Réduction de la demande biologique en oxygène (DBO) dans les eaux usées

• 1. réduction de la demande biologique en oxygène
• 2) Qu'est-ce que le BOD ?
• 3. Élimination de la DBO des eaux usées.
• 4. Nos technologies pour la réduction de la DBO dans les eaux usées.
• 5. Tableau comparatif des technologies utilisées pour la réduction de la DBO.
• 6. Résumé.

1. Réduction de la demande biologique en oxygène

La demande biologique en oxygène (DBO) est une mesure de la quantité d'oxygène dissous nécessaire aux micro-organismes aérobies pour décomposer les matières organiques présentes dans l'eau. Il s 'agit d'un paramètre utilisé pour évaluer la qualité de l'eau en termes de capacité à soutenir la vie aquatique.

La DBO est utilisée comme indicateur de la qualité de l'eau et du niveau de pollution organique dans l'eau. Des niveaux élevés de DBO dans l'eau peuvent indiquer la présence de polluants organiques, ce qui peut entraîner un appauvrissement en oxygène et avoir des effets négatifs sur les écosystèmes aquatiques. Les autorités peuvent contrôler la qualité de l'eau en mesurant les niveaux de DBO et prendre des mesures pour atténuer les effets de la pollution organique.

2 Qu'est-ce que la demande biologique en oxygène (DBO) ?

Connue sous ses initiales (DBO), elle s'identifie à la fraction biodégradable de la matière organique contenue dans l'eau. Elle fait partie de la demande chimique en oxygène (DCO) et s'exprime enmg _O2/l. Elle est utilisée comme mesure de la pollution organique d'un rejet.

Toute industrie qui génère des eaux usées contenant des matières organiques ou d'autres polluants peut avoir besoin d'éliminer la DBO afin de protéger l'environnement et de satisfaire aux exigences réglementaires.

Les industries qui ont généralement besoin d'éliminer la DBO de leurs eaux usées sont les suivantes :

• Industrie alimentaire et des boissons : l'industrie alimentaire et des boissons génère de grandes quantités d'eaux usées contenant des matières organiques telles que des huiles, des graisses et des lubrifiants.
• Industrie du papier : l'industrie de la pâte à papier et du papier génère des eaux usées contenant des niveaux élevés de matières organiques, de lignine et de cellulose.
• Industrie chimique : L'industrie chimique génère des eaux usées contenant divers composés organiques et autres polluants.
• Industrie textile : L'industrie textile génère des eaux usées contenant des composés organiques, des colorants et d'autres polluants.
• Industrie pharmaceutique : l'industrie pharmaceutique génère des eaux usées contenant des matières organiques, des produits chimiques et d'autres polluants.

Les eaux usées industrielles, urbaines et agricoles contiennent souvent des niveaux élevés de matières organiques qui peuvent être décomposées par des micro-organismes. Ce processus consomme l'oxygène dissous dans l'eau, ce qui peut avoir des répercussions négatives sur la vie aquatique si les niveaux d'oxygène deviennent trop bas.

C'est pourquoi, dans les traitements d'oxydation aérobie, il faut ajouter de l'oxygène pour favoriser le processus. Cela se fait en soufflant de l'air à travers des équipements appropriés (souffleurs, turbines d'aération, etc.) ou en ajoutant de l'oxygène pur. Il existe des systèmes de calcul permettant d'établir la quantité d'_O2 nécessaire pour réaliser une oxydation biologique correcte. La consommation approximative est de l'ordre de 1,5 à 2 kg d'_{O2/kg de} DBO. Le niveau résiduel d'O2_dissous habituellement maintenu dans les processus de biodégradation aérobie est d'environ 2 ppm et est contrôlé au moyen d'oxymètres et de rédoximètres.

On peut dire qu'une eau usée est biodégradable lorsque le rapport DBO/DCO ≥ 0,6 est respecté.

La DBO est généralement mesurée en prélevant un échantillon d'eau et en l'incubant dans l'obscurité à une température contrôlée pendant une certaine période (généralement 5 jours). Pendant cette période, les micro-organismes présents dans l'eau consomment la matière organique disponible et épuisent l'oxygène dissous dans l'eau. La DBO est alors calculée en mesurant la différence des niveaux d'oxygène dissous entre le début et la fin de la période.

