Iintroduction
Avec des normes environnementales de plus en plus strictes et une demande sans cesse croissante de réutilisation de l’eau, les bioréacteurs à membrane (MBR) sont devenus la technologie dominante pour le traitement avancé des eaux usées et l’utilisation des ressources. Les matériaux membranaires, en tant que composants essentiels des MBR, déterminent directement la stabilité opérationnelle du système, l'efficacité du traitement et le coût total du cycle de vie. Les membranes organiques traditionnelles souffrent d’inconvénients tels qu’une sensibilité à l’encrassement, une courte durée de vie et une mauvaise résistance à la corrosion, ce qui les rend inadaptées aux conditions d’eau complexes et difficiles. Les membranes plates en carbure de silicium-, avec leurs propriétés supérieures d'ultra-résistance à la corrosion, de flux élevé, de longue durée de vie et de fortes capacités antisalissure-, fournissent une solution robuste pour les mises à niveau des processus MBR et sont largement utilisées dans le traitement des eaux usées municipales, des eaux usées industrielles et des saumures concentrées.
I. Introduction à la technologie MBR
1. Principe du processus
Le MBR (Membrane Bioreactor) est un procédé de traitement des eaux usées qui intègre profondément les technologies de biodégradation et de séparation membranaire. Il remplace le bassin de décantation secondaire du procédé traditionnel à boues activées par un module à membrane d'ultrafiltration, permettant une séparation efficace des boues et de l'eau. Une fois que les eaux usées entrent dans le bioréacteur, les micro-organismes décomposent les polluants tels que la DCO, l'azote ammoniacal et le phosphore total ; la membrane d'ultrafiltration (taille des pores 0,02 à 0,1 μm) piège avec précision les boues activées, les colloïdes, les bactéries et les particules en suspension, ce qui donne un effluent clair et stérile, résolvant complètement les problèmes de perte de boue et d'effluent trouble dans les processus traditionnels.
2. Caractéristiques principales du processus
(1) Forte capacité de traitement et bonne qualité des effluents
Le procédé MBR présente une charge élevée et une efficacité de traitement supérieure à celle des réacteurs de traitement biologique généraux. La qualité des effluents est similaire en apparence à celle de l'eau du robinet et peut pleinement répondre aux exigences de l'eau récupérée. Il s’agit actuellement de la technologie offrant la meilleure qualité d’effluent parmi tous les procédés de traitement des eaux usées.
(2) Forte résistance aux charges d'impact
La concentration élevée des boues confère au MBR une forte résistance aux charges de choc, ainsi qu'un vieillissement des boues extrêmement long, ce qui se traduit par une qualité d'effluent très stable.
(3) Bon effet d’élimination de l’azote ammoniacal
Avec une concentration élevée de boues, un long âge des boues et une faible charge de boues, il est particulièrement adapté à la nitrification pour éliminer l'azote ammoniacal et peut éliminer jusqu'à 1 500 mg/L d'azote ammoniacal.
(4) Moins de boues résiduelles
Les boues MBR ont un long âge de boue, les micro-organismes sont en phase de respiration endogène, la production excessive de boues est faible et la pollution secondaire est minime.
(5) Économise la terre
Il ne nécessite pas de bassin de décantation secondaire ni d’autres dispositifs de filtration et de purification. Le processus est simple et occupe une petite surface, seulement environ 1/3 de la superficie requise par les processus de traitement conventionnels, ce qui le rend très approprié pour une utilisation dans des endroits où les terres sont limitées.
(3) Contrôle automatique, facile à équiper
Le MBR élimine les problèmes de gonflement et de perte de boues, produit de faibles niveaux de boues résiduelles et peut réaliser un contrôle entièrement automatisé, simplifiant ainsi l'exploitation et la gestion.
