Le Bioréacteur à membrane en container : une solution adaptée aux industriels

Le bioréacteur à membrane (BRM) en boucle externe est composé essentiellement :

• d'un réacteur biologique dont la biomasse est aérée par un système de diffusion d’air ;  
• d’une boucle membranaire comprenant  
   - un prétraitement essentiel pour prévenir le colmatage des membranes,  
   - une filtration membranaire, généralement de microfiltration dans les applications industrielles.  
  Le concentrat retourne en tête de station tandis que le perméat est rejeté vers le milieu naturel.  
• d'un traitement de boues.

Ce traitement permet de concentrer les boues dans des conditions optimales, soit pour une valorisation agricole, soit pour incinération dans les cas les plus difficiles. On distingue classiquement les bioréacteurs à membrane en boucle externe des bioréacteurs à membrane immergés par le simple fait que les membranes sont situées hors du réacteur biologique. Cette technologie est particulièrement adaptée aux effluents les plus chargés (DCO > 10 000 mg/l). Les avan-

Les avantages de cette technologie sont les suivants :

• * Compacité : on supprime un clarificateur qui occupe beaucoup plus de place qu'une filtration membranaire ;
• * Qualité du traitement : la filtration membranaire est une barrière absolue en matière d’élimination de matières en suspension (MES) ; elle permet un abattement considérable de la DCO et de la DBO, jusqu'à 99 % dans certains cas ;
• * Recyclage des eaux : le perméat peut même être réutilisé dans certaines applications, soit pour l'eau de process de l'industriel, soit en eau d’appoint pour lavage de sols, arrosage d’espaces verts ;
• * Automatisation du procédé : qui simplifie l'exploitation ;
• * Adaptabilité et évolutivité du système : le bioréacteur à membrane encaisse facilement des à-coups de production (+ 20 % de surcharge en DCO) ; en cas d’augmentation plus forte de la pollution, des adaptations sont aisées (ajout de modules) pour augmenter la capacité de traitement ;
• * Coût inférieur à qualité égale par rapport à une technique conventionnelle.

Le choix du bioréacteur à membrane en container

Fluides & Automation a réalisé ses premiers bioréacteurs à membrane au début des années 90 : CTPP en agroalimentaire, l'unité de transformation de produits de la pêche basée à Boulogne, est l'un des premiers exemples de réalisation selon cette technologie en 1994. La compacité des ouvrages et la faible production de boues engendrées par le BRM ont été des arguments favorables à ce procédé. Plusieurs dizaines d’installations du même type ont été implantées principalement en industrie agroalimentaire, textile et chimique.

Assez vite, la question s'est posée de standardiser le procédé à la fois pour gagner en coût de production mais aussi pour gagner en réactivité en cas de délai de fabrication accéléré. C'est pourquoi, à la fin des années 1990, nous avons réalisé une première unité en container pour la brasserie « Le froid » en Nouvelle-Calédonie. Outre le fait que ce projet à l'exportation nécessitait de réaliser une installation la plus compacte possible, les conditions de mise en œuvre locale ont poussé à réaliser le maximum de prestations depuis les ateliers de fabrication. Installée avec succès, cette unité de filtration membranaire a ouvert la voie à plusieurs autres stations montées sur skid ou en container, notamment en industrie textile, agroalimentaire ou sidérurgique.

Un procédé compact et rapide à mettre en œuvre

FRANCE

Comme indiqué sur le schéma 2, concernant un projet au Mexique, le procédé membranaire en container présente une emprise au sol très limitée (250 m² pour une unité capable de traiter jusqu’à 200 m³/jour d’effluents industriels). Il comprend deux bassins standardisés : un bassin d’aération de 150 m³ de capacité utile, un bassin de stockage de boues de 90 m³ et deux containers comprenant respectivement le traitement par filtration membranaire et le traitement des boues (déshydratation sur filtre à bande).

Les délais de réalisation peuvent être raccourcis au maximum à quatre mois, grâce à une préfabrication en atelier très poussée et une phase de montage et de mise en route limitée à moins d’un mois. Tel fut le cas pour le projet Auchan à Roncq (59), réalisé en moins de quatre mois, sans intervention externe de type procédure de permis de construire qui ralentit automatiquement la réalisation d’un projet environnemental.

Bâti sur une plate-forme en béton légère, les deux bassins (tampon et biologique) et le container de filtration membranaire occupent une surface très limitée (< 70 m²) dans une zone cachée de l’hypermarché. Les performances sont excellentes : abattement de la DCO à hauteur de 95 %, traitement de l’azote et du phosphore additionnel. Cette installation est par ailleurs entièrement automatisée et suivie dans le cadre d’un contrat d’externalisation (maintenance comprise). En définitive, cette installation produit peu de boues, pas de nuisances olfactives ni de bruit. Elle est presque oubliée des équipes des services généraux d’Auchan.

… réduisant les matières en suspension et la DCO à des normes permettant le rejet directement au milieu naturel. Dans des cas d’urgence, souvent imposés par des mises en demeure de la DRIRE, les industriels peuvent voir dans ce procédé un moyen élégant et rapide de protéger l’environnement sans modifier radicalement leur ligne de traitement. Pour un coût modeste, 250 à 500 k€, un industriel peut ainsi éviter de reprendre à zéro un investissement consenti il y a moins de dix ans.

Un outil performant dans la réhabilitation d’usines existantes

Le BRM en container, outre ses avantages de compacité, de performance technique et de simplicité d’exploitation, s’inscrit bien dans la réhabilitation de stations d’épuration des eaux existantes. De nombreux industriels, ayant à subir des normes de traitement plus poussées, se posent la question de modifier leurs installations existantes. Là aussi, un BRM en container peut compléter une station biologique classique en ajoutant des capacités de clarification (ex : étude faite pour CNI en Seine-Maritime), en

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