L'unité utilisée pour mesurer la DBO est la _DBO5, qui indique la quantité d'oxygène que les bactéries et autres micro-organismes présents dans l'eau consomment sur une période de 5 jours à une température de 20ºC pour la dégradation aérobie de la matière organique.

Le cycle de décomposition de la matière organique biodégradable prend 21 jours, mais en 5 jours il est habituel de pouvoir réduire cette pollution d'environ 75%.

Le COT(carbone organique total) n'est pas lié à la demande en oxygène d'un rejet, bien qu'il puisse être utilisé pour établir des corrélations avec la DBO et la DCO, qui varieront dans chaque cas.

3. Élimination de la DBO des eaux usées

Pour déterminer l'efficacité de l'élimination de la DBO dans les eaux usées, la concentration de DBO avant (DBOi₎ et après traitement _(DBOf) est mesurée et la formule est appliquée :

Efficacité de l'élimination de la DBO (%) = [(DBOi - DBOf) / DBOi] x 100 %.

Plusieurs méthodes de traitement sont utilisées pour éliminer la DBO des eaux usées, notamment des procédés physiques, chimiques et biologiques :

• Les procédés physiques tels que le dégrillage, la sédimentation et la filtration permettent d'éliminer les grosses particules et les solides en suspension des eaux usées.
• Les procédés chimiques tels que la coagulation, la floculation et l'oxydation utilisent des produits chimiques pour éliminer les solides en suspension et les matières organiques de l'eau.
• Les procédés biologiques, tels que le traitement par boues activées, utilisent des micro-organismes pour décomposer et consommer la matière organique contenue dans les eaux usées. Dans ce processus, les eaux usées sont mélangées à une combinaison de bactéries et d'autres micro-organismes dans un bassin d'aération (liqueur mixte). Les micro-organismes se nourrissent de la matière organique et la transforment en dioxyde de carbone et en eau, tout en consommant de l'oxygène dissous.

Le choix du procédé d'élimination de la DBO dépend de plusieurs facteurs, notamment la caractérisation des eaux usées, le volume, la qualité requise des effluents, les réglementations, les ressources disponibles, etc. Il est courant d'utiliser une combinaison de différents procédés pour atteindre le niveau souhaité d'élimination de la DBO.

PROCESSUS	AVANTAGES	INCONVÉNIENTS
Physique (tamis, grilles, sédimentateurs, flotteurs, filtration...)	- Séparer les gros solides - Faible coût - Processus simple	- N'affecte pas les matières en suspension ou dissoutes. - Entretien et propreté élevés
Produits chimiques (coagulation/floculation, neutralisation, oxydation...)	- Facilite l'élimination des solides en suspension. - Peut réduire les solides dissous et l'O.M. - Peut améliorer la biodégradabilité	- Ils sont coûteux et génèrent des déchets dangereux. - Ils nécessitent une supervision technique spécialisée.
Biologique (bassins d'aération, biodisques...)	- Peut éliminer les matières organiques dissoutes et en suspension. - Faible coût. - Respectueux de l'environnement.	- Nécessite des réservoirs de grande taille et de grand volume. - Sensible au pH, à la température et à d'autres facteurs. - Production de boues.

Les turbines d'aération sont un exemple classique de système mécanique permettant de fournir de l'air aux effluents en vue d'un traitement biologique, mais elles génèrent des bioarosols dangereux pour l'environnement et la santé.

4. Nos technologies pour la réduction de la DBO dans les eaux usées

Les eaux usées contiennent des polluants organiques qui varient en fonction de leur origine. Une part importante de la matière organique est généralement présente en suspension dans l'eau. Il est courant de constater que plus de 30 % de ces substances sont sous forme colloïdale, ce qui donne une idée de l'importance de disposer d'un système de traitement primaire qui les sépare efficacement, puisque les matières organiques dissoutes ne peuvent pas être séparées par des moyens physico-chimiques.

Flottation à l'air dissous (DAF)

La flottation à l'air dissous (DAF) est une technologie très efficace pour l'élimination de la DBO, en particulier dans le traitement des eaux usées industrielles.La flottation à l'air dissous est une technologie très efficace pour l'élimination de la DBO, en particulier dans le traitement des eaux usées industrielles. La flottation à l'air dissous est un procédé de traitement de l'eau qui utilise des microbulles pour fixer les polluants et les faire flotter à la surface de l'eau, où ils peuvent être facilement éliminés.

