MBR (bioréacteur à membrane) Traitement des eaux usées
MBR (bioréacteur à membrane) Traitement des eaux usées
Flux de procédé
Eau brute → Pré-tamisage → Réservoir anaérobie → Réservoir anoxique → Réservoir aérobie → Réservoir à membrane MBR → Pompe d’aspiration → Désinfection → Réutilisation / Rejet
Boues excédentaires : dégagement périodique des boues
Introduction au procédé
Les eaux usées brutes passent d’abord Unités de pré-traitement, incluant un criblage grossier, un tamis fin et une chambre de grain. De gros débris, cheveux, fibres et particules de sable sont retirés pour protéger les modules de membrane MBR contre les dommages.
Ensuite, les eaux usées s’écoulent vers le groupe des réservoirs biochimiques, généralement composé de Réservoir anaérobie → réservoir anoxique → réservoir aérobie → réservoir à membrane MBR.
- Réservoir anaérobie: En conditions anaérobies, on libère du phosphore. Le mélange est adopté sans aération.
- Réservoir anoxique: La dénitrification a lieu. L’azote nitrate est converti en azote gazeux pour éliminer l’azote total en utilisant des sources de carbone organique présentes dans les eaux usées.
- Réservoir aérobie: L’aération fournit de l’oxygène. Les microbes aérobies dégradent la DBO et la cause de la maladie ; La nitrification convertit l’azote ammoniac en azote nitrate. Les pompes de recirculation de liquide mixte ramènent un liquide mélangé riche en nitrate vers le réservoir anoxique.
- Réservoir à membrane MBR: Des modules membranes immergées PVDF sont installés ici. L’aération continue s’effectue sur la surface de la membrane pour réduire l’encrassement des boues. Le perméat (eau propre) est extrait par une pompe d’aspiration à travers les pores membranaires. Les boues et les solides sont piégés à l’intérieur du réservoir.
L’eau propre produite peut être désinfectée et réutilisée. Une petite quantité de boue excédentaire est évacuée périodiquement.
Avantages
Domaines d’application
- ✓Traitement des eaux usées municipales
- ✓Traitement des eaux usées industrielles
- ✓Traitement par lixiviation en décharge
- ✓Traitement des eaux usées hospitalières
- ✓Réutilisation et remise en état de l’eau
- ✓Traitement décentralisé des eaux usées
Principe de fonctionnement
Bioréacteur à membrane MBR
Le système MBR combine Traitement biologique par boue activée avec Technologie de séparation par membrane, remplaçant le réservoir de sédimentation secondaire traditionnel utilisé dans le traitement conventionnel des eaux usées.
Les eaux usées entrent d’abord dans le réservoir biologique. Les micro-organismes aérobies (boues activées) décomposent et dégradent des polluants organiques tels que la DBO et la DCO dans les eaux usées en conditions d’aération. Des réactions de nitrification et de dénitrification ont lieu pour éliminer l’azote ammoniac et l’azote total.
Au lieu de déposer la boue par gravité, le liquide mixte est filtré à travers des modules membranaires PVDF immergés. La membrane agit comme une barrière physique, interceptant les boues activées, les solides en suspension, les colloïdes et les agents pathogènes. Seule l’eau perméante propre passe à travers les pores membranaires et est pompée sous forme d’effluent traité.
La boue est retenue à l’intérieur du bioréacteur, maintenant une concentration élevée en MLSS. Cela permet une biodégradation efficace et réduit l’empreinte de l’ensemble de la plante. Un nettoyage périodique par aération est appliqué pour atténuer l’encrassement de membrane et maintenir un fonctionnement stable.
L’ensemble du processus est surveillé et contrôlé par un automate automatisaire, incluant TMP, flux, aération, aspiration, relaxation et cycles de nettoyage.
MBR (bioréacteur à membrane) Paramètres du processus de traitement des eaux usées
| Paramètre | Unité | Répartition typique | Valeur de travail recommandée |
| MLSS (Solides en suspension liquides mixtes) | mg/L | 6000‑12000 | 8000‑10000 |
| MLVSS/MLSS | 0.65‑0.85 | 0.70 | |
| F/M (BOD₅) | kgBOD₅/(kgMLSS·d) | 0.05‑0.15 | 0.08‑0.10 |
| SRT (Temps de rétention des boues) | Jour | 15‑30 | 18‑25 |
| THS total (temps de rétention hydraulique) | heure | 8‑14 | 10‑12 |
| DO-Aérobie (oxygène dissous dans la cuve d’aération) | mg/L | 1.5‑3.0 | 2.0 |
| DO-Anoxique (oxygène dissous) | mg/L | <0,5 | 0.2‑0.4 |
| DO-Anaérobie (Anaérobie à oxygène dissous) | mg/L | <0.2 | <0.1 |
| pH | ‑ | 6.5‑8.5 | 7.0‑7.8 |
| Température | °C | 10‑35 | 15‑28 |
| Recirculation à liquide mixte | % | 200‑400 | 300 |
| Déchets de boue | m³/j | Calculé par SRT |
Paramètres de membrane
| Paramètre | Unité | Répartition typique | Recommandé | Note |
