsi que l'eau, entrent dans la deuxième chambre pour le traitement sans oxygène par les bactéries anaérobies, puis, s'il y en a une, dans la troisième chambre.

Et le traitement final des eaux usées est déjà effectué dans les champs de filtration, sélectionnés sur la base des caractéristiques d'absorption du sol sur le site et de la profondeur de la nappe phréatique lors de l'installation.

Les boues organiques accumulées dans la chambre de réception de la fosse septique à la suite du traitement de fractions lourdes d'eaux usées sont périodiquement utilisées en les pompant à travers le manchon de la fosse septique.

Il est à noter que pour ce type de fosse septique, des dispositifs de filtrage sur site sont obligatoires. Depuis l'eau après la fosse septique est nettoyé à environ 60-70% et nécessite une purification supplémentaire pour le rejet dans le sol.

Après le processus de purification supplémentaire, l'eau est purifiée à près de 99%. Cependant, il n'est pas recommandé d'utiliser ces drains pour l'irrigation ou pour d'autres besoins.

Vladimir Pivovarov:

- Pour les hébergements saisonniers, le pompage est obligatoire tous les 1 à 3 ans, en fonction du nombre de personnes vivant et de l'intensité de l'utilisation. Ceci peut être estimé en ouvrant visuellement l'écoutille dans la fosse septique avant la période hivernale. Avec résidence permanente, pompage 1 fois par an ou avec ajout de bactéries une fois tous les 5 à 8 ans.

Dans les conditions de résidence saisonnière, il est nécessaire de pomper les sédiments d'une fosse septique une fois par an tout en les préservant pour la période hivernale.

Et avec la résidence permanente, qui utilise des bactéries spéciales pour la décomposition intensive des sédiments, environ une fois par mois, le pompage est requis beaucoup moins souvent, seulement une fois tous les 5 à 8 ans.

La fosse septique peut être utilisée pour tout type de sol, même non filtrant et avec un niveau élevé d’eaux souterraines.

Les principaux avantages de ce type d'installations de traitement comprennent:

  • Longue durée de vie - plus de 50 ans;
  • Simplicité d'exploitation et non-volatilité;
  • La possibilité de traiter avec modération les substances organiques qui tombent dans la fosse septique avec les drains (détergents, papier ou mégots de cigarettes);
  • La surface à ailettes durable de la fosse septique et sa fabrication en plastique très durable augmentent la résistance aux produits chimiques agressifs et aux changements de température saisonniers.

Station de traitement biologique en profondeur

Nous comprenons quels avantages une station de nettoyage biologique contient et comment se déroule le traitement des eaux usées.

Un expert de la société "SBM-Group" produisant des systèmes autonomes de traitement des eaux usées locales "UNILOS" Beskischenko Maxim.

- Le principe de fonctionnement de la station de traitement biologique en profondeur repose sur la méthode de culture continue de microorganismes, qui se produit sous l'action de l'oxygène ou aussi appelée méthode d'aération. Une purification des eaux usées se produit en raison de la boue active provenant de bactéries et d'animaux microscopiques.

Les boues activées sont une biomasse active en suspension dans l'eau, réalisant le processus de traitement des eaux usées dans le bassin d'aération. La grande communauté microbienne formée lors du nettoyage biologique oxyde intensément la matière organique.

En raison des substances organiques présentes dans les eaux usées et de l'excès d'oxygène pénétrant dans la plante, ces bactéries commencent à se développer et se collent en flocons, après quoi elles libèrent des enzymes qui minéralisent les polluants organiques. Lorsqu'il pénètre dans le clarificateur à la sortie, le limon avec des flocons se dépose rapidement et se sépare de l'eau purifiée.

La station de traitement biologique vous permet d'utiliser de l'eau purifiée pour l'irrigation. Et les boues activées formées dans le réservoir aérodynamique ont une structure très similaire à celle de l'eau de rivière et constituent un engrais précieux. Il n'est donc pas nécessaire d'appeler la machine de vidange.

Contrairement aux fosses d’assainissement, la station de traitement biologique n’accumule pas les eaux usées, mais assure leur décomposition biochimique en composés simples et sûrs - eau industrielle et boue activée stabilisée - par conséquent, il n’ya pas d’odeur nauséabonde. Par conséquent, la station de traitement biologique peut être installée à proximité de la maison, à une distance de 2 mètres, et l'eau purifiée peut être immédiatement déviée sur le terrain sans l'utilisation de systèmes de traitement tertiaire du sol.

Nous comprenons les caractéristiques du fonctionnement d'un tel système.

Beskischenko Maxim:

- Malgré la fiabilité du système, un bon nombre de règles doivent être suivies pour le fonctionnement efficace d'une station de nettoyage en profondeur, à savoir: il est interdit de rejeter des déchets de construction, produits chimiques, matériaux polymères, produits pétroliers et autres composés biologiquement non dégradables dans le système d'égout. Et en cas de panne d'électricité, il est nécessaire de réduire la consommation d'eau, car il est possible que la chambre réceptrice d'une station de traitement biologique déborde et que les eaux de ruissellement non purifiées se retrouvent dans l'environnement. Il est également nécessaire de pomper en temps voulu les boues actives.

En résumé, on peut noter que la station de traitement biologique présente les principaux avantages suivants:

  • Le degré de nettoyage dans les installations d’aération modernes dépasse 95%, et l’eau purifiée peut être envoyée dans des plans d’eau sans l’appareil de champs de filtration supplémentaires;
  • La station de traitement biologique est facile à transporter. De plus, lors de l’installation de la station, il n’est pas nécessaire de réaliser de gros travaux de terrassement ni de l’installer sur un socle en béton et de l’ancrer;
  • Les propriétés mécaniques de la coque en polypropylène expansé rendent possible l’installation de la station dans n’importe quel sol le plus «lourd», même à des niveaux très élevés d’eaux souterraines;
  • La durabilité de la station de traitement biologique, son étanchéité absolue, sa sécurité environnementale, sa résistance à la corrosion ainsi que contre les effets des acides et alcalis corrosifs, permet de faire fonctionner la station de traitement biologique en profondeur pendant au moins 50 ans.

