Applications des médias MBBR dans le traitement des eaux usées municipales et industrielles|Étude de cas sur la Malaisie

Applications pratiques des médias MBBR dans le traitement des eaux usées municipales et industrielles

Introduction

Le média MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) a été largement utilisé dans les projets de traitement des eaux usées municipales et industrielles dans le monde entier en raison de ses performances de traitement matures et de sa bonne adaptabilité. Dans le domaine du traitement des eaux usées municipales, cette technologie est souvent utilisée pour la modernisation et la rénovation des usines de traitement existantes afin de répondre à des normes de rejet plus strictes ; tandis que dans les scénarios industriels, il peut faire face efficacement aux caractéristiques de la composition complexe des polluants et aux grandes fluctuations de charge des eaux usées industrielles. Cet article explorera les cas d'application pratiques des médias MBBR et les effets de traitement obtenus dans différents scénarios, en se concentrant sur le contexte du traitement des eaux usées en Malaisie et des exemples d'ingénierie pour démontrer le caractère pratique et économique de cette technologie.

Aperçu du contexte de l'industrie malaisienne du traitement des eaux usées

En tant que pays d’Asie du Sud-Est, la Malaisie est dotée d’abondantes ressources en eau, et certaines régions exportent même depuis longtemps de l’eau douce vers les pays voisins. Cependant, ces dernières années, affecté par de multiples facteurs tels que la croissance de la population urbaine, le développement industriel rapide et une meilleure conscience environnementale, le traitement des eaux usées en Malaisie est confronté à de graves défis et à des besoins urgents. Du point de vue du statut de l'industrie, certaines régions de Malaisie connaissent des problèmes tels que le rejet direct des eaux usées, des installations de traitement obsolètes et une efficacité de traitement insuffisante. Parmi eux, de nombreux endroits comme Johor et Sarawak ont ​​connu une pollution fluviale intensifiée en raison des rejets illégaux des usines côtières et du rejet non réglementé des eaux usées domestiques par les résidents, et même de fréquentes crises d'approvisionnement en eau. Rien qu'à Johor, le gaspillage quotidien d'eau potable atteint 1,173 milliard de litres, ce qui exacerbe encore la contradiction entre l'offre et la demande en eau.

Pour améliorer la qualité de l'environnement aquatique, le gouvernement malaisien a continuellement amélioré les lois et réglementations en matière de protection de l'environnement. Parmi eux, le Règlement sur la qualité de l'environnement (eaux usées) de 2009 a formulé des normes strictes en matière de rejet des eaux usées (Norme A : DBO₅ inférieure ou égale à 20 mg/L, DCO inférieure ou égale à 50 mg/L, matières en suspension inférieures ou égales à 50 mg/L), mettant en avant des exigences plus élevées en matière d'efficacité de traitement des stations d'épuration existantes. Dans le même temps, la Malaisie a progressivement augmenté ses investissements dans la construction et la rénovation d’installations de traitement des eaux usées. D’une part, il favorise la construction de systèmes centralisés d’évacuation des eaux usées. Par exemple, Kuching a investi massivement dans la construction d'un système central d'évacuation des eaux usées, qui traite les eaux usées de manière centralisée par phases avant de les rejeter dans les rivières, améliorant progressivement la situation de la pollution des rivières. D’autre part, elle introduit activement des technologies efficaces de traitement des eaux usées. Avec les avantages d'une petite surface au sol, d'un cycle de rénovation court, d'une efficacité de traitement élevée et d'un coût d'exploitation contrôlable, la technologie MBBR est devenue la technologie privilégiée pour la modernisation et la rénovation des usines de traitement des eaux usées municipales en Malaisie et est largement utilisée dans divers projets régionaux de traitement des eaux usées. En outre, la Malaisie a également encouragé le traitement des déchets solides et de la pollution plastique ces dernières années afin de réduire les émissions de polluants à la source, d'alléger le fardeau du traitement des eaux usées et de former un système complet de gouvernance de la protection de l'environnement de « contrôle à la source + traitement en bout de canal ».

