Dans l'exploitation et la maintenance des stations d'épuration des eaux usées, l'élimination des boues est la tâche la plus critique et la plus sujette aux erreurs (lien/étape). Une élimination excessive des boues entraîne une perte de boues efficaces, un échec de la nitrification et des effluents dépassant les normes ; une élimination insuffisante des boues provoque le vieillissement et la désintégration des boues, et le surnageant contient de fines particules. De nombreuses personnes se fient à leur intuition pour éliminer les boues, ce qui entraîne des fluctuations du SRT et un fonctionnement instable du système.
Pour résoudre les problèmes d’élimination des boues, la clé est de calculer avec précision l’âge des boues (SRT), et pas seulement l’expérience. Comprendre le SRT permet une élimination quantitative des boues, garantissant ainsi un fonctionnement stable du système de traitement des boues.
I. Définition de base du SRT : Comprendre l'âge des boues en une phrase
Âge des boues (SRT) : rapport entre la quantité totale de boues activées travaillant dans le bassin d'aération et la quantité de boues résiduelles rejetées quotidiennement, mesurée en jours (j). Il représente le temps de séjour moyen des boues nouvellement cultivées dans le bassin d'aération. En termes plus simples : le nombre moyen de jours pendant lesquels un lot de boues reste dans le réservoir depuis sa génération jusqu'à son rejet.
Formule de calcul : (version simplifiée)
SRT=Volume total de boues du système / Décharge quotidienne de boues excédentaires
SRT=(MLSS × V) ÷ (Q_w × MLSS_w)
Explication du paramètre :
MLSS : Concentration des boues de liqueur mélangée dans le bassin d'aération, unité kg/m³, reflétant la quantité totale de boues existantes dans le système.
V : Volume effectif du bassin d'aération, unité m³.
Q_w : Volume journalier de rejet des boues excédentaires, unité m³/j.
MLSS_w : Concentration de boues (kg/m³), prise comme concentration de boues au fond du bassin de décantation secondaire, généralement 1,5 à 2 fois la MLSS du bassin d'aération.
Notez la distinction : SRT ≠ HRT (Hydraulic Retention Time)
HRT est le temps de rétention des eaux usées (plusieurs heures), représentant le taux de renouvellement de l'eau ; SRT est le temps de rétention des boues (de plusieurs jours à plus de dix jours, voire plus), représentatif du cycle de croissance microbienne. Les deux sont des concepts complètement différents.
II. Cas de calcul pratique : maîtriser rapidement la méthode de calcul SRT
Exemple 1 (Calcul de l'âge des boues) : Le bassin d'aération d'une usine a un MLSS de 3 kg/m³, un volume effectif du réservoir de 2 500 m³ et un rejet quotidien de boues de 50 m³, avec une concentration de boues de 6 kg/m³.
Volume total des boues du système=Bassin d'aération MLSS × Volume du réservoir=3 × 2500=7500 kg
Déversement quotidien de boues=Volume quotidien de rejet de boues × Concentration de boues=50 × 6=300 kg
Âge des boues (SRT)=Volume total des boues ÷ Volume quotidien de rejet des boues=7500 ÷ 300=25 jours
Exemple 2 (Calcul du volume de rejet de boues) : Le SRT cible d'une usine est de 25 jours, le bassin d'aération a un MLSS de 3 kg/m³, un volume effectif du réservoir de 2 500 m³ et une concentration de boues de 6 kg/m³.
Volume total de boues=3 × 2500=7500 kg
Déversement quotidien de boues=Volume total de boues ÷ SRT=7500 ÷ 25=300 kg
Volume quotidien de rejet de boues=Volume quotidien de rejet de boues ÷ Concentration de boues=300 ÷ 6=50m³
III. Plage de contrôle standard SRT pour chaque processus
Différents processus correspondent à différentes plages de SRT et sont affectés par la température de l'eau : les micro-organismes à haute -température se métabolisent rapidement, de sorte que la SRT peut être plus courte ; Les bactéries nitrifiantes à basse-température se développent lentement, le SRT doit donc être plus long.
Procédé traditionnel par boues activées : 5 à 15 jours
Processus avec fonction de nitrification (élimination de l'azote et du phosphore) : 10-20 jours
Aération prolongée, processus de fossé d'oxydation : 20-30 jours
Processus membranaire MBR : 30 à 60 jours (les modules membranaires ont une forte capacité de rétention, ce qui peut prolonger considérablement l'âge des boues)
Contrôle SRT conventionnel pour les stations d'épuration municipales : 10 à 20 jours.
IV. SRT excessif : le vieillissement des boues nécessite un rejet accru des boues
Un SRT trop long indique que les boues sont restées trop longtemps dans la cuve, entraînant un vieillissement des boues. Il s'agit d'une condition anormale qui se produit fréquemment sur-site.