Par quoi commence le choix de l'égout autonome

Afin de sélectionner une station d'épuration locale, le consommateur doit d'abord répondre à quelques questions simples:

  • Combien de personnes vivront dans la maison en permanence?
  • Quel type de logement sera dans votre maison - saisonnier ou permanent;
  • Quelle quantité d'appareils de plomberie forme les drains?
  • Surface de la parcelle;
  • Caractéristiques du sol dans lequel l'installation de traitement sera installée.

Vladimir Pivovarov:

«Sachant que le taux de consommation d’eau de la ville est de 200 litres par personne et par jour, chaque consommateur peut choisir la quantité nécessaire d’usine de traitement locale pour sa maison.

L'emplacement de la fosse septique sur le site, les caractéristiques du sol et le facteur de rejet des eaux usées traitées sont importants. En fonction de cela, le schéma d'installation de la fosse septique et l'équipement complémentaire correspondant sont sélectionnés. Donc, pour l'installation classique avec un faible niveau d'eau souterraine, des infiltrateurs, des tuyaux de drainage ou un puits seront nécessaires, en fonction de la manière dont vos champs de filtration sont organisés.

Vladimir Pivovarov:

- Les jardiniers doivent se rappeler qu'il est interdit de planter des arbres à moins de 3 mètres de l'emplacement de la fosse septique, en particulier ceux qui ont un système racinaire très puissant. Et s'il y a déjà des puits ou des puits avec de l'eau sur le site, l'installation d'une plateforme de filtrage pour fosse septique doit être effectuée à une distance de plus de 15 mètres de ceux-ci.

En résumé, nous pouvons affirmer que, munis des connaissances nécessaires et, surtout, imaginant clairement les possibilités et les caractéristiques d’une station d’épuration, tout développeur sera en mesure de choisir le système d’épuration et le réseau de traitement des eaux usées le plus optimal.

Traitement biologique des eaux usées

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Méthodes de traitement des eaux usées

Les méthodes de traitement des eaux usées peuvent être divisées en méthodes mécaniques, méthodes chimiques, méthodes physico-chimiques et méthodes biologiques. Les combinaisons les plus couramment utilisées de ces méthodes. L'application d'une méthode de traitement des eaux usées particulière dans chaque cas dépend de la nature de la pollution et des exigences en matière d'eau purifiée.

Différentes définitions et termes concernant le traitement des eaux usées

Le traitement des eaux usées est le traitement des eaux usées afin de détruire ou d'en éliminer les polluants. Au cours du processus de purification, de l’eau épurée et des déchets se forment, contenant des polluants à des concentrations élevées. En règle générale, ce sont déjà des déchets solides qui peuvent être éliminés ou éliminés.

Le forum fournit des informations sur la manière de purifier certains composants dans les eaux usées.

Articles sur l'écologie, le traitement des eaux usées et le traitement de l'eau. Dans cette section, vous trouverez des articles scientifiques d'experts reconnus dans le domaine de l'écologie et du traitement des eaux usées. Les auteurs sont des spécialistes de sociétés d’ingénierie, des fournisseurs d’équipements de traitement des eaux usées et des eaux usées, des professeurs d’université et des docteurs en sciences. Le catalogue d'articles pour votre commodité est divisé en thèmes: traitement de l'eau, traitement des eaux usées industrielles, traitement des eaux usées domestiques, installations de traitement des eaux usées pour diverses industries, etc. Nous vous proposons des articles supplémentaires sur l'écologie en anglais et en allemand.

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En bref traitement biologique des eaux usées.

Le traitement biologique des eaux usées, basé sur la capacité des micro-organismes à utiliser la pollution organique dissoute et colloïdale comme source de nutrition et à le minéraliser au cours de leur vie, est conçu pour réduire la pollution des eaux usées industrielles et municipales et le traitement des déchets secondaires résultants - sédiments et boues activées. Parmi les méthodes biologiques de protection de l’environnement, les méthodes biologiques de traitement des eaux usées ont été les premières à se développer et sont actuellement les plus largement utilisées. En termes de volume des flux en cours de traitement, le traitement biologique des eaux usées est la technologie la plus grande capacité et est utilisé dans la grande majorité des stations d’épuration: industrielles et municipales, locales, locales, etc.

Traitement biologique des eaux usées

Dans le monde moderne des technologies numériques et de la modernisation constante, il existe un gros problème de catastrophe environnementale mondiale. Il appartient à chacun de décider en vue de prévenir une menace imminente. Pour ce faire, vous devez réfléchir à la façon d'éliminer les déchets et de nettoyer les eaux usées domestiques. Aujourd’hui, bien que développée, une excellente solution efficace - la construction de structures de traitement des eaux usées locales, qui soient parfaitement situées loin des villes.

Nettoyage biologique

Toute méthode mécanique est assez courante, mais pour sa mise en œuvre, il est nécessaire de prendre en compte que le fluide qui a passé le premier niveau de filtration nécessite cependant une purification supplémentaire. Pour cela, vous devez construire des tranchées souterraines supplémentaires, ce qui est trop coûteux en temps et en argent.

Afin de privilégier l'une ou l'autre méthode, il est nécessaire d'effectuer une analyse comparative, selon les résultats de laquelle les données de nettoyage mécanique donnent 65% de filtration et le traitement biologique 98%.

Description

Aujourd'hui, des installations spécialisées pour la filtration biologique sont offertes, tant pour la production nationale qu'étrangère. Les caractéristiques distinctives sont le niveau de fiabilité et de qualité, ainsi que le coût de construction.

Les avantages d'une telle structure sont le fait que l'eau qui traverse les étapes de purification est complètement débarrassée de toutes les substances inutiles et devient ainsi claire et même transparente, ne pourrit pas et dégage un arôme déplaisant.

Principe de fonctionnement

Il faut rendre hommage, de tels dispositifs de nettoyage biologique sont assez simples, à la fois en installation et en utilisation.

Selon le principe de fonctionnement, l'eau à nettoyer passe par la chambre de réception dans laquelle s'effectue le processus de filtration initial. Ensuite, le liquide entre dans le deuxième bloc, dans lequel se trouvent des microorganismes spéciaux qui se nourrissent de déchets organiques dans l’eau.

