L'hypothèse la plus largement acceptée concernant le mécanisme de formation des flocs de boues activées est l'effet de pontage des polymères extracellulaires et des bactéries filamenteuses. Par conséquent, le problème de séparation des boues-eau dans les systèmes à boues activées peut également s'expliquer sous les aspects suivants :
1. Croissance dispersée
On pense généralement que la croissance dispersée, également connue sous le nom d'anti-floculation ou de désintégration des boues, est principalement due à un manque de polymères extracellulaires ou à une interférence avec l'effet de pontage de ces polymères, empêchant les micro-organismes des boues activées d'adhérer ensemble. Les facteurs pouvant conduire à une croissance dispersée comprennent : une croissance excessive de bactéries non-floculantes ; un faible rapport entre les cations divalents (par exemple, les ions calcium et magnésium) et les cations monovalents (les ions potassium et sodium) ; l'effet anti-floculation des biosurfactants ; intoxication par les boues due à l'introduction de toxines ; une forte augmentation du rapport F/M provoquée par des charges de choc ou des pertes de boues ; et l'acidification et la désintégration de grandes surfaces-des boues anaérobies dans le bassin d'aération.
Ces flocs varient considérablement en taille ; les flocs plus gros coulent rapidement, tandis que les flocs plus petits coulent lentement, formant une couche discontinue avec un surnageant trouble.
2. Flocs de boues en forme d'aiguille-
Lorsque les flocs de boues activées contiennent uniquement des bactéries de type floc- et aucune bactérie filamenteuse, ils sont généralement très petits (aussi petits que 75 µm), lâches et cassants. Ces flocs sont appelés flocs de boues en forme d'aiguilles.
Lorsque la biofloculation est inefficace, ces flocs sont facilement fragmentés par l'écoulement turbulent dans le bassin d'aération, notamment lors de l'utilisation d'une aération mécanique ou de diffuseurs à grosses bulles. De plus, diverses pompes, déversoirs gravitaires et tuyaux tortueux peuvent créer des turbulences, cisaillant davantage ces flocs en petits morceaux. Lorsque la charge de boues (F/M) est trop faible, le vieillissement des boues peut également conduire à des flocs de boues en forme d'aiguilles.
Ces flocs varient considérablement en taille ; les flocs plus gros se déposent rapidement, tandis que les flocs plus petits se déposent lentement, formant une couche discontinue avec un surnageant trouble.
3. Flocs dispersés en suspension
Des flocs lâches peuvent parfois être observés en suspension à la surface du décanteur secondaire, mais l'effluent reste clair. Les tests de décantation ont montré que la vitesse de décantation des boues était lente. Ce phénomène est appelé suspension de floc lâche. La raison principale est que la charge de boues (F/M) est trop élevée, les micro-organismes des boues activées sont en phase de croissance logarithmique, ce qui entraîne un niveau d'énergie élevé dans les boues activées, une forte activité microbienne, une texture de floc de boue lâche, une mauvaise formation de flocs et des difficultés de décantation. Lorsque la charge de boues est réduite de manière appropriée, les flocs libres peuvent disparaître.