Coordination

INRAE (Sylvie Gillot)

Période d’activité

2023-2027

Financement

AERMC, INRAE, Suez

Partenaires

Suez

Résumé

Le procédé à boues activées, mis au point au début du 20^ème siècle, est encore aujourd’hui le principal procédé de traitement des eaux résiduaires urbaines du fait notamment de son adaptabilité et de la possibilité d’obtenir un traitement poussé de l’azote et du phosphore. De nombreuses améliorations et variantes de ce procédé ont été proposées au cours du temps, en lien avec l’évolution des niveaux de rejet demandés pour traiter l’azote, puis le phosphore. L’efficacité d’un système à boues activées reste cependant directement liée à la capacité des boues à décanter, et donc à l’efficacité pour séparer la biomasse produite de l’eau traitée.

Plusieurs procédés de densification des boues activées, comme la granulation aérobie, ont été récemment proposés pour intensifier les systèmes à boues activées en augmentant la capacité des boues à décanter. Parmi eux, l’installation d’hydrocyclones sur la boucle d’extraction des boues a montré sa capacité à stabiliser des indices de boues à des valeurs très faibles. Ce procédé consiste à imposer une pression de sélection gravimétrique pour retenir dans le système les flocs et granules les plus denses. Comme schématisé sur la Figure ci-dessous, les matières les plus denses obtenues à la sousverse des hydrocyclones sont renvoyées vers le réacteur biologique, tandis que la surverse contenant les boues « légères » est dirigée vers la file de traitement des boues.

Si les intérêts du système ont été montrés, plusieurs questions restent en suspens. Elles concernent les conditions de formation des granules (charge appliquée, présence d’une zone de contact…) et les limites de fonctionnement du système, en termes de capacité nitrifiante, notamment. Les aspects énergétiques (impact des modifications de comportement de la boue sur les paramètres de transfert d’oxygène, les puissances de pompage et de mélange…) méritent également d’être étudiés.

Insertion d’hydrocyclones sur le flux d’extraction des boues en excès

Le projet HyBoues propose d’aborder ces questions en faisant le suivi de plusieurs stations d’épuration qui sont équipées d’hydrocyclones. Le projet HyBoues s’interface au projet inDENSE mené par Suez en collaboration avec INRAE. Il vise à optimiser l’intégration dans les filières de boues activées de batteries d’hydrocyclones, et à préciser les conditions de bon fonctionnement de l’ensemble. Pour atteindre cet objectif, des mesures seront réalisées in situ et ex situ sur des sites équipés par Suez.

D’un point de vue scientifique, le travail expérimental réalisé dans HyBoues apportera des connaissances nouvelles sur les fonctions (nitrifiantes, déphosphatantes…) des biomasses sélectionnées par la mise en place d’hydrocyclones. Ces connaissances seront intégrées dans un modèle de boues activées adapté pour représenter la coexistence dans les réacteurs de biomasse sous forme granulaire et de biomasse floculée (thèse CIFRE de Mathilde LEPAGE).

L’objectif opérationnel du projet est de redéfinir les règles de dimensionnement et de gestion de ces systèmes de densification des boues (vitesses maximales admissibles, âge de boues nitrifiants, taux de recirculation…).