Contacteurs biologiques rotatifs : applications

Les contacteurs biologiques rotatifs, ou disques biologiques rotatifs, sont une technologie simple mais efficace pour le traitement biologique aérobie des eaux usées civiles et industrielles. Quelles sont leurs principales applications ? En général, lorsqu’il s’agit d’éliminer la DBO et la DCO de l’eau. Tout cela en utilisant des disques en plastique et des bactéries comme principale ressource de traitement.

Nous présentons ci-dessous quelques-uns des contextes dans lesquels il existe davantage de cas d’utilisation de ces systèmes « secondaires ».

1. Biodisques dans les logements et les infrastructures

1.1. Hôtels

Les systèmes d’oxydation biologique peuvent être appliqués aux hôtels ayant une activité saisonnière ou annuelle.

Les caractéristiques de ces systèmes sont davantage exploitées dans le premier cas (campings, villages touristiques) mais, en général, ils répondent très efficacement aux besoins du secteur. En effet, il est toujours souhaitable de disposer de systèmes ductiles dans toutes les conditions de charge, tant hydraulique que biologique, et avec le moins de main-d’œuvre possible pour l’entretien et la gestion.

Par rapport à d’autres systèmes alternatifs d’épuration biologique, le système biodisc est moins bruyant et, grâce à sa compacité et à la possibilité de l’enterrer, de le couvrir ou de l’enfermer dans un bâtiment, il a un meilleur impact sur l’environnement.

1.2. Aéroports

C’est l’un des nombreux endroits où des biodisques pour l’oxydation biologique ont été installés ces dernières années.

Parfois, étant donné la prédisposition des rotors biologiques à dégrader biologiquement de petites quantités d’hydrocarbures, il est possible de traiter les eaux sanitaires en même temps que les eaux (de pluie) de la cour.

Dans ce cas, un bon déshuilage en amont des contacteurs biologiques rotatifs est indispensable.

Ils sont également appréciés pour leur compacité, leur modularité (permettant des extensions faciles de l’installation) et la possibilité de les repositionner.

1.3. Hôpitaux

L’absence d’aérosols, et donc de danger de contamination bactérienne de l’air, est certainement la caractéristique la plus attrayante des contacteurs biologiques rotatifs pour ce type d’installation, en particulier lorsque l’installation se trouve à proximité de l’unité hospitalière.

Par rapport à d’autres systèmes alternatifs d’épuration biologique, le système biodisc est également moins bruyant et, grâce à sa compacité et à la possibilité de l’enterrer, de le couvrir ou de l’enfermer dans un bâtiment, il a un meilleur impact sur l’environnement.

1.4. Aires de service des autoroutes

C’est l’une des applications pour lesquelles le plus grand nombre d’installations a été réalisé.

L’une des caractéristiques les plus importantes des systèmes biodisques est en effet l’extraordinaire capacité du système à s’adapter aux fluctuations, tant en termes de débit que de composition de la boue à traiter, qui sont souvent très importantes dans une zone de service.

En particulier, face à une sous-charge, le système réagit spontanément sans être affecté.

Au contraire, dans les stations précédemment conçues et construites avec la technologie des boues activées, le manque de matière organique survenant en cas de sous-charge entraînait l’arrêt du processus.

D’autres avantages des systèmes d’oxydation biologique avec biodisques sont le peu d’entretien nécessaire et l’absence de contrôle par les ravitailleurs. Enfin, la compacité du système biodisque et son évolutivité le rendent idéal pour ce type d’installation.

1.5. Refuges alpins

La station doit être installée à l’intérieur et dans des espaces réduits. En outre, le flux d’eaux usées à traiter est extrêmement discontinu et il est normal que, pendant la basse saison, il n’y ait pas d’eaux usées du tout pendant plusieurs jours.

Le système biodisque est le système idéal pour ce type d’installation : il est extrêmement compact, peut être placé à l’intérieur et possède une extraordinaire capacité d’adaptation aux fluctuations, tant en termes de débit que de composition des eaux usées.

Ni un système à boues activées (espace et risques de sous-alimentation ; le manque de matière organique, qui survient précisément en cas de sous-alimentation, peut provoquer des blocages) ni un percolateur (espace et élévation) ne sont envisageables.

La faible puissance électrique nécessaire associée à une faible consommation permet de l’alimenter avec de l’énergie produite par des sources alternatives (par exemple des panneaux photovoltaïques).

1.6. Villages de vacances et campings

Dans le pire des cas, la station est opérationnelle pendant trois ou quatre mois de l’année avec un débit entrant croissant (juin à août) et décroissant (août à septembre).

Le seul système d’épuration biologique qui, dimensionné pour une capacité maximale, peut fonctionner dans toutes les conditions et sans action corrective est certainement le système biodisque.

