Qu’est-ce qu’un bioréacteur à membrane ?
Un bioréacteur à membrane (BRM) est un procédé qui combine une unité membranaire de microfiltration ou d’ultrafiltration avec un réacteur biologique, et est maintenant largement utilisé dans les stations d’épuration des eaux usées (STEP) municipales et industrielles.
1) Réacteur biologique :
Dans un processus de traitement des eaux usées, un réacteur biologique est une unité de traitement spécialement conçue pour soutenir un environnement biologiquement actif, à savoir où les bactéries et les protozoaires (ce que l’on appelle la biomasse ou les boues activées) se développent et consomment une partie (ou la totalité) des polluants contenus dans les eaux usées brutes.
Les réacteurs biologiques peuvent être aérobies (pour éliminer la matière organique et oxyder l’ammoniac en nitrate), anoxique (pour éliminer l’azote des nitrates en azote gazeux) ou anaérobies (pour éliminer la matière organique), en fonction de la présence d’oxygène et de nitrates ou de leur absence. En règle générale, les membranes sont installées après les bioréacteurs aérobies ou anaérobies (respectivement, les procédés BRM et AnBRM).
Il existe trois types de réacteurs biologiques :
Les bioréacteurs à culture libre, où la biomasse se développe en flocs ;
Bioréacteurs à culture fixée (ou biofilm), où la biomasse se développe attachée à des supports ;
Bioréacteurs hybrides, qui combinent la culture libre et la culture fixée.
En règle générale, les bioréacteurs à culture libre sont le choix privilégié pour les procédés BRM. S’ils sont correctement conçus, les bioréacteurs hybrides peuvent également être utilisés.
2) Membranes :
Dans le procédé BRM, les membranes agissent comme un dispositif de séparation solide-liquide, maintenant la biomasse à l’intérieur du réacteur biologique avant de rejeter l’effluent traité. Fondamentalement, ils remplacent les clarificateurs utilisés dans les systèmes à boues activées conventionnelles.
Les membranes de microfiltration (MF) et d’ultrafiltration (UF) peuvent être utilisées dans les applications BRM. En règle générale, les membranes UF sont le choix préféré en raison de leurs caractéristiques de séparation supérieures (étant capables d’éliminer certains colloïdes et virus également) et de leur faible tendance à l’encrassement (en raison de la taille plus petite des pores, elles présentent un risque plus faible de colmatage des pores).
Il existe trois types de géométries de membrane utilisées pour les BRM :
Fibre creuse ;
Feuille plane ;
Tubulaire (ou multitubulaire).
Les membranes spiralées ne conviennent pas aux applications BRM en raison de leur sensibilité aux matières en suspension.