Paquet de bioréacteur à membrane

Types de bioréacteurs à membrane en kit

Une méthode intégrée de traitement des eaux usées connue sous le nom de **bioréacteur à membrane en kit** (MBR) combine à la fois le traitement biologique et la filtration membranaire. Il peut traiter efficacement les eaux usées provenant de sources domestiques, industrielles ou municipales centralisées. Pour répondre en permanence aux normes de rejet et produire de l'eau sûre et réutilisable, les systèmes MBR en kit sont utiles pour les débits faibles à moyens dans les contextes ruraux ou urbains où l'espace est limité.

Des facteurs tels que les caractéristiques de l'effluent d'entrée, la qualité de l'effluent requise, la capacité de traitement nécessaire et l'empreinte disponible doivent être pris en compte lors du choix du type de MBR en kit approprié. Plusieurs options existent, telles que les modules membranaires immergés ou immergés, les modules membranaires externes ou en dérivation, les configurations membranaires en fibres creuses, les conceptions membranaires en feuille plate et les systèmes intégrés de bioréacteurs à membrane.

• Modules membranaires immergés ou immergés : Ils représentent une technologie prédominante dans le monde. Dans le module membranaire immergé, le module membranaire est immergé dans le bioréacteur. Le perméat est pompé hors du réacteur à travers la membrane, et un contrôle de colmatage par vide ou pression positive est appliqué dans le module pour filtrer les polluants.
• Modules membranaires externes ou en dérivation : Ils sont également connus sous le nom de bioréacteurs à membrane à flux ascendant (UMBR), où le flux est dirigé vers le module membranaire situé à l'extérieur de l'unité de bioréacteur. En utilisant une pompe pour renvoyer une partie du perméat dans le bioréacteur, les modules membranaires externes ou en dérivation utilisent généralement une filtration tangentielle. L'utilisation de modules membranaires externes peut permettre un nettoyage ou un remplacement plus accessible de la membrane, bien qu'ils puissent nécessiter plus d'espace que les modules immergés.
• Configurations membranaires en fibres creuses : Il s'agit du type de membrane le plus courant et le plus populaire pour la fabrication des bioréacteurs. Leur conception crée une fibre de petit diamètre qui ressemble à un cheveu humain, qui est ensuite regroupée à l'intérieur d'un module membranaire. Ce module est généralement placé dans un réacteur qui contiendra les eaux usées/matières organiques à traiter, et la fibre extraira l'eau traitée.
• Conceptions membranaires en feuille plate : Contrairement aux fibres creuses, les membranes en feuille plate sont généralement constituées de matériaux polymères synthétiques comme la polysulfone et sont logées à l'extérieur du réservoir du bioréacteur. En plus d'avoir une surface plus grande que les fibres creuses, les membranes en feuille plate ont également des problèmes de circulation d'air.
• Systèmes intégrés de bioréacteurs à membrane : Ils combinent généralement les processus de filtration biologique et membranaire dans un seul conteneur ou une seule unité. Ces systèmes offrent une solution tout-en-un pour le traitement de l'eau en éliminant les matières organiques dissoutes, les nutriments comme l'azote et le phosphore, et les solides en suspension.

Spécifications et entretien des bioréacteurs à membrane en kit

Les principales spécifications à prendre en compte lors de l'achat d'un bioréacteur à membrane comprennent le type, la capacité et le système de rinçage. Le type fait principalement référence aux types de membranes disponibles dans le réacteur. Comme mentionné ci-dessus, une membrane en fibres creuses est le type le plus courant dans les bioréacteurs. Indépendamment du type de membrane, leurs tailles de pores varient généralement entre la microfiltration et l'ultrafiltration. De plus, étant donné que la séparation membranaire est le processus principal dans les bioréacteurs, le matériau utilisé pour leur construction est également important. Les matériaux membranaires comme la polyéthersulfone (PES) sont très courants en raison de leur excellente efficacité de séparation. Ces matériaux peuvent également être appliqués avec des revêtements spécifiques pour améliorer leur hydrophilie et leurs performances de filtration.

