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Feuillet memento Degremont - n°1 Ultragreen
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Feuillet memento Degremont - n°1 Ultragreen

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L’Ultragreen est un procédé Degrémont de traitement des eaux usées qui combine la dégradation de la pollution par l’activité biologique et une clarification par membranes ...

L’Ultragreen est un procédé Degrémont de traitement des eaux usées qui combine la dégradation de la pollution par l’activité biologique et une clarification par membranes
plaques d’ultrafiltration.

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    Feuillet memento Degremont - n°1 Ultragreen Feuillet memento Degremont - n°1 Ultragreen Document Transcript

    • Culturellement, Degrémont est très attaché au Les Feuillets Mémento Technique partage de la passion de ses collaborateurs de l’Eau Degrémont pour les métiers de l’eau. En complément du Mémento Technique de l’eau, Degrémont propose “Les Feuillets Mémento” pour mieux connaître les différentes techniques disponibles et pour découvrir les nouveautés et les grandes évolutions technologiques. Eaux résiduaires urbaines UltragreenTM Procédé biologique Clarification Filtration membranaireCLARIFICATION PAR MEMBRANE EN EAUX séparation dynamique en bassin de clarification avec lequelRÉSIDUAIRES URBAINES une « fuite » de MES est toujours possible, entraînant un risque de dénitrifcation. Par ailleurs, la qualité de l’eau traitée estTout comme dans le domaine du traitement des eaux pour indépendante des variations de charges hydrauliques.la production d’eau potable, la technique de séparationmembranaire dans le traitement des eaux résiduaires urbaines Lors de la clarification par membranes, àconstitue une véritable barrière physique aux impuretés et concentration et pression constantes, ongermes pathogènes. constate une baisse du flux au cours duPour un même objectif de qualité d’eau, les membranes temps, pouvant aller jusqu’à un blocagepermettent de remplacer plusieurs étapes de traitement complet de la membrane : c’est leconventionnel. La compacité des procédés membranaires phénomène de colmatage. permet de réaliser des stations avec une faible emprise au sol etles procédés modulaires peuvent être installés sur un très large Le colmatage est dû à la formation d’un dépôt de colloïdes à laéventail de tailles de stations. surface de la membrane, à l’adsorption de solutés variés dans les pores, mais aussi à la formation de précipités sur la membrane (sulfate ferrique par exemple). Le premier phénomène estÎÎ Les membranes d’ultrafiltration essentiellement réversible par rétro lavage (opération qui consiste à inverser les pressions pour renvoyer l’eau produiteEst appelée membrane tout matériau qui, mis sous la forme au travers de la membrane et ainsi décoller le dépôt), ou parde films minces (0,05 mm à 2 mm), a la propriété d’opposer balayage (« relaxation ») de la surface membranaire sans filtration.une résistance sélective au transfert des différents constituants Au contraire, l’adsorption ou la formation de précipités sont trèsd’un fluide liquide ou gazeux, et donc de permettre la séparation souvent insensibles au rétro lavage, ou à une augmentation dede certains des éléments (particules, solutés ou solvants) vitesse de balayage ; seul un traitement chimique appropriécomposant ce fluide. permet alors de « nettoyer » la membrane.Les membranes d’ultrafiltration, dont la taille des pores estcomprise entre 1 et 100 nm, laissent passer les sels minérauxet les molécules organiques de faible poids moléculaire ; elles ÎÎ Structure des membranesn’arrêtent que les solutés les plus gros (macromolécules) et leséléments particulaires tels que virus, bactéries, colloïdes… Elles Dans le domaine de la séparation par membrane d’ultrafiltration,assurent l’élimination totale des matières en suspension (MES) les appareils unitaires de séparation appelés « modules »,responsables de la turbidité sans modifier la composition saline mettant en œuvre les membranes, sont conçus de façon àde l’eau. atteindre deux objectifs essentiels : -  assembler les membranes en modules compacts, c’est-à- r dire présentant un maximum de surface d’échange par unité de volume ; - assurer au niveau de la membrane une circulation suffisante du  liquide à traiter pour limiter les dépôts de particules. Dans le cas de la clarification des eaux résiduaires, on distingue deux grands types de modules : •  odules à membranes fibres MLes niveaux de rejet obtenus sont très poussés et satisfont creusesaux exigences règlementaires les plus strictes, notamment« eaux de baignade » (Directive Européenne), et permettent Les fibres creuses, de diamètre 0,6 àd’anticiper les évolutions futures. 2 mm, sont produites par extrusionLa barrière physique qu’elles constituent permet de maîtriser du matériau membranaire au traversla filtration et la qualité des rejets en MES, contrairement à une de filières annulaires. Leur structure