Symptômes typiques : boues de couleur foncée-, SVI faible (généralement<70), finely broken flocs; fine particles in the supernatant of the secondary sedimentation tank; thin, brownish scum on the surface; high SS in the effluent, with COD generally normal.
Causes principales : Évacuation insuffisante des boues, entraînant un SRT élevé. Une nutrition microbienne insuffisante conduit à la phase de respiration endogène, provoquant la désintégration et le vieillissement des flocs de boues, réduisant ainsi la population bactérienne efficace.
Mesures correctives : Augmentez progressivement le rejet de boues de 10 à 20 % à chaque fois, en observant pendant 3 à 5 jours avant de procéder à des ajustements mineurs. Évitez les décharges soudaines. Une fois les conditions opératoires stabilisées, fixer le volume de rejet des boues et procéder à de petits ajustements quotidiens.
V. SRT excessivement court : des boues insuffisamment jeunes nécessitent un rejet de boues réduit
Un SRT trop court indique un rejet excessif de boues, les boues étant rejetées avant d'avoir mûri, ce qui entraîne des boues insuffisamment mûres dans le système.
Symptômes typiques : Difficulté à augmenter le MLSS (Mixed Liquefaction Saturation), eau de piscine trouble ; dépassant facilement les normes de DCO dans les effluents, une mauvaise nitrification et un excès d’azote ammoniacal.
Cause principale : rejet excessif de boues, le taux de perte de boues dépassant le taux de prolifération microbienne. Les bactéries nitrifiantes ont un long cycle de génération et les boues de courte durée ne peuvent pas être retenues, ce qui entraîne un échec de la dénitrification.
Plan de remédiation : Réduire les rejets de boues et prolonger le SRT (Sludge Retention Time). Lorsque le SRT est inférieur à 5 jours, les bactéries nitrifiantes sont difficiles à retenir et l'azote ammoniacal augmente considérablement. Le rejet des boues doit être suspendu pendant 3 à 7 jours pour permettre aux boues de récupérer. La reconstruction de la communauté bactérienne nitrifiante à température ambiante prend plus de 10 jours, et encore plus en hiver.
VI. La relation entre SRT et la charge F/M
SRT et F/M (charge de boues) sont inversement liés et doivent être utilisés conjointement sur-site, et non jugés isolément :
Faible F/M → Substrat insuffisant, boues abondantes → Le SRT correspondant est plus long, les boues sont sujettes au vieillissement et une évacuation appropriée des boues est nécessaire.
F/M élevé → Substrat suffisant, boues insuffisantes → Le SRT correspondant est plus court, les boues ne sont pas matures et le rejet de boues doit être réduit pour préserver les boues.
Stratégie d'exploitation et de maintenance : vérifiez d'abord le F/M pour déterminer si le rejet des boues est nécessaire, puis calculez le SRT pour déterminer la quantité de boues rejetées, obtenant ainsi un contrôle précis.
VII. Techniques de jugement visuel rapide sur-site
Boues sombres, faible SVI (généralement<70), supernatant contains fine particles: Long SRT (aging), increase sludge discharge.
Faible MLSS, eau trouble, forte teneur en azote ammoniacal : SRT court (boues jeunes), réduit le rejet de boues.
Décantation rapide mais surnageant trouble, fuite de boue : souvent due à des fluctuations de charge ou à un gonflement des boues, sans rapport avec le SRT.
Rejet de boues inchangé mais diminution continue MLSS : concentration réduite des affluents ou empoisonnement des boues.
VIII. Deux idées fausses courantes sur le rejet de boues sur site-
Idée fausse 1 : manque de rejet de boues à long-terme, craignant une perte de boues et une concentration insuffisante des boues.
Beaucoup de gens ont peur des fuites de boues et n’osent pas les évacuer. À long-un rejet de boues nul entraînera un SRT excessivement élevé, un vieillissement et une désintégration des boues, ainsi qu'une diminution de l'efficacité du traitement. Le rejet des boues vise à remplacer les boues vieillies et inefficaces et constitue une opération nécessaire pour optimiser la communauté microbienne.
Idée fausse 2 : volume de rejet de boues fluctuant, ajustement arbitraire.
La fluctuation du volume de rejet des boues entraînera des fluctuations drastiques du SRT, perturbant la communauté microbienne, en particulier les bactéries nitrifiantes dommageables, conduisant à un azote ammoniacal instable. Les principes fondamentaux de l'élimination des boues : stabilité, continuité et-réglage précis.
L'élimination précise des boues n'est pas une question d'intuition ; c'est une question de données. Maîtriser le calcul du SRT, l'évaluation des conditions de fonctionnement et les méthodes d'ajustement, éviter les pièges courants et calculer avec précision le SRT garantira une élimination réussie des boues.