Il est également nécessaire de savoir que ces microbes ne présentent aucun danger pour la vie ou la santé humaine.

Avantages et inconvénients

De tels systèmes biologiques se caractérisent par plusieurs avantages évidents:

  • Tous les systèmes modernes sont équipés de systèmes de contrôle automatique et à distance et d'alarmes.
  • Il n’est pas nécessaire de vérifier les performances du système toutes les heures, un capteur d’alerte est inclus;
  • Haut niveau de durabilité et de fiabilité de la conception;
  • Déchets de construction minimum;
  • L'installation et l'installation prend un minimum de temps et d'effort;
  • Les performances sont maintenues été comme hiver.
  • Tous les éléments structurels ne sont pas sujets à la corrosion et à la décomposition.

Les méthodes

Le mode de fonctionnement de telles structures est représenté par une variété de modes de travail.
Un degré élevé de purification naturelle est réalisé dans des blocs spéciaux fabriqués dans des conditions industrielles dans lesquelles la méthode biologique est combinée à une alimentation artificielle en oxygène.

Le principe général de fonctionnement, qui convient généralement à tous les projets et fosses septiques, est le suivant:

  1. Le nettoyage et la filtration du fluide sont effectués dans 4 blocs, qui sont responsables de leur processus: la chambre d’admission, le réservoir d’aération, le décanteur secondaire et l’élément stabilisateur actif.
  2. La structure de nettoyage de l'appareil comprend directement:
    • les entrées,
    • éléments de nettoyage grossiers
    • aérateur,
    • chambre d'entrée,
    • pompe principale
    • herlyweed
    • dispositif de pompage
    • compresseur
    • dispositif de collecte des déchets,
    • chambre de sortie pour eau purifiée.

Certains modèles modernes de structures de nettoyage incluent des éléments supplémentaires:

  1. Dispositifs de signalisation du niveau de liquide.
  2. Système de connexion de câble électrique.
  3. Télécommande.

Parallèlement à cela, il existe des modèles assez simples, dont le coût est nettement inférieur à celui des autres, mais dans le même temps, de nombreux dispositifs et systèmes automatiques ne sont pas inclus dans leur ensemble.

Sans faute, pour chacun des systèmes, un système de ventilation adéquat des stations d'épuration est nécessaire, ce qui garantit l'admission d'air et élimine les odeurs désagréables.

Réservoirs Aero

Pour les petites villes, les installations de traitement utilisent un système d’oxydation complet ou des réservoirs d’aération à aération naturelle avec un élément de stabilisation des boues. Cette conception assure une efficacité de filtration élevée à un niveau élevé. L'avantage de telles installations de traitement est qu'elles peuvent être utilisées dans toutes les conditions météorologiques et pour tous les sols, sans prendre beaucoup de place.

Les aérotanks sont principalement utilisés pour filtrer les déchets industriels ou leur composition proche. Trois phases sont nécessaires pour un nettoyage en profondeur:

  1. Au premier stade, le nombre de micro-organismes augmente rapidement.
  2. La deuxième étape est caractérisée par une charge importante de polluants naturels sur les microorganismes. Il devrait y avoir un équilibre entre les déchets entrants et le nombre de microorganismes actifs.
  3. À la troisième étape, les microorganismes détruisent les substances organiques contenues dans les eaux usées.

À la suite du processus d'oxydation complet, tous les éléments organiques dans les eaux usées s'accumulent et augmentent, il est donc nécessaire de nettoyer la structure elle-même une fois tous les 4 mois.

Biofiltres

Les biofiltres ou installations de filtration biologique sont parmi les plus courants et les plus appréciés, en raison de la faible consommation de matière organique, même dans les moments de forte charge.

En outre, ils produisent rapidement un traitement des eaux usées, littéralement en 30 minutes.

En tant qu'élément de nettoyage actif utilisé:

La conception consiste principalement en des blocs de mousse - du verre en mousse, qui constitue en même temps un excellent matériau isolant.

Les avantages d'un tel matériau incluent:

  1. Haut niveau de durabilité.
  2. Résistance à l'humidité.
  3. Barrière de vapeur.
  4. Résistance au feu
  5. Résistance au gel.
  6. Résistance aux produits de décomposition.

Le film sèche légèrement dans les compartiments biologiques et une température uniforme est répartie pour un fonctionnement efficace. Pour exclure la possibilité d'envasement des compartiments de chargement pendant la période d'apport minimal, un système de recyclage de la filtration des eaux usées a été créé. Cependant, ce système génère des coûts d'électricité supplémentaires pour le pompage de liquide.

Étangs biologiques

Les étangs biologiques sont soit naturels, soit nettoyés artificiellement, et sont considérés comme les conceptions les plus économiques et les plus simples. En outre, leur installation et leur utilisation sont fiables, car elles entraînent une baisse importante de la matière organique et des éléments nutritifs, ce qui réduit la contamination bactérienne.

Appareil de construction et de traitement biologique

Dans de tels compartiments, la filtration est effectuée à la fois dans des conditions naturelles et artificielles.

Ces installations comprennent:

  1. Puits spéciaux et cartouches filtrantes.
  2. Réservoirs de nettoyage souterrain.
  3. Champs de filtration au sol.
  4. Tranchées filtrantes spéciales.
  5. Cassettes de nettoyage pour les sols limoneux.
  6. Circulation des canaux oxydants.
  7. Bassins biologiques spécialisés.

L'installation

Pour travailler toute l'année, vous devez installer des installations de filtration par filtration naturelle, à condition que la température moyenne de l'air de la station ne tombe pas en dessous de -10 degrés.

Pour les travaux saisonniers, la préférence devrait être donnée aux installations de purification artificielle. Cependant, dans ce cas, il convient de porter une attention particulière aux caractéristiques du sol et aux conditions climatiques.

Traitement biologique des eaux usées

La méthode de purification biologique repose sur la capacité des micro-organismes à utiliser divers composés qui constituent les eaux usées en tant que substrats de croissance. Les avantages de cette méthode sont la possibilité d’éliminer des eaux usées un large éventail de substances organiques et inorganiques, la facilité d’instrumentation et de traitement, ainsi que les coûts d’exploitation relativement bas. Cependant, pour la mise en œuvre réussie de la méthode, d'importants investissements en capital sont nécessaires pour la construction d'installations de traitement des eaux usées. Au cours du processus de nettoyage, il est nécessaire de respecter strictement le régime technologique et de prendre en compte la sensibilité des micro-organismes à des concentrations élevées de polluants. Par conséquent, le plus souvent avant le traitement biologique des eaux usées, celles-ci doivent être diluées.