Un système DAF est efficace pour éliminer les solides en suspension, y compris les matières organiques. Il est particulièrement efficace pour éliminer les matières grasses, les huiles, les graisses et les lubrifiants qui peuvent contribuer à des niveaux élevés de DBO dans les eaux usées. En outre, un DAF peut être utilisé comme étape de prétraitement pour d'autres processus d'élimination de la DBO, tels que le traitement biologique. Cela permet de simplifier l'installation en aval et d'améliorer l'efficacité du traitement.

Voici quelques-uns des avantages de la flottation à l'air dissous (DAF) :

• Grande efficacité d'élimination des matières organiques et autres impuretés.
• Il peut être utilisé pour une large gamme de types et de concentrations d'eaux usées.
• Il nécessite moins d'espace que les autres procédés de traitement physique.

Outre les systèmes DAF, nous proposons également d'autres solutions pour l'élimination et la réduction de la DBO, notamment nos technologies de traitement biologique des eaux usées.

4.2 Systèmes debioréacteurs à membrane( MBR)

Les systèmes MBR (bioréacteur à membrane) sont un type de traitement des eaux usées qui associe des processus biologiques à la filtration sur membrane. Le processus biologique utilise des micro-organismes en suspension dans l'effluent d'eau usée (biomasse) pour décomposer la matière organique contenue dans l'eau usée, tandis que l'étape de filtration sur membrane sépare l'eau traitée des solides et des micro-organismes.

Les BRM sont efficaces pour éliminer les solides en suspension et dissous et peuvent atteindre des niveaux élevés d'élimination de la DBO. Les systèmes MBR sont efficaces pour éliminer la DBO des eaux usées pour les raisons suivantes :

• Les systèmes MBR ont une efficacité de traitement élevée et peuvent éliminer jusqu'à 99 % de la DBO des eaux usées. Les systèmes MBR peuvent atteindre des niveaux plus élevés d'élimination de la DBO par rapport aux systèmes de traitement conventionnels en raison de l'utilisation de la filtration membranaire, qui peut éliminer les particules plus petites et les solides en suspension plus efficacement que d'autres méthodes. En outre, ils permettent des concentrations de biomasse plus élevées dans le réacteur, entre 6 000 et 12 000 mg/L de MES.
• Ils utilisent des membranes d'ultrafiltration, dont l'efficacité de séparation est supérieure à celle des méthodes conventionnelles. Les membranes d'ultrafiltration ont une taille de pore de 0,1 micron ou moins, ce qui permet une meilleure élimination des solides en suspension, des bactéries et des virus.
• Les systèmes MBR sont moins sensibles aux variations de la qualité de l'eau influente et peuvent maintenir des performances constantes dans le temps et générer des effluents de qualité constante.
• Les systèmes MBR produisent une eau traitée de haute qualité qui peut être réutilisée, par exemple, pour l'irrigation ou à des fins industrielles.
• Les systèmes MBR produisent moins de boues que les systèmes de traitement conventionnels, ce qui peut réduire les coûts d'élimination.
• Il s'agit d'unités polyvalentes, qui peuvent être utilisées comme système de traitement autonome ou intégrées à d'autres processus de traitement, en fonction des besoins spécifiques de l'application.
• Les systèmes MBR nécessitent moins d'espace que les systèmes de traitement conventionnels, car ils n'ont pas besoin d'un bassin de sédimentation ou d'un clarificateur pour la séparation des solides.

4.3. RÉACTEURS MBBR

Les systèmes MBBR (réacteurs à biofilm à lit mobile) constituent un autre type de traitement des eaux usées efficace pour l'élimination de la DBO. Les réacteurs à biofilm sont un autre type de traitement des eaux usées qui sont efficaces pour l'élimination de la DBO.

Les réacteurs MBBR utilisent un processus de réacteur à biofilm à lit mobile qui implique la présence d'une biomasse attachée (biofilm), qui se développe sur un support et se déplace dans le réservoir du réacteur. Les micro-organismes du biofilm dégradent la matière organique contenue dans les eaux usées, réduisant ainsi la DBO.