    • leur permet de résister à des pressions internes ou externessuffisantes pour leur emploi. Ces fibres ont ensuite regroupées Filière boue activée classiqueen modules faciles à rétrolaver. En traitement des eauxrésiduaires, la circulation du fluide à traiter se fait à l’extérieur Eau brutedes fibres et la collecte du perméat à l’une ou aux deux Prétraitement Boues activées Clarificateur Filtration Désinfectionextrémités des fibres. Les modules sont directement immergés sur sabledans l’eau à traiter, le filtrat étant aspiré au travers de lafibre par mise sous vide partiel de celle-ci (0,2 à 0,6 bar, soit Bio Réacteur à membranes (BRM)20 000 à 60 000 Pa). Membranes Perméat Eau•  odules à membranes plaques M brute Air Air Boues en excès Prétraitement «process» «membrane»Dans ce cas, la membranes’appuie sur les deux facesd’une structure plane servantde support central. Le fluideà traiter circule entre les UltragreenTMmembranes de deux plaquesadjacentes. L’épaisseur dela lame liquide entre lesplaques est de l’ordre de7 mm. Le perméat estcollecté sous vide dans les rainures des plaques. Ces plaquesassurent en même temps le soutien mécanique des membraneset le drainage du perméat. Les plaques supportant lesmembranes sont également assemblées en modules compactes.L’agencement des modules permet de réaliser des circulations ÎÎ Présentation du procédéen parallèle. Des ensembles unitaires allant jusqu’à 140 m² desurface peuvent être ainsi constitués. L’Ultragreen™ est un procédé Degrémont de traitement des eaux usées qui combine la dégradation de la pollution parÎÎ  ise en œuvre des Bio Réacteurs à Membranes M l’activité biologique et une clarification par membranes (BRM) plaques d’ultrafiltration. Après un tamisage fin, les eaux à épurer sont envoyées dansLes membranes d’ultrafiltration peuvent se substituer aux un réacteur où elles sont mises en contact avec une masseclarificateurs des cultures libres ou mixtes, aérobie ou anaérobie bactérienne épuratrice. Les membranes sont immergées aupour séparer flocs et bactéries non floculées de l’eau traitée. sein de la liqueur biologique dans un bassin séparé. La liqueurLa mise en œuvre de Bio Réacteurs à Membranes permet biologique est filtrée par aspiration au travers des membranesde combiner la dégradation de la pollution par l’activité d’ultrafiltration à l’aide d’une pompe ou grâce à la simple chargebiologique et la filtration poussée dans des ouvrages hydraulique sur la membrane. Les membranes remplacentcompacts. La forte compacité des BRM constitue, outre la ainsi la clarification traditionnelle et la filtration tertiairequalité exceptionnelle des rejets, un avantage indéniable de éventuelle. Une recirculation de la liqueur biologique est prévuecette technologie, notamment lorsque les problématiques entre les deux bassins.d’implantation et de génie civil sont prépondérantes. Ultragreen™ fonctionne par cycles de filtration/relaxation.La clarification par BRM présente les avantages suivants :• a certitude d’obtenir une clarification parfaite quels que l soient l’état de la boue et son indice de boue puisque les membranes peuvent retenir même les bactéries non floculées et produire un effluent sans matières en suspension (turbidité < 1 NTU) ;• a désinfection de l’effluent (absence de pathogènes tels que l œufs d’helminthes, bactéries et certains virus ;• a possible augmentation de la concentration de la biomasse l épuratrice entre 6 et 12 g.L-1 (puisque l’on s’est affranchi du clarificateur). Ceci entraîne donc à charge massique Les membranes de l’Ultragreen™ ont équivalente, la possibilité de réduire l’aérateur d’un facteur un seuil de coupure de 0,08 µm, ce 2 à 4 par rapport à un aérateur en boues activées classique ; qui en fait donc une véritable barrière• ’absence de clarificateur et un aérateur de volume réduit l physique permettant l’élimination signifient un coût de génie civil et une emprise au sol des bactéries, des œufs d’helminthes nettement moindres ; et une réduction des coliformes• a membrane permet de ne pas laisser passer certains l fécaux. La qualité de l’eau traitée est métabolites macromoléculaires et de les dégrader peu à peu, excellente en termes de matières en il en résulte une DCO finale plus basse que celle atteinte en suspension et turbidité. boues activées classiques.