• Capacité : La capacité du bioréacteur à membrane en kit détermine la quantité d'eau qu'un réacteur peut purifier ou traiter en un temps donné. Les petits réacteurs résidentiels peuvent traiter de 1 à 5 mètres cubes par jour. Les réacteurs de taille moyenne pour les communautés ou les usages commerciaux peuvent traiter de 5 à 100 mètres cubes par jour. Les réacteurs à l'échelle industrielle ont des capacités beaucoup plus élevées. Par exemple, les bioréacteurs à membrane en kit à grande échelle adaptés aux industries telles que la transformation alimentaire ou les produits pharmaceutiques peuvent traiter plus de 500 mètres cubes d'eaux usées chaque jour. Les réacteurs sur mesure peuvent avoir des capacités de l'ordre des milliers de mètres cubes.
• Système de rinçage : Le système de rinçage dans un bioréacteur à membrane en kit est très important pour empêcher le colmatage de la membrane. Maintenir les membranes exemptes de colmatage est une préoccupation très importante pour tous les types de bioréacteurs à membrane. Selon le type de réacteur, les systèmes de rinçage peuvent inclure des systèmes de rinçage à l'air, à l'eau ou chimiques. Le rinçage à l'air implique l'application d'air comprimé pour nettoyer les membranes de l'excès de liquide. Cette méthode est généralement utilisée dans la microfiltration et certains réacteurs UF. La contre-pression dans le rinçage à l'air est faible. Le rinçage à l'eau, comme son nom l'indique, utilise de l'eau pour rincer la membrane. Cette méthode fonctionne bien dans les membranes en fibres creuses et tubulaires. Le rinçage à l'eau fournit une pression arrière élevée par rapport au rinçage à l'air. Le rinçage chimique utilise des solutions chimiques spécifiques pour nettoyer les matières de colmatage de la membrane. Il fonctionne généralement efficacement pour empêcher le colmatage de la membrane. Les systèmes de rinçage chimique en kit peuvent également être automatisés ou manuels. Un système automatisé facilite et accélère le processus de nettoyage. D'un autre côté, un système manuel empêche la surutilisation de produits chimiques et permet d'économiser des coûts.

En raison des complexités associées à un bioréacteur à membrane, un entretien approprié de la machine est crucial pour garantir un fonctionnement et une efficacité optimaux. Parmi les pratiques d'entretien requises par la machine, citons le nettoyage de la membrane, la surveillance régulière du colmatage, la désinfection chimique et l'entretien et la maintenance réguliers de l'équipement.

• Nettoyage de la membrane : Pour prolonger la durée de vie de la membrane et maintenir le bon fonctionnement du bioréacteur, il est important de rincer ou de nettoyer le système membranaire régulièrement. Cela élimine les substances de colmatage qui s'accumulent au fil du temps. Les processus de nettoyage peuvent être manuels ou automatiques. Ils utilisent généralement des solutions pour éliminer les éléments qui salissent la membrane.
• Surveillance du colmatage : Les membranes dans les bioréacteurs sont généralement sujettes aux blocages causés par le dépôt de particules, la croissance bactérienne et l'accumulation d'autres substances. Il est important de suivre ces colmatages afin d'éviter un blocage et des dommages importants. Il est de la responsabilité de l'entreprise de suivre régulièrement le taux de colmatage de la membrane et de mettre en place un programme de nettoyage approprié.
• Désinfection chimique : Il est très important de désinfecter occasionnellement le bioréacteur à membrane en kit pour un important contrôle des maladies, l'intégrité de la membrane et pour maintenir des taux de transfert élevés. La désinfection chimique implique généralement l'utilisation d'agents antibactériens ou antiviraux pour éliminer les bactéries et les virus qui se sont peut-être déposés sur la membrane.
• Entretien de l'équipement : Le bioréacteur à membrane en kit nécessite des vérifications régulières des pièces mécaniques, des pompes, des vannes et des capteurs. Cela garantit que les pièces fonctionnent correctement et que la partie membranaire du bioréacteur fonctionne efficacement.

Scénarios de bioréacteurs à membrane en kit

Les applications typiques de l'unité de bioréacteur à membrane en kit sont le traitement des eaux usées. Voici quelques scénarios d'utilisation spécifiques :

• Traitement des eaux usées municipales :

  Les produits de bioréacteurs à membrane en kit peuvent être utilisés en milieu urbain pour traiter les eaux usées provenant des ménages, des industries et des installations commerciales. La capacité de la membrane à filtrer les contaminants et à produire un effluent de haute qualité la rend adaptée pour répondre aux normes réglementaires strictes en matière d'eaux usées municipales.

• Traitement des eaux usées industrielles :

  Des industries telles que l'alimentation et les boissons, les produits pharmaceutiques, les produits chimiques et les semi-conducteurs génèrent des eaux usées avec des niveaux élevés de polluants. L'utilisation de bioréacteurs à membrane en kit pour les phases initiales du traitement des eaux usées basé sur les membranes peut aider à réduire la matière organique, les nutriments et les micropolluants dans les eaux usées à des niveaux acceptables pour la réutilisation industrielle, le rejet ou la conformité aux réglementations spécifiques à l'industrie.

• Polissage de l'effluent :

  Les bioréacteurs à membrane en kit peuvent être utilisés comme étape de traitement secondaire pour améliorer la qualité des effluents provenant de systèmes de traitement conventionnels. Ils peuvent aider à éliminer les solides en suspension restants, les nutriments et les agents pathogènes pour produire de l'eau traitée qui respecte les normes de rejet strictes.

• Réutilisation et récupération de l'eau :

  Les bioréacteurs en kit avec unités de filtration membranaire peuvent être utilisés pour traiter les eaux usées municipales ou industrielles afin de produire de l'eau traitée adaptée aux applications de réutilisation telles que l'irrigation, les procédés industriels, l'eau de refroidissement, ou même la réutilisation de l'eau potable par le biais de technologies membranaires avancées.

