Boue activée - Définition

Éléments d'une station à boues activées

Un procédé à boues activées visant à éliminer les matières organiques (pollution carbonée, parfois azotée et/ou phosphaté) comprend les éléments suivants :

• bassin d'aération, une à quatre phases sont réalisées dans ce bassin, selon le type et le niveau de traitement souhaité :
  • Dans tous les cas, un bassin avec apport d'air (turbine ou diffusion de micro bulles) de manière à obtenir une teneur en oxygène dissous suffisante pour l'activité biologique afin de permettre l'élimination du carbone et, si besoin, la nitrification des composés azotés.
  • Dans le cas du traitement de l'azote, une ou deux étapes anoxiques permettant de dénitrifier les composés azotés.
  • Dans le cas du traitement du phosphore par voie biologique, une étape anaérobique (généralement en amont de tous les autres bassins).
  • Dans le cas du traitement de l'azote, une recirculation des boues mixtes du bassin aéré vers le 1er bassin anoxique.

• bassin de décantation secondaire (dit aussi clarificateur):

L'eau épurée est évacuée par surverse dans le milieu naturel (sauf traitement tertiaire).

Les boues quant à elles, produites dans le premier bassin, décantent naturellement et sont renvoyées en plus grande partie vers le bassin d'aération (recirculation), la partie excédentaire est dirigée vers un circuit de déshydratation ou un stockage spécifique.

Éléments sommaires de dimensionnement

Clarificateur

Données concernant l'effluent

• Volume produit par équivalent-habitant (eqh) : environ 150 l/jour en France (à titre de comparaison, elle est de plus de 400 l/j aux États-Unis et au Canada)
• Charge organique par eqh : environ 45 à 60 g de DBO5 /j en France. La valeur utilisée en France est 60g/j de DBO5 pour un eqh, cette valeur est fixée par l'article R.2224-6 du code des collectivités territoriales. D'un point de vue juridique, dans tous les textes de l'Union Européenne, la valeur retenue de l'eqh est de 60g/j de DBO5.
• Azote produit par eqh : 15 g[N]/j en France
• Matières en suspension par eqh : 90 g[MES]/j en France
• Phosphore par eqh : environ 1.5 g[P]/j en France en 2008
• le nombre d'habitant de la zone
• le débit journalier en m3/h
• le débit de pointe en m3/h

Dimensionnement

• Temps de séjour dans le bassin d'aération : 20 à 50 heures
• Temps de séjour dans le clarificateur : 5 à 10 heures
• Puissance installée d'aération :
• Volume du bassin d'aération par équivalent-habitant (eqh) : environ 0,2 m3
• Volume du clarificateur par eqh : environ 0.05 à 0,1 m3 (50 à 100 L)
• Recirculation des boues (du bassin de décantation vers le bassin d'aération) : 5 à 10 % des boues sont extraites du circuit chaque jour, soit un "âge des boues" de 10 à 20 jours, à partir du bassin d'aération ou de décantation, en fonction de leur concentration dans le bassin d'aération et de la quantité présente dans le bassin de décantation.
• Production de boue par eqh et par jour : 30 à 60 g de matière sèche par jour soit 1 à 3 litres de boues non épaissies.
• dans le réacteur biologique (ou bassin d'aération) la biomasse doit être approximativement égale à 10X la quantité de matière organique entrante chaque jour

Bassins d'aération

L'aération des eaux résiduaires a lieu dans les bassins contenant les boues activées, qui ont une forme appropriée en fonction du système d'aération, du mode d'introduction des eaux et de la boue activée. On appelle ces bassins : bassins d'aération, bassins à boues activées ou encore bassins d’oxydation. L'aération peut être assurée en surface par des turbines, ou dans le fond par des procédés de rampe de distribution de bulles d'air alimentées par un surpresseur ou par un compresseur d'air. Les rampes de distribution sont complétées par des diffuseurs d'air dites grosses bulles ou fines bulles, suivant l'efficacité recherchée. Le rendement de transfert d'air dans l'eau peut être amélioré par l'augmentation de la hauteur d'eau (uniquement pour les rampes de distribution).