Deux types de procédés sont utilisés pour le traitement biologique des eaux usées: aérobie, dans laquelle les microorganismes utilisent l’oxygène pour l’oxydation de substances, et anaérobie, dans laquelle les microorganismes n’ont accès ni à l’oxygène dissous ni aux accepteurs d’électrons préférés du type ions nitrate. Dans ces processus, les microorganismes peuvent utiliser le carbone provenant de la matière organique contenue dans les eaux usées en tant qu'accepteur d'électrons. Lors du choix entre les processus aérobies et anaérobies, la préférence est généralement donnée en premier. Les systèmes aérobies sont plus fiables et stables; ils sont aussi plus explorés.

Les processus anaérobies, nettement inférieurs à l'aérobie par la rapidité du processus de nettoyage, présentent également un certain nombre d'avantages:

- la masse de boues activées qu'ils contiennent est presque inférieure d'un ordre de grandeur (0,1–0,2) à celle des processus aérobies (1,0–1,5 kg / kg de DBO distante);

- ils consomment beaucoup moins d'énergie pour le mélange;

- En outre, l'énergie formée sous la forme de biogaz.

Dans le même temps, les procédés de purification anaérobie sont moins étudiés et, du fait de leurs faibles débits, ils nécessitent des installations de traitement des eaux usées coûteuses et à grande échelle.

Dans les procédés de purification aérobie, une partie des substances organiques oxydées par les micro-organismes est utilisée dans les processus de biosynthèse, l'autre est transformée en produits inoffensifs - H2Oh, CO2, etc. Le principe d'action des systèmes de bioremédiation aérobie est basé sur les méthodes de culture en flux continu.

Le processus d'élimination des impuretés organiques comprend plusieurs étapes: transfert de masse de substances organiques et d'oxygène du liquide à la surface des cellules, diffusion de substances et d'oxygène dans les cellules à travers la membrane, et métabolisme au cours duquel la croissance de la biomasse microbienne se produit avec la libération d'énergie et de dioxyde de carbone. L'intensité et la profondeur du traitement biologique sont déterminées par le taux de reproduction des micro-organismes.

Lorsqu'il ne reste pratiquement plus de matière organique dans les eaux usées traitées, la deuxième étape de purification commence - la nitrification. Au cours de ce processus, les substances azotées contenues dans les eaux usées sont oxydées en nitrites, puis en nitrates. Ainsi, le traitement biologique aérobie comprend deux étapes: la minéralisation - l’oxydation des composés carbonés - et la nitrification. L'apparition de nitrates et de nitrites dans les eaux usées traitées indique un degré de purification élevé. La plupart des nutriments nécessaires au développement des micro-organismes (carbone, oxygène, soufre, oligo-éléments) sont contenus dans les eaux usées. Avec une carence en éléments individuels (azote, potassium, phosphore) sous forme de sels, ils sont ajoutés à l'effluent à nettoyer.

Une association biologique complexe comprenant des bactéries, des organismes unicellulaires (champignons aquatiques), des protozoaires (amibes, flagellés et infusoires ciliaires), des animaux microscopiques (rotifères, vers ronds - nématodes, acariens), participe à des processus de purification biologique. dans le processus de traitement biologique est formé sous la forme de boue activée ou biofilm.

La boue activée est un flocon brun-jaune de 3 à 150 microns, en suspension dans l'eau et formé de colonies de micro-organismes, notamment de bactéries. Ces derniers forment des capsules muqueuses - zoogles. Le biofilm est un encrassement muqueux du matériau de la couche filtrante des stations d’épuration contenant des micro-organismes vivants, d’une épaisseur de 1 à 3 mm.

Le traitement biologique des eaux usées en milieu aérobie est effectué dans diverses structures de construction - biofiltres et réservoirs d’aération.

Les biofiltres sont des structures rectangulaires ou rondes avec des parois solides et un double fond: le haut en forme de grille et le fond - plein (Fig. 7.8).

Fig. 7.8 Schéma du biofiltre de l'appareil

Le fond de drainage du biofiltre est constitué de dalles en béton armé avec une ouverture d'au moins 5 à 7% de la surface totale du filtre. Le matériau filtrant est généralement de la pierre concassée, des cailloux, de l'argile expansée, du laitier. La couche de support inférieure dans tous les types de biofiltres devrait contenir de plus grosses particules de matériau filtrant (taille 60-100 mm). Les biofiltres en pierre concassée ont une hauteur de couche de 1,5 à 2,5 m et peuvent être ronds avec un diamètre allant jusqu'à 40 m ou rectangulaires avec une taille de 75 x 4 m 2. Le flux d'entrée d'eaux usées prétraitées à l'aide d'un dispositif de distribution d'eau irrigue régulièrement et uniformément la surface du biofiltre. Lors de l'infiltration des eaux usées à travers le matériau de la couche filtrante, une série de processus successifs se produit:

- contact avec le biofilm se développant à la surface de particules de matériau filtrant;

- sorption de substances organiques à la surface des cellules microbiennes;

- oxydation des substances des eaux usées dans les processus du métabolisme microbien.

L'air est soufflé à travers le fond du biofiltre avec un contre-courant de liquide. Pendant la pause entre les cycles d'irrigation, la capacité d'absorption du biofilm est restaurée. Le biofilm se formant à la surface de la couche filtrante du biofiltre est un système écologique complexe (Fig. 7.9).

Figure 7.9. Biofiltre goutte à goutte de pyramide trophique dans un biofilm

Les bactéries et les champignons forment un niveau trophique inférieur. Avec les microorganismes carbonés, ils se développent dans la partie supérieure du biofiltre. Les nitrificateurs sont situés dans la zone inférieure de la couche filtrante, où les processus de compétition pour le substrat nutritif et l'oxygène sont moins prononcés. Les rotifères et les nématodes les plus simples, qui se nourrissent du composant bactérien d'un écosystème de biofilm, servent de nourriture aux espèces les plus riches (larves d'insectes).