En outre, il est également essentiel de disposer d’un processus qui se déclenche le plus rapidement possible lorsque les premiers utilisateurs ou même le personnel de service arrivent avant l’ouverture.

2. Biodisques dans les établissements civils et les communautés

2.1. Rejets civils des établissements

Dans cette application, il est nécessaire d’opter pour des systèmes flexibles qui ne sont pas affectés par les interruptions de week-end ou les périodes de vacances.

Il y a presque toujours une phase d’égalisation pour laminer même partiellement le débit, qui est normalement déchargé en 8/9 heures. Il est également très important de disposer d’une technologie qui nécessite très peu d’entretien et de contrôle et qui peut être exploitée par du personnel non spécialisé.

Le système d’oxydation biologique avec biodisques offre des avantages indéniables par rapport à d’autres systèmes d’épuration biologique alternatifs :

• une extraordinaire capacité d’adaptation aux fluctuations, tant en termes de débit que de composition, des eaux usées à traiter ;
• faible puissance installée et faible consommation d’énergie (pour la phase d’oxydation : jusqu’à 5-10 fois moins que les systèmes alternatifs) ;
• faible temps d’entretien et facilité d’exploitation ;
• modularité en fonction de l’augmentation de la population desservie ;
• faible bruit et absence d’aérosols.

2.2. Cantines collectives

Le traitement par contacteurs biologiques rotatifs est normalement proposé pour sa facilité de gestion et de contrôle dans les situations où le personnel est rare et non qualifié.

Le débit doit évidemment être équilibré car l’eau n’est évacuée que 3 à 4 heures par jour. Contrairement à d’autres procédés biologiques, les biodisques ne souffrent pas d’un manque d’alimentation pendant de longues périodes (week-ends, vacances, etc.).

Un bon prétraitement contre les graisses et les solides est essentiel.

2.3. Petites communautés

La plage optimale pour l’utilisation de contacteurs biologiques rotatifs dans les eaux usées municipales se situe entre 30 et 5 000 équivalents-habitants, bien que des installations inférieures et supérieures à cette plage aient été réalisées par le passé.

Dans les communautés caractérisées par de fortes fluctuations touristiques, une faible disponibilité énergétique, un manque de personnel, la possibilité d’augmentations futures, la proximité de l’usine par rapport au centre de population, etc :

• une extraordinaire capacité d’adaptation aux fluctuations, tant en termes de débit que de composition, des eaux usées à traiter. En particulier, en cas de sous-charge, le système réagit spontanément sans subir de revers, contrairement aux stations utilisant la technologie des boues activées ;
• faible puissance installée et faible consommation d’énergie (pour la phase d’oxydation : jusqu’à 5 à 10 fois moins que les systèmes alternatifs)
  faibles coûts d’entretien et d’exploitation ;
• évolutivité en fonction de l’augmentation de la population desservie ;
• faible bruit et absence d’aérosols.

2.4. Expéditions de la recherche

L’expédition italienne (ENEA) en Antarctique a opté pour une utilisation inhabituelle de systèmes d’oxydation biologique avec des biodisques, qui est toujours en cours d’adoption.

L’installation dessert environ 60 personnes et se trouve à l’intérieur de conteneurs (évidemment chauffés) ; elle est activée en octobre et reste en service jusqu’en février. La demande portait sur une installation flexible, facile à mettre en service et à exploiter, et capable de supporter une certaine salinité des eaux usées, résultant de l’utilisation d’eau de mer pour les toilettes.

Le système biodisc répond parfaitement à ces exigences. En outre, la faible puissance électrique requise et la faible consommation permettent d’alimenter les rotors avec de l’énergie produite à partir de sources alternatives (par exemple, des panneaux photovoltaïques).

L’application de ce système présente des caractéristiques similaires à celles installées pour desservir les refuges alpins.

2.5. Centres sportifs

Il peut s’agir de piscines, de courts de tennis, de terrains de golf, de stades, etc. Les débits sont toujours très discontinus au cours de la journée et souvent seulement quelques jours par semaine. Il est donc nécessaire de disposer d’un système qui puisse fonctionner dans des conditions différentes sans avoir à procéder à des ajustements.

L’une des caractéristiques les plus importantes des systèmes biodisques est précisément l’extraordinaire capacité du système à s’adapter aux fluctuations, tant en termes de débit que de composition, de la boue à traiter. En particulier, en cas de sous-charge, le système réagit spontanément sans être affecté ; au contraire, dans les installations de technologie des boues activées, le manque de matière organique, qui se produit précisément en cas de sous-charge, peut entraîner leur blocage.