Cas d'application des médias MBBR dans le traitement des eaux usées municipales

(1) Cas de rénovation d’une station d’épuration municipale en Europe

Dans le traitement des eaux usées municipales, un scénario d'application courant des médias MBBR est la mise à niveau et la rénovation des usines de traitement des boues activées. De nombreuses anciennes stations d’épuration sont confrontées aux défis posés par des exigences de plus en plus strictes en matière d’élimination de l’azote et du phosphore. En ajoutant un média MBBR aux réservoirs d'aération existants, la rétention de biomasse peut être augmentée sans augmenter le volume du réacteur. Par exemple, une usine de traitement des eaux usées municipales en Europe avec une capacité de traitement conçue de 50 000 équivalents-population (EP) a adopté le média MBBR pour la rénovation améliorant la nitrification. Avant la rénovation, le taux d'élimination de l'azote ammoniacal de l'usine n'était que de 75 %, ce qui ne respectait pas la norme de rejet de 5 mg/L ; après l'installation d'un média MBBR d'une surface spécifique de 800 m²/m³, le taux d'élimination de l'azote ammoniacal a augmenté à plus de 95 % et la concentration en azote ammoniacal des effluents a été contrôlée de manière stable en dessous de 3 mg/L. Le projet de rénovation a connu un court temps d'arrêt pour la construction et les coûts d'exploitation n'ont augmenté que de 10 %, ce qui reflète pleinement l'économie des médias MBBR dans la modernisation et la rénovation des usines municipales de traitement des eaux usées.

(2) Cas de rénovation de la station d'épuration régionale de Kuala Sawah en Malaisie

Avec la croissance de la population urbaine et les réglementations de plus en plus strictes en matière de protection de l'environnement en Malaisie, la technologie MBBR a également été progressivement adoptée pour la modernisation des usines municipales de traitement des eaux usées. L'usine régionale de traitement des eaux usées de Kuala Sawah (RSTP) à Negeri Sembilan, exploitée par Indah Water Konsortium (IWK), doit de toute urgence améliorer son efficacité de traitement pour répondre aux normes strictes de rejet des réglementations malaisiennes de 2009 sur la qualité de l'environnement (eaux usées). 320 000 EH. Cependant, son effet d'élimination de l'azote était instable et les indicateurs d'effluents ne répondaient souvent pas aux normes pendant les périodes de pointe, ce qui était incompatible avec la demande urgente de gouvernance de l'environnement aquatique au niveau local.

Pour résoudre les problèmes ci-dessus sans agrandir la surface au sol existante (une contrainte clé en zone urbaine), l'usine a réalisé un projet de rénovation du média MBBR en 2023. 37 média MBBR d'une surface spécifique de 800 m²/m³ représentant 25 % du volume du réacteur ont été ajoutés à la zone aérobie du fossé d'oxydation. Le projet de rénovation a été mis en œuvre par phases, chaque phase étant achevée dans un délai de 10 jours, minimisant ainsi l'impact sur l'exploitation. Le système MBBR a considérablement amélioré la capacité de rétention de la biomasse, en particulier l'enrichissement en bactéries nitrifiantes (Nitrospira spp.), a amélioré la capacité de l'usine à faire face aux fluctuations de la charge organique et de la charge en azote, et a résolu efficacement le problème de l'élimination instable de l'azote du processus d'origine.

(3) Comparaison des performances de traitement avant et après rénovation

Le tableau 1 ci-dessous résume les performances de traitement du RSTP de Kuala Sawah avant et après la rénovation du MBBR, par rapport aux limites de rejet de la norme A de la Malaisie à titre de référence.

Il ressort du tableau 1 que la rénovation du MBBR a considérablement amélioré l'efficacité du traitement de l'usine. Tous les indicateurs clés respectent et dépassent de manière stable les normes de rejet de la norme A de la Malaisie, parmi lesquelles le taux d'élimination de l'azote ammoniacal a augmenté de plus de 20 points de pourcentage, résolvant complètement le problème des effluents de qualité inférieure pendant les périodes de charge de pointe. De plus, le système MBBR a réduit la production excédentaire de boues de 28 %, réduisant ainsi le coût mensuel d'élimination des boues d'environ 25 000 ringgits malais (RM). Grâce à la conception économe en énergie du système MBBR, le coût d'exploitation n'a augmenté que de 8 %, ce qui en fait une solution économique et efficace pour la mise à niveau et la rénovation de l'usine, et fournit également une référence réalisable pour la rénovation d'autres anciennes usines de traitement des eaux usées en Malaisie.