Le biofiltre est une augmentation continue et la mort du biofilm. Le biofilm mort est lavé par le courant de l’eau traitée et retiré du biofiltre. L'eau purifiée entre dans la fosse septique, dans laquelle elle est débarrassée des particules de biofilm, puis évacuée dans le réservoir.

Le processus d'oxydation des substances organiques s'accompagne d'un dégagement de chaleur. Les biofiltres ne nécessitent donc pas de chauffage supplémentaire. Les grandes installations, équipées d'une couche de matériau isolant, peuvent fonctionner à des températures extérieures négatives. Cependant, la température à l'intérieur de la couche filtrante ne doit pas être inférieure à 6 °.

Le principal mode de fonctionnement des biofiltres en pierre concassée consiste en un seul passage d’eaux usées. La charge en matières organiques sur le filtre est de 0,06 à 0,12 kg de DBO / m 3 par jour. Pour augmenter la charge sans augmenter la surface du biofiltre, un mode de purification avec recirculation des eaux usées ou un mode de double filtration est utilisé.

Le taux de recyclage des eaux usées polluées avec des matières organiques difficilement oxydables peut être compris entre 1: 1 et 1: 2. La charge en matière organique peut atteindre 0,09-0,15 kg DBO / m 3 par jour. La double filtration variable consiste à utiliser deux directions de filtration et deux clarificateurs secondaires. La séquence des fils varie avec un intervalle de 1-2 semaines. Cela provoque la croissance rapide du biofilm et vous permet d’augmenter la charge à 0,15-0,26 kg DBO / m 3 par jour.

Les biofiltres en pierre concassée, de faible densité apparente, peuvent atteindre une hauteur de 8 à 10 m.Ce type de bioréacteur à filtration rapide des eaux usées permet une élimination de 50 à 60% de la DBO. Pour les degrés de purification supérieurs, utilisez des biofiltres en cascade.

Depuis le début des années 1980, les matériaux minéraux des biofiltres ont été remplacés par des plastiques, qui offrent une grande porosité et de meilleures propriétés hydrodynamiques de la couche à des valeurs élevées de la surface spécifique de la couche filtrante. Cela nous a permis de construire des bioréacteurs hauts, peu encombrants, et de purifier les eaux usées industrielles fortement concentrées en polluants. La surface spécifique des buses en plastique utilisées pour la filtration rapide est supérieure à celle des biofiltres en pierre concassée.

Un type plus avancé de bioréacteur à biofilm fixe est un réacteur à lit fluidisé, caractérisé par la présence d'un support recouvert d'un film microbien, suffisant pour créer un lit fluidisé d'écoulement de fluide ascendant. Le réacteur comporte un système d'alimentation en oxygène et un dispositif fournissant une distribution presque horizontale du flux de fluide dans la couche de support. En tant que support dans de tels bioréacteurs, le sable peut être utilisé pour le passage de l'oxygène (le système «Oxytron»). Des tampons fibreux poreux avec un système d'alimentation en oxygène dans l'appareil lui-même (l'installation «Keptor») sont également utilisés.

Une condition préalable essentielle au fonctionnement efficace des biofiltres est un traitement préliminaire approfondi des eaux usées provenant de particules en suspension susceptibles d’obstruer le tableau. Un moment défavorable dans le fonctionnement des biofiltres est la probabilité d'inondation, la reproduction des mouches à la surface, une odeur désagréable résultant de la formation excessive de biomasse microbienne.

Le biofiltre au goutte à goutte est le type de bioréacteur le plus courant avec un biofilm fixe utilisé dans le traitement des eaux usées. Il s’agit essentiellement d’un réacteur à lit fixe avec contre-courant d’air et de liquide. La biomasse se développe à la surface de la buse sous la forme d'un film. La buse ou la couche filtrante se caractérise par une surface spécifique élevée pour le développement de micro-organismes et une grande porosité. Ce dernier donne les propriétés nécessaires de la couche en matière de dynamique gazeuse et facilite le passage de l'air et du liquide à travers elle.

Actuellement, environ 70% des usines de traitement des eaux usées en Europe et en Amérique sont des biofiltres au goutte à goutte. La durée de vie de ces bioréacteurs est estimée à des dizaines d'années (jusqu'à 50 ans). Le principal inconvénient de la conception est la croissance excessive de la biomasse microbienne. Cela conduit à un encrassement du biofiltre, ce qui provoque des perturbations dans le système de nettoyage.

Aerotank fait référence à des bioréacteurs homogènes. La conception typique du bioréacteur est un récipient scellé en béton armé de section rectangulaire, associé à un décanteur. Aerotank est divisé par des cloisons longitudinales en plusieurs corridors, généralement 3-4. Les différences de structure des divers types de réservoirs d'aéronefs sont principalement liées à la configuration du bioréacteur, à la méthode d'approvisionnement en oxygène, à l'ampleur de la charge.

Les schémas typiques des réservoirs aérodynamiques sont présentés à la fig. 7.10. Le processus de bioremédiation dans le réservoir d'aération comprend deux étapes. La première étape consiste en l’interaction des eaux usées décantées avec l’air et des particules de boues activées dans le réservoir d’aération pendant un certain temps (4 à 24 heures ou plus, en fonction du type d’eaux usées, des exigences en matière de profondeur de traitement, etc.). Dans la deuxième étape, la séparation de l'eau et des particules de boue activée dans le décanteur secondaire a lieu. L’oxydation biochimique des substances organiques dans la cuve aérienne au premier stade est réalisée en deux étapes: au premier stade, les microorganismes des boues activées absorbent les polluants des eaux usées, au deuxième stade, ils les oxydent et restituent leur capacité oxydante.

Fig. 7.10. Régimes Aerotank: a - éviction, b - mélange,

c - avec apport dispersé d'eaux usées et régénération des boues activées

L'air est acheminé vers les «corridors» de l'aérotank à travers des dalles en béton armé poreux (filtres) ou par un système de conduites en céramique poreuses. Habituellement, le dispositif de distribution d’air ne se trouve pas au centre, mais près d’un des murs du couloir. En conséquence, le flux est turbulé dans le réservoir d’aération et les eaux usées ne se déplacent pas uniquement dans le couloir, mais s’enroulent également en spirale. Cela améliore le mode d'aération et les conditions de nettoyage. Le processus de nettoyage dans le réservoir d'aération est une fermentation continue.