II. Avantages des membranes plates en carbure de silicium dans les processus MBR
1. Extrêmement résistant à la corrosion, adapté aux conditions de travail extrêmes
Fabriqué à partir de -poudre de carbure de silicium de haute pureté recristallisée et frittée à 2 400 degrés, il résiste aux acides et aux alcalis dans la plage de pH de 0 à 14, et peut résister à la corrosion causée par des acides forts, des alcalis forts, des oxydants à forte concentration-et des solvants organiques. Il peut fonctionner de manière stable et sans vieillissement dans des conditions d'eau difficiles telles que la saumure concentrée, les eaux usées chimiques et les lixiviats de décharge pendant une longue période.
2. Opération à haut débit-, entraînant une efficacité de traitement plus élevée.
La surface de la membrane a un angle de contact avec l'eau de seulement 10,3 degrés, ce qui la rend extrêmement hydrophile. Son flux de fonctionnement est stable entre 60 et 100 LMH, soit 3 à 4 fois celui des membranes organiques. Pour une même échelle de traitement, il nécessite moins de surface membranaire et le réservoir à membrane occupe moins de place, réduisant considérablement les coûts de génie civil.
3. Forte résistance aux taches, facile à nettoyer et à restaurer
La surface de la membrane est fortement chargée négativement, repoussant électrostatiquement les boues, les colloïdes et l'huile, ce qui se traduit par d'excellentes capacités antisalissure-. L'aération et le rinçage retardent l'encrassement, et après l'encrassement, un nettoyage à haute concentration d'acide, d'alcali et d'oxydant peut restaurer 100 % du flux. Le cycle de nettoyage est long et l’entretien est simple.
4. Durée de vie ultra-longue et faible coût total de la durée de vie.
Il présente une résistance mécanique élevée, une résistance à l'usure, aucun risque de rupture de fibre et une durée de vie supérieure ou égale à 10 ans, soit 3 à 4 fois celle des membranes organiques ; le volume d'aération est seulement la moitié de celui des membranes organiques, ce qui entraîne une faible consommation d'énergie ; il ne nécessite pas de remplacement fréquent de la membrane, ce qui réduit considérablement les coûts des consommables et les temps d'arrêt, et présente des avantages économiques exceptionnels tout au long de son cycle de vie.
5. Hautement compatible et facile à mettre à niveau et à modifier.
Il est entièrement compatible avec les systèmes MBR organiques existants et peut remplacer les membranes organiques in situ sans modifications majeures des équipements ; il convient aux qualités d'eau complexes telles qu'une concentration élevée de boues, une teneur élevée en huile et une salinité élevée, et est facile à mettre à niveau et montre rapidement des résultats.
III. Cas d'application typiques
Cas 1 : Un projet de traitement des eaux usées dans une certaine commune
Capacité de traitement : 3000 m³/j
Schéma de processus : La membrane plate en carbure de silicium MBR est utilisée pour remplacer le réservoir de sédimentation secondaire traditionnel.
Résultats de l'application : Effluent stable et conforme, fonctionnement et entretien simples, résolvant efficacement le problème du rejet des eaux usées dans les zones rurales.
Cas 2 : Projet de modernisation des eaux usées concentrées en sel provenant d'une usine chimique au charbon
Capacité de traitement : 76 m³/h
Contexte de la mise à niveau : La membrane organique d'origine avait une courte durée de vie, nécessitait un remplacement fréquent et était coûteuse.
Résultats de l'application : après le remplacement par une membrane plate en carbure de silicium, la stabilité opérationnelle a été considérablement améliorée, la durée de vie de la membrane a été considérablement prolongée et les coûts de maintenance ont été considérablement réduits.
Cas 3 : Projet de traitement des eaux usées dans une zone de service
Capacité de traitement : 120 m³/j
Solution de processus : équipement MBR à membrane plate en carbure de silicium intégré
Résultats de l'application : empreinte compacte, fonctionnement automatisé, traitement stable des eaux usées domestiques décentralisées et effluents répondant aux normes de réutilisation.
Cas 4 : Un projet de système MBR pour eaux usées industrielles à Singapour
Capacité de traitement : 150 m³/j
Effet d'application : En remplaçant les membranes organiques traditionnelles par des membranes céramiques en carbure de silicium, un traitement en profondeur des eaux usées industrielles peut être réalisé dans un espace limité.