    • Les Feuillets Mémento Technique de l’Eau Degrémont Les membranes Elles sont assemblées L’Ultragreen™ •  fin d’obtenir une eau interstitielle de bonne filtrabilité, le a utilisées dans en modules. fonctionne par dimensionnement du réacteur doit assurer une élimination ce procédé sont L’assemblage peut se aspiration sur totale de la DCO interstitielle dans les conditions les plus des membranes faire horizontalement un principe de contraignantes de charges et de température. En revanche, plaques et/ou verticalement. filtration Out/ sauf norme imposée en azote total, la dénitrification est mécaniquement L’assemblage vertical In, c’est-à-dire facultative du fait de l’absence de risque de remontée de boue renforcées de deux modules via une filtration en clarification, à la différence d’un schéma conventionnel. fabriquées par la permet d’optimiser de l’extérieur de Comparé à une boue activée classique, le volume de réacteur société TORAY. l’aération de la plaque vers nécessaire est divisé par deux au minimum du fait de la décolmatage. l’intérieur de la concentration élevée en boue ; plaque. • a concentration élevée en MES a une influence défavorable l sur le transfert d’oxygène. Ceci conduit à une consommation électrique spécifique, exprimée en kWh.kg–1 DBO, sensiblement supérieure à une boue activée conventionnelle ; •  u cours de la filtration se produit une surconcentration de a la liqueur mixte au sein du bac contenant les modules. Cette dernière doit être maîtrisée par une recirculation continue du bassin où sont immergés les modules vers le bassin aérobie et/ou anoxie. Le débit de recirculation est habituellement fixé entre 200 et 500 % du débit d’alimentation.La filtration se fait par succion, sous l’action d’une pressiontransmembranaire inférieure à 0,2 bar. Une aération continue ÎÎ Performances(fonction « air membrane ») crée un flux d’air ascendant le longdes plaques, et génère un courant de la liqueur mixte à leur Le dimensionnement calculé pour assurer une nitrificationvoisinage. poussée conduit également à de très faibles concentrations en DCO, DBO et N-NH4.A titre curatif, les membranes sont régénérées 1 à 3 fois par anpar un lavage de régénération Dans le tableau ci-dessous sont résumées les valeurs attenduesIl consiste à injecter dans la poche membranaire une solution avec ce genre d’installation en eau résiduaire urbaine.chimique qu’on laisse agir 2 à 4 heures, la membrane est ensuiterincée par filtration. Paramètre ConcentrationÎÎ Mise en œuvre Matières en suspension (mg·L ) –1 <2 Turbidité (NTU) <1Ultragreen™, comme la plupart des bioréacteurs à membranes,se distingue essentiellement par : DCO (mg.L–1) < 50*•  ne concentration élevée de la liqueur mixte de 8 à 10 g.L-1, u DBO (mg.L–1) <8 ce qui permet un gain important de volume de réacteur ; N-NH4 (mg.L ) –1 <1• a présence de membranes immergées au sein de la liqueur l NT (mg.L ) –1 < 10 mixte. Coliformes fécaux (nombre pour 100 mL) < 100Ces spécificités imposent certaines précautions et/oucontraintes dans la conception et le dimensionnement de ce * dépend de la DCO dure de l’eau brutegenre d’installations. L’Ultragreen™ est approprié au traitement des eaux résiduaires• Prétraitement urbaines et industrielles et permet d’obtenir un effluent à même de répondre aux normes de rejets les plus exigeantes,C’est une étape fondamentale pour le bon fonctionnement de en milieu sensible ou très sensible. D’une manière généralel’unité de filtration. Ultragreen™ garantit le niveau « eaux de baignade »En complément d’un dessablage-dégraissage soigné, un (Directive Européenne). Les effluents peuvent être valorisés pourtamisage efficace est impératif. Le minimum exigé est une leur réutilisation.filtration sur maille de diamètre hydraulique 2 mm. Par ailleurs, grâce à la petite taille de l’élément de base constitutif• Réacteur biologique du système membranaire, sa flexibilité et sa modularité, Ultragreen™ est tout à fait adaptées aux petits terrains etLa configuration des réacteurs demeure, à quelques exceptions s’intègre également facilement dans une station existante.près, similaire à un traitement par boues activées classique.Le bassin de boues activées génère un effluent propice à lafiltration sur membrane.La concentration en boue plus élevée et l’utilisation demembranes introduit cependant des différences notables entermes de dimensionnement :
    • Les Feuillets Mémento Technique de l’Eau DegrémontQuelques références Degrémont• Siepam, Val d’Arly (France) = 29 000 EH• Saint-Barthélemy (France) = 3 500 EH•  ocus sur la Station d’épuration de Cogolin (France) 45 000 EH qui sera mise en service mi 2011 F Filière eau Eau brute Rejet Dégrillage fin (6 mm) Paramètres Garanties Dessableur - Dégraisseur (moy. journalière) MES (mg.L-1) 5 Ouvrage de répartition DCO (mg.L ) -1 50 Tamisage (200 µm) DBO5 (mg.L-1) 10 NGL (mg.L-1) 10 Bassins biologiques (Anaérobie, Anoxie», Aérés) Ptot (mg.L ) -1 1 Bioréacteur à membranes Ultragreen™ = Membranes plaques Toray Vtot = 3 000 m3, Smembrane, tot = 11 200 m2 Eau traitéeLa solution retenue par le Syndicat Intercommunal d’Assainissement de Gassin permettra à la collectivité de rejeter en zone sensiblede la Giscle des effluents de qualité et de réutiliser 40% des eaux dépolluées pour l’arrosage des espaces verts.La possibilité de superposer les modules de membranes plaques Toray confère à l’ouvrage une ultracompacité qui a ouvert la voie àla conception d’une station discrète et intégrée dans son environnement. Feuillets Mémento Degrémont n°1 - Avril 2011 - Crédit photos : Degrémont Contact Ultragreen™ : innovation.mailin@degremont.com DEGRÉMONT S.A. WWW.DEGREMONT.COM