Analyse dynamique et statistique des évolutions de perméabilité sur un bioréacteur a membranes a pleine échelle

N. Philippe (1) , Y. Racault (1) , Anne Emmanuelle Stricker (1) , Alain Husson (1) , M. Spérandio (2) , P.A. Vanrolleghem (3)

1 UR REBX - Réseaux épuration et qualité des eaux
2 LISBP - Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes Biologiques et des Procédés
3 ULaval - Université Laval [Québec]

La maitrise du colmatage des membranes des bioréacteurs à membranes (BRM) est un point clé du développement de cette technologie car elle pourrait permettre des réductions significatives de consommation d’énergie. On peut considérer deux catégories de colmatage pour la modélisation de la filtration, chacune correspondant à une échelle de temps différente : (i) le colmatage court terme, intégrant les mécanismes de dépôt durant une filtration continue et l’impact des différentes actions curatives (aération grosses bulles, relaxation, rétrolavage) (ii) le colmatage long terme, décrit par les évolutions de la perméabilité sur plusieurs jours, voire plusieurs mois, et combattu par des lavages chimiques. Les variations sur le long terme de la perméabilité ne sont pas toujours facilement appréhendables sur des installations vraie grandeur à partir des données de supervision, notamment avec les procédés BRM à fibres creuses. L’évolution de la perméabilité a été étudiée sur un BRM vraie grandeur de 60 000 EH comportant 4 cellules membranaires à fibres creuses alimentées en parallèle et suivi pendant un an. La forte variation des flux de filtration de l’installation a conduit à développer un programme pour isoler des paliers de flux stables et calculer des perméabilités représentatives. Des corrections supplémentaires ont été ajoutées au calcul de perméabilité conventionnel pour prendre en compte la pression transmembranaire à flux nul et les pertes de charges dans les canalisations d’aspiration du perméat. Il en résulte des évolutions de perméabilité amplifiées et peu bruitées par rapport au calcul issu de la supervision. Une analyse des résultats de l’évolution de la perméabilité moyenne journalière obtenus sur un cycle annuel a été réalisée. Elle montre un comportement différent des 4 cellules membranaires en dépit d’une alimentation avec la même boue et de conditions de filtration identiques. Les relations entre les variables opérationnelles du BRM (âge de boue, température, concentration de boue, charge massique, ajout de FeCl3, …) et la perméabilité ont été étudiées via une analyse multivariée et les variables déterminantes isolées. Concernant le colmatage court terme des indicateurs ont été définis et analysés : dérive instantanée de perméabilité et impact des rétrolavages. Le colmatage long terme semble être une résultante du colmatage instantané peu réversible par rétrolavages.

Mots clés: MEMBRANE; COLMATAGE; PERMEABILITE; BIOREACTEUR

Domaines: Sciences de l'environnement

N. Philippe, Y. Racault, Anne Emmanuelle Stricker, Alain Husson, M. Spérandio, et al.. Analyse dynamique et statistique des évolutions de perméabilité sur un bioréacteur a membranes a pleine échelle. Journées Information Eaux, Sep 2012, Poitiers, France. 15 p. ⟨hal-00744135⟩