Densification des boues activées : évaluation des performances d'un clarificateur secondaire par mécanique des fluides numériques   

Résumé

Cette étude porte sur une technologie de densification des boues appliquée à un procédé à boues
activées continue. Par la combinaison d’une sélection microbienne (zone anaérobie) et physique (extraction sélective par hydrocyclones), cette technologie permet de générer une proportion significative de biomasse sous forme granulaire, améliorant ainsi la vitesse de sédimentation de la suspension. L’objectif est ici d’évaluer numériquement le potentiel d’un procédé utilisant cette technologie pour répondre à des scénarios de conception et d’exploitation plus contraintes : augmentation de la concentration en boues dans le bassin d’aération (panne d’extraction, problème sur l’évacuation des boues), réduction du taux de recirculation, hypothèses plus agressives quant aux vitesses ascensionnelles praticables. Pour ce faire, le clarificateur objet de l’étude a été modélisé
en mécanique des fluides numériques, en intégrant les paramètres de sédimentation des boues densifiées.
Ces simulations permettent d’évaluer la réponse de l’ouvrage en matière d’évolution du voile de boues et d’épaississement de la suspension. Les résultats obtenus démontrent le maintien des performances de clarification à forte concentration de travail (6 gMES/L), ou en appliquant un taux de recirculation très faible (15 %), avec une boue densifiée pouvant s’épaissir jusqu’à environ 30 gMES. . . . . /L. Également, la boue densifiée normalement concentrée permet d’admettre des surcharges hydrauliques jusqu’à 1,0 m/h de manière continue, ou de 1,5 à 2,0 m/h si le taux de recirculation est fixé à 30 et 32 % respectivement. Les résultats obtenus lorsque la surcharge hydraulique avoisine les 2 m/h sont à prendre avec précaution, car la concentration en matières en suspension (MES) de sortie prédite est proche de la limite réglementaire (24 mgMES/L). Globalement, les résultats de cette étude indiquent la possibilité de reconsidérer de manière plus optimale le dimensionnement des clarificateurs secondaires et du procédé à boues activés lors de la mise en œuvre de la densification.

Abstract

Cette étude porte sur la technologie de densification des boues mise en œuvre sur un
procédé continu à boues activés. En combinant sélection microbienne (zone anaérobie) et physique (extraction sélective par hydrocyclones), cette technologie permet de générer une proportion significative de biomasse granulaire, améliorant ainsi la vitesse de décantation de la suspension. L’objectif est d’évaluer numériquement le potentiel d’un procédé utilisant cette technologie pour répondre à des scénarios de conception et d’exploitation plus contraignants : augmentation des matières en suspension dans la liqueur mixte (problèmes de rejet de boues, d’élimination des boues en excès), réduction du taux de boues activées de retour, conditions de conception et d’exploitation plus agressives. Pour cela, le clarificateur étudié a été modélisé par dynamique des fluides numériques, en intégrant les paramètres de sédimentation des boues densifiées.
Ces simulations permettent d’évaluer la réponse de l’installation en termes d’évolution du voile de boues et d’épaississement des boues
. Les résultats obtenus montrent que les performances de clarification sont effectuées à une
concentration élevée de matières en suspension dans la liqueur mixte (6 gMLSS/L) ou avec des taux de recirculation drastiquement réduits (15 %) puisque les boues densifiées peuvent s’épaissir jusqu’à ‘à ‘à environ 30 gTSS/L. De plus, une boue densifiée normalement concentrée peut permettre d’admettre des surcharges hydrauliques allant jusqu’à 1,0 m/h en continu, ou jusqu’à 1,5 et 2 m/h lorsque le taux de recirculation est fixé à 30 et 32 ​​​​​​​​% respectivement. Les résultats obtenus lorsque la surcharge hydraulique est proche de 2 m/h doivent être respectés avec prudence, car la concentration en MES prédite en sortie est proche de la limite réglementaire (24 mgTSS/L). Globalement, les résultats de cette étude indiquent la possibilité de reconsidérer le dimensionnement des clarificateurs secondaires et le procédé à boues activés de manière plus optimale lors de la mise en œuvre de la densification.