etude d'un bioréacteur anaérobie à membranes immergéees pour le ...

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Chapitre I Bibliographie I.2. LE BAM ANAEROBIE I.2.1. Introduction Les premiers travaux publiés sur le couplage Procédé Anaérobie - Membrane pour le traitement des eaux résiduaires sont apparus dans la fin des années 70 et au début des années 80 (Grethlein, 1978; Choate et al, 1983; Li et al, 1985, Visvanathan et al, 2000). Les objectifs recherchés dans ces études étaient: séparer le temps de séjour hydraulique du temps de rétention de la boue, limiter les pertes en biomasse en maintenant toute la biomasse en permanence dans le réacteur, grâce à la séparation membranaire et donc améliorer la qualité de l'eau traitée retenir des matériels solubles pas facilement biodégradables augmenter la concentration de boue dans le bioréacteur Aux Etats-Unis, en Afrique du Sud, mais surtout au Japon (au milieu des années 80), ce type de bioréacteurs a connu un développement dans le traitement et la réutilisation des eaux résiduaires urbaines (Kimura, 1991). Les objectifs étaient de diminuer la consommation d'eau, de résoudre le problème de pollution et de récupérer l'énergie des polluants. Le concept de BAM Anaérobie est schématisé sur la Figure I.5. L'effluent à traiter entre dans le bioréacteur et les matières organiques biodégradables présentes dans l'eau sont consommées par les microorganismes anaérobies. Affluent Recirculation Affluent [1] Bioréacteur Bior acteur Membrane Figure I.5. Concept de bioréacteur à membrane. [1] Boucle externe. [2] Membrane Immergée 18 Perméat Perm at [2] Perméat Perm at Bioréacteur Bior acteur
Chapitre I Bibliographie Le milieu biologique est filtré soit dans une boucle externe de filtration tangentielle alimentée sous pression, soit au travers de membranes immergées en créant une dépression par succion du perméat sous vide. Le procédé à filtration externe et tangentielle a été le plus largement étudié, alors que le procédé anaérobie à membranes immergées n’a fait l’objet que de quelques travaux. Selon Choate et al (1983) l'efficacité d'un procédé anaérobie est lié principalement à la concentration élevée de boue dans le réacteur, et au fait que le BAM peut travailler avec des temps de séjour des boues élevés (van Lier et al, 2001), permettant un bon développement des microorganismes méthanogènes dont le taux de croissance et le rendement de conversion sont faibles. Parmi les avantages des BAM anaérobies sur les bioréacteurs anaérobies conventionnels, les plus cités sont: une très bonne qualité de l'eau traitée une dissociation totale des temps de séjour hydraulique et de la biomasse, quelle que soit la taille de la boue et son niveau de granulation la compacité des installations la désinfection de l'eau par rétention de bactéries et virus par la membrane, ce qui permet d’envisager la réutilisation des eaux traitées la rétention des matières difficiles à dégrader et donc l’amélioration de la biodégradation de ces espèces. Kayawake et al (1991) constatent l’élimination de composés inhibiteurs et l'amélioration de la décomposition des substances difficilement dégradables. Visvanathan et al (2000) mentionnent également l'élimination, à grande vitesse, de toxines intermédiaires et une plus grande production de biogaz (sans identifier le rôle de la membrane dans cette élimination). Même si Ross et al (1994) affirment que la digestion anaérobie et l'ultrafiltration sont des procédés admirablement complémentaires, interdépendants et synergiques, car les bactéries consomment probablement les colloïdes responsables du colmatage (lesquels ne sont pas spécifiés par les auteurs) et la membrane retient des substrats pour les microorganismes, ces synergies sont très complexes et restent encore à vérifier et à caractériser. 19
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