• Traitement décentralisé des eaux usées :

  Dans les zones où les installations centralisées de traitement des eaux usées ne sont pas réalisables, les systèmes membranaires de bioréacteurs en kit offrent des solutions décentralisées compactes pour le traitement des eaux usées sur site. Ces systèmes peuvent être installés dans les communautés rurales, les endroits reculés ou les petits lotissements urbains pour traiter les eaux usées localement et réduire la nécessité de transporter les effluents vers des usines de traitement éloignées.

• Gestion des eaux pluviales :

  Les bioréacteurs à membrane peuvent être intégrés aux systèmes de gestion des eaux pluviales pour traiter les eaux de ruissellement provenant des eaux pluviales avant l'infiltration, la rétention ou le rejet. Ils aident à éliminer les polluants tels que les sédiments, les métaux lourds, les nutriments et les microbes des eaux pluviales, réduisant ainsi leur impact sur les plans d'eau récepteurs et améliorant la qualité de l'eau rejetée par les systèmes d'eaux pluviales.

• Traitement des liquides de digestion :

  Dans les installations de digestion anaérobie ou aérobie des déchets organiques, les bioréacteurs à membrane en kit peuvent traiter les liquides de digestion ou les effluents. Cela permet d'éviter que la toxicité et la forte teneur en matières organiques des liquides de digestion n'aient un impact sur l'environnement externe et permet de récupérer les nutriments et l'eau pour la réutilisation.

Comment choisir un bioréacteur à membrane en kit

Lorsqu'il s'agit de choisir la bonne station de traitement des eaux usées MBR en kit pour une application particulière, un certain nombre de facteurs doivent être pris en compte avec soin.

• Débit et capacité : Le débit existant et les augmentations futures potentielles doivent être pris en compte. Le dimensionnement de l'équipement pour tenir compte des augmentations futures sera généralement plus rentable que d'avoir à installer une capacité supplémentaire plus tard.
• Matériaux de construction : Si l'effluent doit être réutilisé pour fournir de l'eau à des applications de grande valeur, comme dans l'industrie alimentaire et des boissons, où des normes d'hygiène strictes s'appliquent, les matériaux de construction peuvent faire une différence cruciale. Dans ces types d'applications, les réacteurs MRB construits en acier inoxydable seront généralement nécessaires.
• Solutions intégrées : Les systèmes centralisés ou intégrés de gestion des déchets et de récupération de l'eau rationaliseront le fonctionnement du système, utiliseront moins de composants autonomes et réduiront donc potentiellement les besoins en maintenance du système et en pièces de rechange.
• Fonctionnalités de durabilité : Si la réduction des émissions de carbone et la durabilité sont des objectifs commerciaux, recherchez des systèmes à faibles besoins énergétiques. La fonction de récupération d'énergie contribuera également à réduire l'empreinte carbone totale d'une organisation.
• Flexibilité et évolutivité : Les systèmes flexibles et évolutifs peuvent faire face aux taux de production d'eaux usées futurs incertains, aux caractéristiques changeantes des matières premières et aux exigences de traitement en évolution. Lorsque les objectifs de durabilité sont également importants, les systèmes qui intègrent le traitement des déchets solides au traitement des eaux usées seront également importants.
• Solutions décentralisées : Dans certains cas, la décentralisation pourrait fournir une solution plus flexible plus rapidement. Les systèmes qui peuvent traiter les eaux grises séparément réduiront la charge d'une station de traitement des eaux usées autonome.

Questions et réponses sur le bioréacteur à membrane en kit

Q1. Quelles sont les forces motrices derrière l'utilisation des bioréacteurs à membrane dans le traitement des eaux usées ?

A1. Les MBR présentent de nombreuses caractéristiques et avantages qui en font le choix privilégié pour le traitement des eaux usées. Ils offrent un niveau élevé de traitement et permettent la réutilisation de l'effluent. Ils produisent également de l'eau traitée de haute qualité. La compacité des MBR permet également de construire des usines MBR de plus petite taille pour s'adapter à différents endroits. La recherche de développement durable a conduit à l'utilisation des MBR pour extraire de l'eau de bonne qualité à partir des eaux usées.

Q2. Quels sont les trois principaux composants d'un bioréacteur à membrane ?

A2. Les trois principaux composants d'un bioréacteur à membrane sont un bioréacteur, un système membranaire et une installation de post-traitement.

Q3. Quelles sont les deux configurations MBR les plus courantes ?

A3. Deux configurations MBR courantes sont les membranes immergées (immergées) et les configurations en fibres creuses ou en feuille plate.

Q4. Quelle est la durée de vie d'un bioréacteur à membrane ?

A4. Pour garantir le bon fonctionnement du MBR, les modules membranaires doivent être inspectés et nettoyés au moins une fois par an. Avec les bons soins, la durée de vie du module membranaire peut être de 5 à 10 ans, voire plus.