Ces réacteurs utilisent une combinaison de processus biologiques et physiques pour éliminer les matières organiques des eaux usées. Ils sont efficaces pour réduire la DBO et nécessitent moins d'espace et d'énergie que les systèmes de traitement biologique traditionnels. Cependant, les MBBR peuvent être sensibles aux variations de température et de pH.

Les systèmes MBBR sont efficaces pour l'élimination de la DBO pour les raisons suivantes:

• Les supports des systèmes MBBR ont une grande surface, ce qui permet la croissance d'une forte densité de micro-organismes et leur adhésion au support. Il en résulte un taux élevé d'élimination des matières organiques et une élimination efficace de la DBO, grâce à la concentration élevée de la biomasse, qui peut atteindre 4 000 à 8 000 mg/L de MES.
• Les réacteurs MBBR sont modulaires et peuvent être conçus pour répondre à différentes applications de traitement des eaux usées. Le système peut être facilement mis à niveau ou modifié pour s'adapter aux changements de débit ou de caractéristiques des eaux usées.
• Ils occupent moins d'espace que les systèmes de traitement conventionnels, car ils ne nécessitent pas de bassin de décantation et de clarificateur séparés pour la séparation des solides.
• Le fonctionnement d'un réacteur MBBR nécessite moins d'énergie que celui des systèmes de traitement conventionnels, car il n'est pas nécessaire de procéder à une aération et à un mélange mécaniques.
• Les systèmes MBBR sont robustes et peuvent supporter des variations de la qualité de l'eau usée influente et du débit. Ils peuvent maintenir des performances constantes dans le temps, ce qui en fait un traitement fiable.

5. Tableau comparant les technologies utilisées pour la réduction de la DBO

Sur la base d'un exemple d'effluent biodégradable typique avec les concentrations de polluants suivantes :

• DCO = 1 000 mg _O2/l
• BOD₅ = 600 mg O₂/l
• MES = 500 mg/l
• Huiles et graisses = 30 mg/l

Technique	DCO mg/l	DBO mg/l	TSS mg/l	Huiles et graisses	Superf.	Énergie	Maintenir.	Boues
FQ(Décant.)	700	400	≤100	≤15	GRAND	BAJA	SOUS	ALTA
CF(DAF)	500	300	≤50	≤5	MEDIA	MEDIA	SOUS	MEDIA
Aération + Décantation. 2º	≤150	≤50	≤40	≤5	TRES GRAND	BAJA	SOUS	TRES ÉLEVÉ
Aération + DAF	≤120	≤40	≤30	≤2	GRAND	FAIBLE - MOYEN	SOUS	ALTA
Aération + MBR	≤100	≤25	≤10	≤1	MEDIA	MEDIA	MEDIO	ALTO
MBBR	≤150	≤40	≤40	≤5	MEDIA	BAJA	MOYEN - FAIBLE	BAJA
Tertiaire (UF)	≤50	≤10	≤1	≤0,5	BAJA	MADIA - ALTA	MOYEN - ÉLEVÉ	BAJA

Les rendements de purification attendus et les comparaisons de procédés indiqués dans le tableau sont indicatifs.

6. Résumé

La réduction de la DBO d'une eau usée est essentielle pour qu'elle puisse être déversée dans la nature. C'est peut-être l'un des polluants les plus fréquents, mais aussi l'un de ceux qui peuvent avoir le plus d'impact sur l'environnement.

Chez SIGMADAF, nous nous engageons à fournir des solutions personnalisées qui répondent aux besoins uniques de nos clients. C'est pourquoi nous proposons une gamme d'options de traitement et travaillons en étroite collaboration avec nos clients pour développer des solutions adaptées à leurs besoins spécifiques. Que vous soyez dans l'industrie agroalimentaire, la fabrication de produits chimiques ou toute autre activité industrielle, nous avons l'expérience et les ressources nécessaires pour vous fournir des solutions efficaces d'élimination de la DBO.

Contactez nous dès aujourd'hui pour en savoir plus sur la manière dont nous pouvons vous aider à atteindre vos objectifs en matière de traitement des eaux usées et à garantir la santé et la sécurité de notre environnement.