Suite à l’application de la loi sur l’eau de 1992, les procédés biologiques se sont imposés, en particulier sur les installations à charges variables où le traitement était, jusqu’alors, de type physico-chimique.

Dans ce contexte, le fonctionnement dynamique de la filière biologique boues activées a nécessité d’être mieux connu (limite), notamment sa capacité à faire face à de fortes variations de charge polluante. Selon le type de traitement recherché et la configuration de l’installation retenue (nombre de réacteurs, traitements préalables), la variation de charge envisageable (amplitude maximale de traitement et cinétique limite de la biomasse) a été recherchée. Une filière boues activées équipée d’un seul réacteur biologique et collectant des eaux d’entrée à 10 °C serait capable de supporter une amplitude maximale de traitement d’un facteur 18 pour le carbone et d’un facteur 8 pour l’azote. Dans cette approche, la notion de pente de montée en charge n’est pas abordée.

Cependant, cette amplitude maximale de traitement ne tient pas compte de la capacité de la biomasse à piéger une quantité de pollution journalière donnée (aspects cinétiques) et donc, de répondre à une montée en charge rapide (amplitude et durée, donc pente de montée en charge).

Sur la base d’un scénario type de montée en charge fréquemment observé sur les collectivités touristiques de montagne, l’étude a recherché la variation de charge appelée “cinétique limite de la biomasse” pour cette période critique type, avec le maintien de la qualité des eaux traitées. Selon le type de traitement recherché, les résultats sont liés aux taux de croissance net associant l’ensemble des mécanismes mis en jeu (adsorption et absorption) et à la configuration retenue. Les variations de charge dues à la cinétique limite de la biomasse, de 15 pour le carbone et de 4,2 pour l’azote, ont été étudiées pour faire face à notre scénario type retenu comme contraignant (pente et température).

À partir de la cinétique limite de la biomasse, différentes possibilités de gestion de l’installation ont été étudiées pour permettre au procédé boues activées de traiter des variations de charge supérieures et éviter ainsi la mise en place d’autres technologies plus complexes et coûteuses.

Au-delà, la collectivité doit mettre en place une technologie différente (procédé biofiltration, par exemple) ou bien choisir une autre configuration de la filière boues activées (traitement amont ou plusieurs réacteurs) pour faire face à cette variation de charge importante.

Following the European directive concerning urban wastewater treatment (1991), the treatment of municipal wastewaters is now mainly achieved through biological processes. Regarding facilities facing load variations, activated sludge systems often replace physicochemical treatment, which has been mostly used until then. In this context, the dynamic operations of biological activated sludge required to be better known (limit), and in particular its ability to face strong load increase. Depending on the type of treatment and on the facility configuration (number of reactors, presence of preliminary treatment), the likely load increase (maximum amplitude of treatment and limiting kinetics of the biomass) was investigated. An activated sludge process equipped with a single biological reactor operated at 10 °C would be able to treat a maximum load increase of treatment by a factor 18, for carbon removal, and by a factor 8 for nitrogen removal. In this approach, the slope of the increase is not considered.

However, this maximum amplitude of treatment does not take into account the ability of biomass to treat pollution (kinetic aspects), and thus to face a fast load increase (amplitude and duration).

On the basis of a classical scenario according to which a rise in load is frequently observed among touristic areas (ski-resorts), the study explored load variations, called “limiting kinetics of biomass”, maintaining the quality of the treated water. According to the type of treatment, the results are related to the net growth rates of nitrifiers. The net growth is related to the implicated mechanisms (adsorption and absorption) and to the selected configuration. An increase by a factor of 15 for carbon, and of 4.2 for nitrogen, was studied in order to face the standard scenario.

Taking into account the limiting kinetics of biomass, various options of facility operations were studied in order to allow the activated sludge process to treat higher load increase, and to avoid putting into place more complex and expensive technologies. Higher load increase values would require choosing a different technology (process biofiltration, for example) or another configuration of activated sludge process (like upstream treatment or several reactors).