Les particules de boues activées formées par les bactéries et les protozoaires sont un mélange floculant. Comparés à un biofilm fonctionnant dans les biofiltres, les réservoirs d'aération à boues activées représentent une diversité écologique plus faible des espèces. Les principaux groupes de composants bactériens des boues activées sont les bactéries floculantes oxydant le carbone, les bactéries filamenteuses oxydant le carbone et les bactéries nitrifiantes. Le premier groupe de bactéries participe non seulement à la dégradation des composants organiques des eaux usées, mais forme également des flocons stables qui se déposent rapidement dans la fosse septique lors de la formation de boues denses. Les nitrificateurs (Nitrosomonas et Nitrobacter) convertissent les formes réduites d’azote en oxydes:

NH3 + O2 Nitrosomonas Þ NO2; NON2 + O Ni Trobacter Þ NO3 -

Les bactéries filamenteuses, d'une part, forment un squelette autour duquel se forment des flocons; d'autre part, ils stimulent les processus indésirables (formation de mousse et faible précipitation). Les plus simples consomment des bactéries et réduisent la turbidité des eaux usées, les plus importantes étant les ciliés (Vorticella, Opercularia).

Les boues activées ont une grande surface d'adsorption et contiennent un ensemble d'enzymes pour éliminer les contaminants des eaux usées.

La concentration de boues activées dans le réservoir est généralement comprise entre 1,5 et 5,0 g / l. Cette valeur dépend de la concentration de pollution des eaux usées, de l'âge des boues et de leur productivité. L'âge des boues est calculé par l'équation

où M - particules en suspension du mélange de boues, kg / m 3; V est le volume de l'aérotank, en m 3; my- quantité de boues éliminées, kg / jour; G - consommation d'eau, en m 3 / jour; avecout. - concentration de boues dans le débit de sortie, kg / m 3.

Par exemple, pour obtenir une nitrification avec des agents nitrifiants à croissance lente, les boues sont utilisées pendant environ 12 jours et, pour l’oxydation de substances organiques, leur âge peut être considérablement inférieur.

La concentration de travail en oxygène dissous est calculée en fonction des besoins d’installation estimés. Pour une nitrification complète, il faut au moins 2 mg / l; pour l’oxydation du carbone et la dénitrification - moins de 1 mg / l.

En pratique, selon le type d'aération, plusieurs modes de traitement des eaux usées sont utilisés: rapide, standard et étendu. Les processus rapides sont utilisés dans le traitement partiel des eaux usées. Le type de processus de nettoyage le plus courant est la moyenne entre l'aération standard et l'aération rapide.

Le prochain paramètre important pour le processus de bioremédiation dans les bioréacteurs à flux homogène est le mode de mélange. Des systèmes de mélange complet et de déplacement parfait sont connus. Le premier type fournit une dilution instantanée du flux d’entrée dans le réservoir d’aération. Cela protège la microflore des boues activées des effets inhibiteurs des polluants provenant des eaux usées. Les boues actives dans un tel système ont toutefois la plus grande capacité de précipitation, contrairement aux systèmes de répression idéaux.

Dans ce dernier cas, les boues activées pénètrent dans le premier couloir où, lors de l’aération, elles restaurent leur pouvoir oxydant. Les eaux usées pénètrent dans le deuxième corridor avec les boues activées régénérées. La concentration de polluants diminue progressivement à mesure que les eaux usées s'écoulent dans le système de corridors de l'aérotank. Dans de tels systèmes, la concentration de polluants dans le flux d’entrée ne doit pas dépasser le maximum autorisé pour les composants biologiques formant les boues activées.

L’expérience acquise dans l’exploitation de divers types de réservoirs aériens montre que la teneur en substances organiques des eaux usées alimentant le traitement ne doit pas dépasser 1000 mg / l. Le pH optimal est généralement compris entre 6,5 et 8,5.

La quantité d'éléments biogéniques dans les eaux usées traitées est ajustée par l'addition des sels nécessaires. Donc, avec DBO environ 0,5 kg O2/ m 3, la teneur en azote assimilable dans les eaux usées ne doit pas être inférieure à 10, phosphates - 3 mg / l. Les meilleurs résultats de purification de l'eau dans les aérotanks sont obtenus avec une DBO d'entrée allant jusqu'à 0,2 kg d'O2 / m 3. Si le niveau d'aération avec une telle DBO est inférieur à 5 m 3 / m 2 h, la DBO de l'eau purifiée peut chuter à 0,015 kg O2/ m 3.

L'augmentation de la biomasse de boues activées pendant la purification conduit à son "vieillissement" et à une diminution de l'activité biocatalytique. Par conséquent, la plus grande partie des boues activées provenant du clarificateur secondaire est retirée du système et une partie seulement est renvoyée dans le réacteur.

Les aérotanks sont technologiquement liés aux décanteurs secondaires, dans lesquels interviennent la clarification des eaux sortantes et la séparation des boues actives. Les fosses septiques remplissent également la fonction de réservoirs à contact. En eux, les eaux usées sont chlorées. La dose de désinfection du chlore après traitement biologique, en fonction de la qualité du nettoyage, est de 10-15 mg / l avec une durée de contact du chlore avec un liquide pendant au moins 30 minutes.

Les procédés de traitement des eaux usées anaérobies par rapport à l'aérobie présentent un certain nombre d'avantages incontestables. Les principaux sont le taux élevé de conversion des polluants en carbone entraînant une croissance relativement faible de la biomasse et la production d’un autre produit de valeur: le biogaz.

Les procédés anaérobies de traitement des eaux usées sont utilisés en Europe depuis environ 100 ans. Les bioréacteurs de fosses septiques sont des bassins de sédimentation dans lesquels les boues décantées subissent une dégradation anaérobie. Les fosses septiques fonctionnent généralement à une température de 30 à 35 ° C. Le temps de séjour des eaux usées traitées est nettement supérieur - environ 20 jours.

