Un MLSS (Mixed Liquor Suspended Solids) élevé peut endommager les systèmes de traitement des eaux usées de plusieurs manières, notamment par transfert de masse, sédimentation, consommation d'énergie et stabilité du processus. Le principal problème est qu’elle dépasse la capacité de charge raisonnable pour la survie microbienne et le fonctionnement du procédé. Les impacts spécifiques et la logique fondamentale sont les suivants :
1. Oxygène dissous insuffisant, conduisant à une hypoxie des boues/environnements anaérobies
Un MLSS élevé augmente la demande en oxygène des micro-organismes, réduisant considérablement l’efficacité du transfert d’oxygène dans le réservoir d’aération et conduisant facilement à des environnements hypoxiques/anaérobies localisés. L'activité des bactéries aérobies est inhibée, réduisant ainsi l'efficacité de la dégradation de la matière organique ; la dénitrification se produit prématurément dans le bassin d'aération, générant un grand nombre de bulles, provoquant un gonflement des boues, un flottement des boues et un excès de DCO et d'azote ammoniacal dans l'effluent.
2. Détérioration des performances de sédimentation des décanteurs secondaires, entraînant une augmentation des matières en suspension (MES) dans les effluents.
Un MLSS élevé augmente la viscosité de la liqueur mélangée, rendant les flocs de boues plus légers. Cela conduit facilement à une sédimentation stratifiée dans le bassin de décantation secondaire, réduisant ainsi la compressibilité des boues et diminuant considérablement la vitesse de décantation. Simultanément, les boues à haute concentration- sont sujettes à la dénitrification (la décomposition anoxique des nitrates produit des bulles de N₂ qui transportent les boues à la surface), ce qui entraîne une perte de boues et un excès de MES des effluents. Cela entraîne également une perte supplémentaire de boues du système, créant ainsi un cercle vicieux.
3. Augmentation considérable de la consommation d’énergie d’aération et augmentation des coûts d’exploitation.
Pour répondre à la demande en oxygène des MLSS élevés, l'intensité de l'aération doit être augmentée, ce qui entraîne une augmentation proportionnelle de la consommation d'énergie du ventilateur. Dans le même temps, la viscosité élevée de la liqueur mélangée augmente la résistance au transport et au mélange des pompes et des mélangeurs, augmentant ainsi la consommation d'énergie. Cela augmente considérablement les coûts d’exploitation sans aucun avantage en termes de processus.
4. Âge des boues raccourci et déséquilibre microbien
Un MLSS élevé, associé à une élimination intempestive des boues, conduit à une durée de boue (SRT) relativement plus courte dans le système. Cela rend difficile la survie des bactéries nitrifiantes à cycle long-génération-et d'autres bactéries fonctionnelles, ce qui réduit considérablement l'efficacité de la nitrification et rend les niveaux d'azote ammoniacal des effluents susceptibles de dépasser les normes. Simultanément, les bactéries dominantes se déplacent vers des genres plus résistants à l'encrassement-, réduisant considérablement la résilience du système aux fluctuations de la qualité et de la quantité de l'eau.
5. Problèmes spécifiques au processus membranaire- (par exemple, MBR) : encrassement accéléré de la membrane
Dans les bioréacteurs à membrane, un MLSS élevé augmente considérablement la probabilité de contact entre les colloïdes et les flocs dans la liqueur mélangée et la surface de la membrane. Cela accélère le blocage des pores de la membrane, l'épaississement du gâteau de filtration et une augmentation rapide de la pression transmembranaire (TMP). Cela augmente considérablement la fréquence de nettoyage des membranes, réduit leur durée de vie et augmente considérablement les coûts de maintenance.
6. Perte de résistance aux chocs du système, sujet à un effondrement complet
Dans des conditions MLSS élevées, l'espace tampon du système est extrêmement petit. Lorsqu’ils sont confrontés à des fluctuations de la qualité de l’eau entrante (telle que la DCO, les substances toxiques) ou du débit, les micro-organismes sont sujets à une mort massive en raison de changements environnementaux soudains, entraînant la désintégration des boues. La récupération ultérieure est difficile et prend du temps-.
Résumé de base (mnémonique) :
Volume de boues élevé=oxygène insuffisant, mauvaise décantation, consommation d'énergie élevée, déséquilibre microbien, tendance à l'effondrement ; les processus membranaires accéléreront également le colmatage.
Stratégie de réponse pratique :
1. Augmenter immédiatement le rejet de boues pour réduire rapidement les MLSS à la plage de conception du procédé (2 000 à 4 000 mg/L pour les réservoirs aérobies conventionnels, ajustés en fonction des exigences du procédé) ;
2. Augmenter temporairement l'intensité de l'aération pour éviter une hypoxie localisée, tout en surveillant l'OD (contrôlée à 2-3 mg/L) ;
3. Vérifier la charge hydraulique du bassin de décantation secondaire et réduire le débit d'affluent si nécessaire pour réduire la pression de décantation des boues ;
4. Surveiller le taux de décantation des boues (SV30) et l'indice de volume des boues (SVI) pour déterminer si un gonflement des boues est présent, et ajouter des floculants (tels que PAC) pour améliorer les performances de décantation.