L’insertion dans des milieux naturels particuliers est également un motif de préférence pour le système de rotor biologique à disques, apprécié pour sa compacité et la possibilité de l’enterrer partiellement, de le couvrir ou de l’enfermer à l’intérieur d’un bâtiment.

2.6. Lixiviat de décharge de MSW

Il peut être considéré comme une application civile, bien que le traitement biologique ne suffise pas à lui seul à achever l’épuration. Il est normalement complété par une phase chimico-physique et d’autres prétraitements ou post-traitements.

Compte tenu de l’imprévisibilité et de la variabilité des eaux à traiter, les contacteurs biologiques rotatifs offrent de meilleures garanties que les autres systèmes biologiques, même en cas de « choc » ou d’empoisonnement. Ils ont une extraordinaire capacité d’adaptation aux fluctuations des rejets, tant en termes de débit que de composition. De plus, le processus se déclenche très rapidement.

3. Biodisques dans l'industrie

3.1. Industries pharmaceutiques

Nous avons réalisé d’importantes installations dans ce domaine, y compris des installations de grande taille (16 rouleaux de 2,90 m de diamètre chacun).

Dans ces cas, l’eau est très chargée en polluants et les contacteurs biologiques rotatifs ne sont pas la seule étape du processus d’épuration. Les substances organiques à dégrader sont généralement des solvants, des alcools, des esters, des aldéhydes.

L’utilisation de biodisques présente l’avantage d’occuper moins d’espace et de s’adapter plus facilement aux changements de caractéristiques de l’affluent, ce qui est extrêmement utile lorsque la production subit des changements cycliques.

Par rapport aux systèmes traditionnels à boues activées, les rotors biologiques se distinguent par leur simplicité de gestion et de contrôle, ce qui se traduit par un moindre besoin de personnel spécialisé pour gérer la station d’épuration.

Les industries productrices d’antibiotiques sont évidemment exclues du traitement biologique.

3.2. Pétrole et gaz

Les raffineries et les dépôts de carburant appartiennent à ce secteur.

Étant donné qu’il existe des articles spécifiques dans la littérature sur la réduction des huiles, des hydrocarbures et des phénols grâce au traitement biologique par biodisque, il s’agit du secteur industriel où les premières installations de notre système ont été réalisées et où nous disposons du plus grand nombre de références.

Les eaux à traiter sont aussi bien des eaux de processus (dans le cas des raffineries) que des eaux de pluie, des eaux de drainage de réservoirs et des eaux de « nettoyage » (dans le cas des dépôts).

Une autre motivation pour utiliser les systèmes biodisques plutôt que d’autres technologies biologiques est la discontinuité de la décharge, en particulier lorsque l’eau de pluie est traitée. Comme nous le savons, cette technologie ne souffre pas de l’absence d’alimentation pendant de longues périodes.

Comme dans la plupart des applications industrielles, les biodisques sont précédés et suivis par d’autres étapes de traitement ; un dosage des nutriments est toujours prévu pour que le processus biologique fonctionne correctement.

3.3. Laiteries et fromageries

L’eau à traiter est particulièrement biodégradable et souvent caractérisée par des charges élevées. En fonction de la taille de l’installation de production ou du type de limites de rejet à respecter, les contacteurs biologiques rotatifs peuvent être utilisés comme traitement unique ou combinés à un autre système biologique.

En règle générale, il s’agit d’un traitement de base avec des biodisques et d’un traitement de finition avec des boues activées. Dans le premier cas, l’accent est mis sur la simplicité de gestion et d’exploitation de l’installation, qui est indispensable dans les petites agglomérations ; dans le second, sur la capacité des contacteurs biologiques à fonctionner même à des charges spécifiques élevées.

Par rapport aux systèmes traditionnels, les rotors biologiques rotatifs se distinguent par leur compacité, leur modularité (qui permet toute extension ultérieure), leur faible consommation d’énergie et la simplicité de leur gestion et de leur contrôle, qui se traduit par une moindre nécessité de recourir à du personnel spécialisé.

3.4. Industries textiles

Principalement utilisés dans les teintureries, les contacteurs biologiques rotatifs ont également été employés dans les imprimeries, les filatures de laine, les usines de feutre, etc.

Dans la plupart des cas, les paramètres clés à dégrader sont les tensioactifs, en particulier les tensioactifs non ioniques. Bien qu’il soit connu que dans l’oxydation biologique avec les biodisques, les temps de rétention ne sont pas élevés, d’excellents pourcentages d’abattement de ces polluants ont également été observés.

Leur petite taille, leur facilité d’utilisation et leur faible consommation d’énergie sont les raisons pour lesquelles ils sont souvent préférés à d’autres systèmes de purification biologique.

Un autre avantage offert par ce système est la réduction significative de la formation de mousse, rendue possible par les faibles vitesses impliquées et l’absence de soufflage d’air.