Lors de la conception de bioréacteurs de ce type, l'un des principaux paramètres est sa capacité en litres (V), calculée en tenant compte du nombre de personnes desservies par P:

La moitié du volume de 180 litres par habitant est allouée au liquide, l'autre moitié à l'accumulation de boues. Le volume du réservoir est réparti entre les deux chambres, la première occupant les 2/3 du volume et ayant un fond incliné pour contenir les boues (Fig. 7.11). Il est éliminé périodiquement (environ une fois par an) et une petite partie reste dans le bioréacteur.

Fig. 7.11. Fosse septique à deux chambres: 1 - régulateur, 2 - réflecteur,

3 - conduite sous pression, 4 - fond de l'appareil avec une pente (1: 4)

Les fosses septiques sont utilisées dans le système des stations d’épuration urbaines. Ils traitent les sédiments retirés des réservoirs de sédimentation primaires. Dans ce cas, les boues fermentées sont éliminées ou enterrées. Au cours de la fermentation, le volume des boues diminue, la teneur en microorganismes pathogènes et les mauvaises odeurs diminue.

La biodégradation des polluants se produisant dans les fosses septiques sur la base d’une association microbienne complexe comprend les processus hydrolytiques impliquant des bactéries acidogènes, hétéroacétogènes et la méthanogénèse impliquant des méthanogènes. Les épandeurs de débit anaérobies de ce type sont utilisés pour la biorestauration anaérobie des eaux usées industrielles et agricoles.

L'utilisation de systèmes anaérobies relativement peu coûteux pour les déchets hautement pollués de l'industrie alimentaire et les déchets animaux intensifs est particulièrement efficace. Ces eaux usées présentent des niveaux élevés de DBO et de DCO, et le fumier a également une teneur élevée en composants insolubles qui ne sont pas biodégradables. Pour leur nettoyage utilisé des mélangeurs complets. Les eaux usées des complexes de porc et de volaille sont rejetées lors de la biorestauration anaérobie de seulement 50% de la DCO, et les exploitations d'élevage de bétail sont rejetées à 30%.

Des concentrations élevées de substances organiques et d'azote ammoniacal (jusqu'à 4000 mg / l) sont capables d'inhiber le processus de dégradation. Le temps de rétention de ces eaux usées dans un bioréacteur d'un volume allant jusqu'à 600-700 m 3 augmente jusqu'à 15 à 20 jours avec une charge quotidienne normale de 20 à 30 m 3. Le biogaz produit dans ce cas contient jusqu'à 70% de méthane. Un bioréacteur de volume relativement petit purifie les eaux usées des fermes de taille moyenne avec une teneur de 1200 à 1500 porcs.

Ces dernières années, en raison des exigences plus strictes en matière de prétraitement des eaux usées industrielles avant leur rejet dans le système d'égouts, ainsi que de la nécessité de remplacer les combustibles fossiles par des sources renouvelables, l'intérêt pour les procédés anaérobies augmente.

Les étangs biologiques sont une cascade de bâtiments d'une profondeur de 1,0 à 1,5 m, à travers lesquels les eaux usées traitées s'écoulent à un débit insignifiant. Il y a des étangs avec une aération naturelle et artificielle. Le temps passé dans les étangs dépend du type et de la concentration de contamination, du degré de prétraitement, des méthodes d'utilisation de l'eau purifiée et varie de 3 à 50 jours. Si les étangs ont une aération artificielle, le temps de séjour de l’eau qu’ils contiennent est considérablement réduit.

Dans les installations industrielles, les étangs biologiques sont principalement utilisés pour l’épuration des eaux usées ayant subi des traitements biochimiques. Après les étangs biologiques, la concentration de pétrole, de produits pétroliers et d’autres polluants est tellement réduite que le poisson peut être dilué dans les dernières sections de l’étang.

Parfois, le traitement tertiaire est effectué dans les domaines de l'irrigation. Ce sont des zones spécialement préparées, utilisées simultanément pour le traitement des eaux usées et à des fins agroculturelles. Le traitement des eaux usées dans les champs d'irrigation est effectué à l'aide de la microflore du sol, de la chaleur solaire, de l'air et de l'activité des plantes. Les champs d’irrigation agricole après la descente des eaux usées traitées sont utilisés pour la culture de céréales et d’ensilage, des herbes, certains légumes, ainsi que pour la plantation d’arbres et d’arbustes.

Les méthodes de traitement biologique des eaux usées sont efficaces et constituent essentiellement un élément obligatoire du système de traitement de chaque entreprise.

Les eaux usées épurées avant leur rejet dans les eaux de surface doivent être désinfectées, car elles peuvent contenir des bactéries pathogènes, des virus et des parasites, entraînant ainsi l'apparition de maladies infectieuses chez la population.

La chloration est le plus couramment utilisée pour cela. Cependant, cette méthode a une capacité de désinfection insuffisante contre de nombreux microorganismes pathogènes. En outre, l'utilisation de la chloration s'accompagne des phénomènes négatifs suivants:

• dans les eaux usées désinfectées, contient une quantité résiduelle de chlore actif, toxique pour les organismes aquatiques et les poissons, provoque une modification de la biocénose des masses d'eau, ce qui affecte leur capacité d'auto-nettoyage;

• il se forme des composés organochlorés mutagènes cancérigènes et hautement toxiques;

• Le travail avec le chlore, substance toxique puissante, nécessite des mesures de sécurité spéciales.

Des problèmes similaires se posent lors de l’utilisation d’autres méthodes de désinfection à base de réactifs (hypochlorites de sodium et de calcium, ozone, peroxyde d’hydrogène, etc.).

Actuellement, la méthode de désinfection la plus prometteuse est le traitement de l’eau par ultraviolets (UV).

Avec l’irradiation UV de l’eau, presque tous les microorganismes pathogènes meurent, la capacité oxydative de l’eau ne change pas, le danger de surdosage en désinfectant disparaît, la consommation d’énergie est de 30 à 60 Wh / m 3 d’eaux usées. Cependant, l’utilisation de cette méthode n’est efficace que lorsque la teneur en substances en suspension dans l’eau n’est pas supérieure à 20 mg / l. Au Bélarus, un programme visant à introduire des méthodes sans réactif pour la désinfection des eaux usées, alternatives à la chloration, jusqu’en 2020, a été approuvé par le ministère du Logement et des Services communaux le 25 janvier 2007, n ° 3.

