NITRIFICATION - D‰NITRIFICATION La STEP de STEP+de+Sallek...  La STEP de Sallek Valley : nitrification
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  • LES AUTRES ThmESNITRIFICATION - DNITRIFICATION

    N 316 - LEAU, LINDUSTRIE, LES NUISANCES - 159www.revue-ein.comwww.revue-ein.com

    Perrine Desbois, ENSCM (cole de Chimie de Montpellier)

    Andreas Rdiger, AQUABIOTEC GmbH (Lbeck, Allemagne)

    La STEP de Sallek Valley : nitrification et dnitrification par la biofiltration

    L a station dpuration des eaux uses de Sallek Valley reoit les effluents des villes slovnes de Velenje et de otanj, et de quelques industries, repr-

    sentant une capacit de 50.000 quivalents habitants environ. Leau traite est ensuite rejete dans la rivire Paka. Selon les rgle-mentations europennes pour la protection

    La filtration biologique (ou biofiltration) est une technologie qui a dj fait ses preuves pour le traitement de la pollution carbone dans plus de 500 stations europennes dpuration des eaux communales. Parmi celles-ci, celle de Sallek Valley, en Slovnie, se distingue par la mise en srie innovante de deux biofiltres et dune recirculation partielle des boues paissies afin daugmenter la concentration en DCO ncessaire la dnitrification. Ce procd permet une dnitrification-nitrification avance par un procd trs compact avec de faibles cots dexploitation. Les rsultats obtenus par cette station dpuration seront exposs et comments pour dmontrer lefficacit du procd.

    ABSTRACTWWTP Sallek Valley : advanced waste water treatment with upflow biofiltration.The aerated upflow biological filtration (biofil-

    tration) is a technology which is today succes-

    sfully used in more than 500 European was-

    tewater treatment plants. Among this, the one of

    Sallek Valley, in Slovenia, differs by a two stage

    biofiltration and a part-recirculation of sludge

    from thickener to increase the COD concentra-

    tion needed for denitrification. This process

    allows an advanced denitrification- nitrifica-

    tion in a very compact way and low operation

    costs. The results of the wastewater treatment

    plant will be presented and commented in order

    to prove the high efficiency of the process.

  • 160 - LEAU, LINDUSTRIE, LES NUISANCES - N 316 www.revue-ein.com

    du cours deau, une qualit exemplaire de traitement sur la totalit des paramtres de pollution est exige (tableau 1).

    La ville de Velenje possdait dj un ter-rain o se situait lancienne station dpu-ration. Cependant, cette STEP ncessitait la fois une augmentation de sa capacit et surtout une modernisation des procds pour tre conforme aux nouvelles rgle-mentations. Ainsi une filire complte de traitement des eaux, expose par la suite, a t ralise. Celle-ci devait tre ralise sur le terrain actuel de la station, dlimit la fois par une route frquente et par la rivire Paka, ce qui correspond une sur-face de 180 m sur 70 m. La biofil-tration, traitement biologique per-formant dix fois plus compacte que le systme boues actives, a donc t naturellement privilgie pour raliser la nitrification/dni-trification.

    Schma de traitementUn premier schma simplifi de la STEP (figure 1) montre limpor-tante compacit de la station et un autre (figure 2) dtaille les diff-rents procds utiliss.

    Suivons le parcours de leffluent pour com-prendre le fonctionnement de la station. Ds son entre dans la station, les parti-

    cules de leffluent les plus encombrantes sont retenues par le dgrilleur grossier (1) et les graisses contenues dans le fil-trat sont limines dans le dessableur ar (2). Leffluent subit ensuite le traitement primaire dans le dcanteur, consistant llimination des particules les plus lour-des (3). Aprs passage par un dgrilleur fin, leau traiter, de par sa faible teneur en MES, peut subir le traitement biologi-que par biomasse fixe de deux tapes, un en milieu anoxie permettant la dnitrifica-

    tion, biofiltre DN (4) puis un en milieu arobie pour la nitrification, biofiltre N (5). Un lavage rgulier des filtres a lieu, ncessitant un bassin de stockage des eaux uses de lavage (6). Ces deux types de biofiltre ncessitent des pompes et des compresseurs (7) pour les biofiltres N.Un traitement complet des

    boues a galement lieu pour la valorisa-tion de leur potentiel nergtique. Celui-ci consiste en un paississeur de boues (8), deux mthaniseurs (9) producteurs de bio-gaz et donc dlectricit et une centrifuga-tion (10) rduisant le volume des boues. Celles-ci peuvent finalement tre utilises pour fertiliser les champs.Pour superviser les rsultats de la station, des btiments administratifs et un laboratoire sont galement prsents sur le site (11).Le procd original la station de Velenje, cest--dire la mise en srie de deux biofil-tres pour raliser la dnitrification/nitrifi-cation, va tre dtaill.Aprs chaque traitement, mcanique et bio-logique, la qualit de leau est mesure pour vrifier le bon fonctionnement des proc-ds. La figure 3 montre leur efficacit vis--vis de diffrents paramtres importants dans le traitement des eaux rsiduaires : la DCO, les MES, le N-NH4 et le N-tot. Nous constatons que le traitement mcanique reprsente plus de 60 % de labattement de la DCO et des MES. La nitrification se fait en grande partie dans le biofiltre N, et labattement en azote total dans les deux biofiltres.