Cas d'application des médias MBBR dans le traitement des eaux usées industrielles

(1) Cas de traitement des eaux usées d’une usine de transformation laitière nord-américaine

Dans le domaine industriel, les médias MBBR ont été appliqués avec succès dans le traitement de divers types d'eaux usées industrielles. Par exemple, les eaux usées de la transformation alimentaire contiennent généralement de fortes concentrations de matières organiques (DCO jusqu'à 10 000 mg/L) et de graisses, difficiles à traiter efficacement avec les procédés traditionnels. Une usine de transformation laitière nord-américaine a adopté un système MBBR pour traiter ses eaux usées de production. Le réacteur a été rempli de 30 % du volume de milieu MBBR cylindrique et le temps de rétention hydraulique a été contrôlé à 8 heures. Les résultats de l'opération ont montré que le taux d'élimination de la DCO a atteint 92 % et le taux d'élimination de la DBO₅ a atteint 94 %, ce qui était nettement meilleur que les performances du procédé à boues activées d'origine (taux d'élimination de la DCO de 78 %) ; dans le même temps, la production excédentaire de boues a été réduite de 30 %, réduisant ainsi efficacement le coût d'élimination des boues et équilibrant l'effet de traitement et l'économie.

(2) Cas de traitement des eaux usées d’une usine pharmaceutique asiatique

Un autre scénario d’application typique est le traitement des eaux usées pharmaceutiques. Ces eaux usées contiennent des composés organiques toxiques et réfractaires, difficiles à traiter. Une usine pharmaceutique asiatique a adopté un système combiné de médias MBBR et de processus d'oxydation avancés (AOP) pour traiter les eaux usées. Le MBBR a été utilisé comme unité de pré-traitement pour éliminer les matières organiques biodégradables, réduisant ainsi la charge de traitement des AOP suivantes et évitant l'impact des substances toxiques sur les processus ultérieurs. Le réacteur MBBR a atteint un taux d’élimination de la DCO de 65 % pour les eaux usées pharmaceutiques. Après traitement par le procédé combiné, la concentration finale de DCO dans l'effluent était inférieure à 50 mg/L, répondant ainsi aux normes locales de rejet. L'application du média MBBR a également amélioré la stabilité du système de traitement, atténué l'impact des substances toxiques sur le processus de traitement et assuré le fonctionnement stable à long terme du système de traitement.

Comparaison des performances du système MBBR dans différents scénarios d'application

Le tableau 2 ci-dessous compare les performances des systèmes MBBR dans différents scénarios d'application décrits dans cet article, soulignant la polyvalence et l'adaptabilité de cette technologie et fournissant une référence pour la sélection technique de différents types de projets de traitement des eaux usées.

Conclusion

Les cas d'application pratiques ci-dessus montrent que le média MBBR est une technologie universelle et efficace adaptée au traitement des eaux usées municipales et industrielles. Il présente les avantages de supporter une charge organique élevée, une forte résistance aux chocs et de pouvoir coopérer et s'intégrer à d'autres processus de traitement, ce qui en fait la solution privilégiée pour résoudre des problèmes complexes de traitement des eaux usées. Surtout en Malaisie, combiné aux besoins locaux en matière de traitement des eaux usées-il existe une urgence de moderniser les anciennes installations, des contraintes strictes en matière de normes de rejet et la nécessité d'équilibrer l'espace au sol et les coûts d'exploitation-l'application de la technologie MBBR a efficacement résolu les problèmes du traitement local des eaux usées, a fourni un soutien technique efficace et économique pour la gouvernance de l'environnement aquatique en Malaisie et a également fourni une expérience pratique précieuse pour des projets de traitement des eaux usées dans des régions similaires.

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