Dans les procédés de traitement des eaux, les phénomènes biologiques mis en jeu dans les bassins d’aération sont complexes et dépendent de nombreux paramètres physico-chimiques. Les constituants et la charge de l’effluent sont bien entendu essentiels, mais le brassage et le mélange font tout autant partie de « l’équation » que l’aération, ainsi que la viscosité du milieu.
Si on se focalise sur l’aération, la clé du transfert efficace de l’oxygène est la vitesse d’ascension des bulles d’air et l’interface air/liquide. Ces deux paramètres déterminent en fait le temps de contact et la superficie disponible pour que le transfert d’oxygène s’opère efficacement entre l’air piégé dans la bulle et l’environnement liquide.
Par conséquent, d’un point de vue physico-chimique, la taille des bulles a un effet significatif sur le transfert d’oxygène, tandis que l’interface air/liquide de la bulle d’air influence directement le taux de transfert d’oxygène. Or cette interface, et donc le transfert d’oxygène, peut être augmenté de façon efficace simplement en réduisant la taille des bulles. Par exemple, en passant d’une taille de bulle de diamètre 0,9 mm à 7 mm, pour un m3 d’air comprimé insufflé, la surface de contact chute de 6.667 à 857 m2, soit un ratio de 87 %. En outre, la poussée d’Archimède exercée étant directement reliée au volume, les bulles fines ont une vitesse d’ascension plus faible pour les fines bulles, ce qui prolonge d’autant le temps de contact pour le transfert d’oxygène. De nombreuses études universitaires ont été menées sur le sujet, telles que celle de Krampe et al. en 2003 (Water Scienc and Technology, Vol. 47 N° 11, p.297-303) qui a étudié l’effet sur le transfert de l’oxygène de la viscosité et la teneur en matières sèches des boues activées, concluant que l’aération par diffusion de fines bulles était la solution énergétiquement la plus efficace pour des fluides ayant jusqu’à 18 g/l de matières sèches.
Fournisseur global sur les installations de traitement d’eau, Grundfos privilégie dans ses offres sa gamme SAD de diffuseurs fines bulles à disques ou à tubes, caractérisés par leur modularité qui permet d’apporter des réponses optimisées et personnalisés à tout type d’application, en prenant en considération l’ensemble du process de traitement. Cela notamment grâce à des simulations dynamiques des fluides (DFN) effectuées pour valider le choix d’une solution dans les cas difficiles. Comme par exemple sur la station de traitement des eaux usées Tomaszow en Pologne, mise en service dans les années 1970 et qui a été rénovée en 2016 avec une solution Grundfos globale (incluant l’aération, l’agitation et le pompage). Validée sur les bassins de traitement de l’azote et du phosphore grâce à des simulations DFN, Grundfos a permis de réduire de 50?% la consommation énergétique de la station. De surcroît, sans interruption de service durant les travaux grâce à une collaboration étroite avec le constructeur de la station et l’exploitant.
Spyridon Kranias, Chef de Marché Eau
Grundfos