    Explication du procd

    Fonctionnement gnralde la biofiltrationDe par sa faible emprise au sol et de par son puration intense des eaux rsiduai-res, la biofiltration a rapidement t privi-lgie pour cette station dpuration. Celle-ci est en effet un procd haut rendement associant une action mcanique de rten-tion des MES par filtration et une transfor-mation biologique des polluants contenus

    Tableau 1 : Paramtres de dimensionnementde la station de Sallek Valley

    Paramtres Units Effluent brut Effluent trait Performance

    Dbit journalier m3/j 18.000

    Dbit maximum m3/h 1.400

    DBO5 mg/L 200 < 20 90 %

    DCO mg/L 350 < 90 74 %

    MES mg/L 200 < 35 83 %

    N total mg/L 37 < 15 59 %

    N-NH4 mg/L 25 < 10 60 %

    P total mg/L 4 < 1 75 %

    Figure 1 : Vue de dessus de la station de Sallek Valley.

    Figure 2 : Schma de traitement dtaill de la station dpuration de Sallek Valley.

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  • 162 - LEAU, LINDUSTRIE, LES NUISANCES - N 316 www.revue-ein.com

    dans les eaux traiter par intervention de micro-organismes.Le biofiltre est compos dun matriau support, des grains dargile expanse pos-sdant un rseau microporeux important afin dobtenir : une surface spcifique leve pour la croissance des microorganismes ; un grand volume interstitiel disponible pour que les MES soient retenues et sac-cumulent.Seule une perte infime de ce matriel a t constate dans les stations en activit, ne ncessitant pas de renouvellement.En comparaison avec les boues actives, le systme de biofiltration est 10 fois plus compact avec un temps de sjour de 10 20 fois plus court, tout en prsentant des rsultats comparables voire meilleurs [1]. Cela sexplique tout dabord par limpor-tante adaptabilit du systme : les bac-tries fixes se dveloppent selon la pol-lution prsente dans leau. De plus, une dgradation squentielle a lieu dans le bio-filtre, diminuant la charge polluante dans le haut du racteur et facilitant ainsi la dgra-dation des composs persistants. Enfin, le biofilm form conserve les spcialistes croissance lente dont notamment les nitri-ficateurs et les bactries mtabolisant les substances organiques plus difficilement biodgradables, car le rinage quotidien vite une colonisation totale du biofilm par les bactries se nourrissant seulement de substances facilement dgradables.De plus, pendant les priodes de non-rejet, la biomasse fixe rsiste trs bien un man-que de pollution tout en tant mieux prpa-re de forts rejets de pollution venir. La biofiltration est donc un procd trs bien adapt dimportantes variations de char-ges, comme celles prsentes dans les sta-tions en zone touristiques [2]. Faisant par-tie de celles-ci, la STEP de Sallek Valley a

    choisi la biofiltration plutt que le procd de boues actives classiques contenant un clarificateur et donc occasionnant des pro-blmes de dcantabilit lors de forte varia-tion de pollution.

    Mise en srie de deux tapesde biofiltration dans la STEPde Sallek ValleyDe plus en plus de stations dpuration intgrent un traitement tertiaire afin de respecter les rglementations sur les rejets dazote. Diffrents procds ont dj t raliss pour ces deux tapes mais une des solutions les plus performantes et innovan-tes est la mise en srie de deux biofiltres. Ainsi, dans la station de Sallek Valley, huit

    biofiltres ralisant la dnitrification : biofil-tre DN, suivis de huit ralisant la nitrifica-tion : biofiltre N forment des tandems, vi-tant une redistribution des eaux entre les 2 tapes comme le montre la figure 4.Leffluent subit, lors de son passage dans les canalisations, une ammonification : transformation de lazote organique en azote ammoniacal. Ensuite, en entrant la base du biofiltre DN non ar, les nitra-tes et une partie de la DCO facilement dgradable sont transforms biologique-ment lors de la traverse du mdia filtrant. Leau est transporte par gravit, la base du biofiltre N. Celui-ci est ar en co-cou-rant du flux des eaux uses pour mainte-nir les conditions arobies dans lensem-

    ble du racteur et raliser la nitrification, transformation de lazote ammoniacal en nitrite puis nitrate NO3

    -. La recirculation dune partie de leffluent de sortie en tte du premier biofiltre est alors ncessaire pour dgrader les nitrates forms : le pro-cd choisi est donc une pr dnitrification partielle (figure 4).Tout dabord, le volume des biofiltres N peut tre relativement faible (tableau 2) car la DCO a dj t partiellement limi-

    Figure 3 : Abattement de la pollution aux diverses tapes de traitement.

    Figure 4 : Coupe de lun des 8 tandems biofiltre DN/biofiltre N de la station.

    Tableau 2 : Dimensionnement des biofiltresCaractristiques Uni