Lors du traitement biochimique des eaux usées, il se forme des précipités qui doivent être retirés périodiquement de la station de traitement. Le traitement ou l'élimination de ces sédiments est très difficile en raison de leur volume important, de leur composition variable, de la présence de nombreuses substances toxiques pour les organismes vivants et de l'humidité élevée.

Les boues d'épuration sont difficiles à filtrer les suspensions. Dans les sédiments secondaires des sédiments, il y a principalement un excès de boues activées, dont le volume est 1,5 à 2,0 fois supérieur au volume de sédiments provenant du décanteur principal. Les principaux composants des sédiments bruts sont les glucides, les lipides et les protéines, qui représentent ensemble 80-85% du total, les 15-20% restants constituant un complexe lignine-humus. La décomposition de substances organiques produit du méthane, de l'hydrogène, du dioxyde de carbone, des alcools et de l'eau, de l'ammoniac et de l'azote libre et du sulfure d'hydrogène. Le schéma général de traitement des boues d’épuration est illustré à la fig. 7.12.

Fig. 7.12 Schéma général de traitement des boues d'épuration

L'élimination de l'humidité libre est réalisée par compactage du précipité. Dans le même temps, jusqu'à 60% d'humidité sont éliminés en moyenne et la masse de sédiment est réduite de 2,5 fois. Les boues activées dont la teneur en humidité est comprise entre 99,2 et 99,5% sont les plus difficiles à condenser. Pour le compactage du limon par gravité, par flottation, par centrifugation et par vibration.

La stabilisation des sédiments est réalisée pour détruire la partie biodégradable de la matière organique dans le dioxyde de carbone, le méthane et l’eau. Elle est réalisée à l'aide de microorganismes dans des conditions anaérobies et aérobies. Dans des conditions anaérobies, les boues sont digérées dans des digesteurs, ce qui a pour effet de réduire leur volume d'environ la moitié en raison de la décomposition et de la minéralisation de la matière organique. Le sédiment fermenté acquiert une structure granulaire homogène, donne une meilleure eau pendant le séchage et perd une odeur putride spécifique.

Après stabilisation, les précipités sont déshydratés. À la déshydratation ils sont préparés en conditionnant. Au cours du conditionnement, la résistance spécifique est réduite et les propriétés de précipitation de la précipitation sont améliorées en raison de modifications de leur structure et des formes de liaison de l'eau. La climatisation est réalisée avec des méthodes réactives et non réactives.

Lorsque le traitement réactif des sédiments se produit coagulation - le processus d'agrégation des particules fines et colloïdales. La formation de gros flocons avec une rupture des couches de solvant et une modification des formes de liaison entre l'eau contribuent à modifier la structure du sédiment et à améliorer son caractère hydrofuge. Les sels de fer et d'aluminium - FeCl sont utilisés comme coagulants.3, Fe2(SO4)3, Feso4, Al2(SO4)3, ainsi que la chaux.

Les méthodes de traitement sans réactif comprennent le traitement thermique, la congélation suivie de la décongélation, l'électrocoagulation et l'exposition au rayonnement.

La méthode la plus simple de déshydratation consiste à assécher les sédiments sur les lits de boues. Dans cette méthode, l'humidité peut être réduite à 75-80%, et le volume et la masse des sédiments sont réduits de 4 à 5 fois, perd de leur fluidité et peut être transporté sur le lieu d'utilisation par la route. Cependant, cette méthode est durable, nécessite de grandes parcelles de terrain, dépend des conditions climatiques de la région. De plus, la teneur en humidité des boues séchées reste importante.

Les parcelles silt sont des parcelles de terrain (cartes), entourées de tous côtés par des murs en terre. Si le sol filtre l'eau de puits et que la nappe phréatique est profonde, les sites de limon sont aménagés sur des sols naturels. Lorsque les eaux souterraines sont situées à une profondeur de 1,5 m, un drainage spécial des tuyaux est prévu pour éliminer le filtrat, et parfois une fondation artificielle est aménagée.

Le séchage mécanique (centrifugation, pressage sur filtre, filtrage, par exemple sur des filtres sous vide) réduit également l'humidité à 70-80%, puis le séchage thermique à 15-25%.

Les boues résiduaires, qui ne peuvent actuellement pas être utilisées, sont envoyées aux collecteurs de boues pour être éliminées.

Les collecteurs de boues sont des réservoirs ouverts en terre qui, après remplissage, sont conservés et les boues sont acheminées vers d'autres unités. Il ne faut pas oublier que les décharges de boues en conserve sont une source potentielle de pollution de l'environnement et nécessitent une surveillance constante.

À l'heure actuelle, la méthode de déshydratation des boues biologiques (BFR) se généralise.

Un schéma de principe du traitement des eaux usées est présenté à la Fig. 7.13.

Fig. 7.13 Schéma du procédé de traitement des eaux usées: 1 - chambre de réception,

2 - des grilles pour la séparation des gros déchets, 3 - un piège à sable, 4 - un piège à graisse / huile,

5 - décanteur primaire, 6 - station de déshydratation mécanique, 7 - réservoir d'aération ou

biofiltre, 8 - décanteur secondaire, 9 - compacteur de limon, 10 - traitement supplémentaire et désinfection utilisant la méthode de surfactant-ozonation, 11 - surfaces de sable, 12 - station de pompage des eaux usées, 13 - concasseur

Le traitement et l'épuration des eaux usées est un problème technique très complexe qui ne peut pas être entièrement traité dans ce tutoriel. Des informations plus complètes sur cette question peuvent être obtenues dans le livre précédemment publié [14] ou dans la littérature spécialisée.

Etant donné que la construction et l'exploitation de stations d'épuration dans les entreprises nécessitent l'investissement de moyens matériels et techniques très importants, le maintien de services spéciaux crée de nombreux problèmes pour l'évacuation des boues d'épuration, des boues activées usagées et autres, à l'heure actuelle aux niveaux local et régional. systèmes modulaires de traitement des eaux usées.