3.5. Abattoirs

Il s’agit d’installations dont l’eau est particulièrement chargée en polluants, même lorsque le sang est récupéré, d’où la nécessité de plusieurs étapes de traitement.

Les contacteurs biologiques rotatifs, comme dans le secteur laitier, sont souvent utilisés comme première étape d’ébauche biologique, suivie d’une autre étape d’oxydation-nitrification biologique.

L’activité d’abattage est souvent sporadique (quelques jours par semaine) et ne dure que quelques heures par jour, d’où la nécessité d’avoir un système toujours actif, même s’il ne reçoit pas d’influent pendant des jours, comme les biodisques.

En outre, les abattoirs ont souvent besoin d’un système qui prenne le moins de place possible et dont le fonctionnement soit le plus simple possible : la technique du biodisque répond en grande partie à ces deux besoins.

3.6. Industries de la confiserie

Les industries de la confiserie peuvent être de différents types. Nos installations concernent les industries produisant des desserts cuits au four (biscuits, panettone, etc.).

Les biodisques, souvent associés à d’autres technologies, offrent des garanties de bon fonctionnement en fonction des variations saisonnières de la production, grâce à leur flexibilité et à leur élasticité.

La modularité du système, qui permet des extensions faciles, ainsi que la simplicité de gestion ont incité plusieurs entreprises et concepteurs à utiliser cette solution.

3.7. Blanchisseries

Parfois comparables à celles de certaines industries textiles, ces installations visent à dégrader les surfactants et les substances organiques provenant de différents types d’articles lavés (restaurants, hôpitaux, etc.).

Les systèmes d’oxydation biologique sont proposés pour leur facilité d’utilisation et la faible supervision qu’ils requièrent, sans nécessiter de personnel spécialisé.

Étant donné qu’aucun additif n’est nécessaire (comme dans les traitements chimico-physiques), le coût de gestion est considérablement réduit. Le faible encombrement de la section biodisque et la possibilité de la placer dans les endroits les plus divers ont favorisé un développement constant du système, en particulier dans les blanchisseries de petite et moyenne taille.

3.8. Industries du vin

L’épuration des eaux usées de ces exploitations n’est pas facile à mettre en œuvre, surtout si l’on considère que pendant quelques mois de l’année (récolte et soutirage), les charges organiques peuvent être plus de dix fois supérieures à la norme annuelle.

Dans ce cas, une excellente solution consiste à mettre en place une installation de biodisque biologique, fonctionnant tout au long de l’année, et un complément (biologique ou non) pour les mois de pointe. De cette manière, pendant une bonne partie de l’année, la consommation d’énergie est très faible et le système est très facile à contrôler.

3.9. Papeteries

Le choix du type d’installation est influencé par la taille de la papeterie et la plus ou moins grande fermeture du cycle de production (pourcentage de recyclage en amont), qui détermine la concentration de l’influent à la station d’épuration.

Les contacteurs biologiques rotatifs sont principalement utilisés dans les cas où les concentrations en DCO sont faibles ou moyennes (cycles plus ouverts) ou comme finisseurs, en aval d’un autre processus, dans les cas où les concentrations sont élevées (cycles plus fermés).

Dans les deux cas, les systèmes biodisques sont préférés pour leur faible encombrement et parce que leur fonctionnement ne nécessite pas de personnel spécialisé.

Dans les papeteries qui traitent des déchets de papier, un autre avantage est la facilité d’adaptation aux différents types de rejets qui en résultent.

3.10. Industries chimiques

L’eau à traiter est plus ou moins liée à l’industrie pharmaceutique, qui est une industrie connexe. Les entreprises concernées sont celles qui produisent des substances issues de la synthèse organique et donc très souvent biodégradables.

Les contacteurs rotatifs biologiques sont surtout largement utilisés dans la réduction des hydrocarbures, des alcools, des esters, etc. ; pour ces substances, la « performance » par rapport à d’autres procédés biologiques est plus évidente.

Dans ce secteur, les rotors biologiques rotatifs offrent également leur facilité d’adaptation aux différents types de rejets qui changent en fonction de la production du moment. Parmi les avantages, citons toujours l’encombrement réduit et la facilité de manipulation.

3.11. Élevage d’animaux

Le processus varie en fonction du type d’animaux élevés. Pour les bovins, les ovins et les poulets, il n’y a pas de problèmes majeurs, alors que pour les porcs, il faut des systèmes combinés et très exagérés pour respecter les limites légales.

La simplicité de la gestion et le peu de surveillance nécessaire placent la technologie biodisque au premier rang des comparaisons.

Dans certains cas, ils ne sont utilisés que comme traitement d’ébauche, car aucune limite restrictive de rejet n’est requise.