| Net Flux | L/(m²·h) LMH | 12‑20 | 15‑17 | Pour le MBR submergé, le flux doit être calculé avec refoulement, relaxation et conversion en temps d’arrêt |
| Pression transmembranaire. | kPa | 5‑30 | <25 | Avertissement : >35 kPa ; Alarme : >45-50 kPa ; La montée de la TMP signifie un encrassement sévère de la membrane |
| Taille des pores de membrane | μm | 0.03‑0.2 | 0.1 | Membrane en feuilles creuses / fibres plates PVDF (Microfiltration, MF) |
| Débit d’air par membrane | Nm³/(h·m²-membrane) | 0.2‑0.5 | 0.3 | Nettoyage des modules à membrane : la plus grande consommation d’énergie dans un système MBR |
| Cycle d’aspiration | min | 8‑12 | 10 | Aspiration 8–9 min + Relaxation 1–2 min (pas d’aspiration, aération continue) |
| Retour de l’eau | ‑ | 1 à 2 fois par jour | 1 à 2 fois par jour | Retour d’eau ; Chimique sur place (CIP) : une fois tous les 3 à 6 mois |
| Pré-présélection | mm | 1‑3 | ≤2 mm | Un prétraitement est nécessaire en amont du MBR pour éviter que les filaments de membrane ne soient rayés par les poils et les fibres |
Paramètres de qualité de l’eau (Eaux usées municipales : influent et effluent)
| Objet | Unité | Influent typique | Effluent typique MBR |
| CODcr | mg/L | 250‑500 | ≤30-50 |
| BOD₅ | mg/L | 120‑250 | ≤5-10 |
| SS | mg/L | 150‑250 | <5 |
| NH₃-N | mg/L | 25‑45 | ≤1-5 |
| TN | mg/L | 35‑55 | ≤10-15 |
| TP | mg/L | 3‑6 | ≤0.3-1.0 |
| Turbidité | NTU | ‑ | <0,5,Général 0,1-0,3 |
Questions fréquemment posées
Qu’est-ce que le MBR ?
MBR signifie Bioréacteur à membrane (Bioréacteur à membrane). Il combine un traitement biologique par boue activée avec filtration membranaire, remplaçant le réservoir de sédimentation secondaire traditionnel
Quels types de membranes sont disponibles pour le MBR ?
Membrane creuse en fibres PVDF ou membrane en feuille plate (Microfiltration, MF), installation submergée
Qu’est-ce qui cause l’encrassement de la membrane ?
Solides en suspension, colloïdes, substances polymères extracellulaires, débris de cheveux et de fibres. Les poils et fibres doivent être retirés par préfiltration en amont du MBR afin d’éviter que les filaments de membrane ne rayent.
Qu’est-ce que le TMP ? Quels sont les points de consigne pour l’alerte et l’alarme ?
TMP signifie pression transmembranaire, qui reflète le niveau d’encrassement de la membrane. Avertissement >35 kPa ; Alarme > 45–50 kPa. La montée du TMP indique une augmentation de l’encrassement de la membrane
Quel est le cycle d’aspiration standard pour le MBR submergé ?
Aspiration 8–9 min + Relaxation 1–2 min (aspiration arrêtée, aération continue).
Quel est le flux de conception recommandé ?
Type submergé, calculé avec refoulement, relâche et conversion en temps d’arrêt. Ne pas courir à long terme au-dessus de 20 LMH ; Un flux élevé accélère l’encrassement membranaire
Quelles sont les méthodes de nettoyage des membranes ?
Retour de l’eau de routine ; Nettoyage chimique clean-in-place (CIP) tous les 3 à 6 mois
Quel objet consomme le plus d’énergie dans le système MBR ?
Nettoyage des modules membranaires (aération par membrane)
Quelle est la différence entre un aquarium aérobie et un aquarium anoxique ?
- Réservoir aérobie : DO 2~4 mg/L, pour la dégradation de la DBO/COD, la nitrification et l’absorption du phosphore. - Réservoir anoxique : DO
Quels paramètres clés de procédé devons-nous fournir pour la conception des MBR ?
Type d’eaux usées, influent et paramètres de qualité de l’eau effluente, HRT, SRT (calculé par SRT), MLSS, DO en réservoir aérobie, flux membranaire, réglage TMP.
Envoyez vos exigences
- Lieu du projet (Pays/Ville) —
- Application : Type d’eaux usées — Eaux usées domestiques / eaux usées industrielles
- Capacité de traitement — ____ m³/jour ou ___ m³/h
- Mode de fonctionnement — Fonctionnement continu / intermittent 24h
- Type d’installation — Enseveli / Hors sol / Conteneurisé
- Qualité influente — - CODcr : ____ mg/L - BOD5 : ____ mg/L - SS Solides en suspension : ____ mg/L - NH3-N Azote ammoniac : ____ mg/L - TP Phosphore total : ____ mg/L - pH : ____ - Température : ____ °C - Contaminants spéciaux : huile / métaux lourds / couleur, etc
- Norme d’évacuation des effluents — - Norme de rejet requise - Indices d’effluents requis COD____, BOD____, SS____, NH3-N____, TP____, pH____ - Objectif de l’effluent : rejet dans la rivière / Réutilisation (irrigation, lavage)
- Préférence de procédé — A/O/ A²O / MBR / SBR
- Option membrane ? — MBR / PVDF fibre creuse
- Automatisation — Manuel, semi-automatique / automatique intégral, PLC + HMI
- Exigence de contrôle des odeurs —
- Exigences matérielles : — Acier au carbone / SS304 / SS316
- Port de destination et terme de livraison —
