Analyse morphologique des boues biologiques d'épuration. Descriptifs les plus pertinents et propriétés physico-chimiques des boues d’épuratio

Albasi, Claire

Alliet-Gaubert, Marion

Frances, Christine

Schetrite, Sylvie

French

Alliet, Marion

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Laboratoirede Génie Chimiquede Toulouse• Imposer des contraintes de cisaillement contrôlées, par exemple en réacteur couette • Mettre en relation  sucres protéines et paramètres morphologiques pour diverses contraintes de cisaillement et des boues d’origine diverses. • Déterminer un paramètre morphologiques ou un couplage de paramètre morphologiques indicateur de la capacité colmatante des boues.• Un outil à développer!Caractérisation du fonctionnement du pilote : RéférencesPerspectivesSCHETRITE Sylvie, FRANCES Christine, ALBASI Claire, ALLIET Mariona Université de Toulouse, INP, UPS, LGC (Laboratoire de Génie Chimique), 4 allée Emile Monso,F-31432 Toulouse Cedex 04 – Franceb CNRS, LGC (Laboratoire de Génie Chimique), F-31432 Toulouse Cedex 04 – FranceFor more information, please contact: mail: sylvie.schetrite@ensiacet.frANALYSE MORPHOLOGIQUE DES BOUES BIOLOGIQUES d’EPURATIONDescriptifs les plus pertinents et propriétés physico-chimiques des boues d’épuration• La forme des flocs de boues activées varie en fonction des paramètres de fonctionnement comme l’âge des boues , la charge ou  l’aération..• Pour les Bioréacteurs à membrane, les forces de cisaillement  induites par les grosses bulles de décolmatage des filtres viennent apporter également leur contribution..• L’appréhension des boues par leur morphologie est un travail à caractère fondamental, qui a pour objectif ici de relier des critères morphologiques à un pouvoir colmatant des boues, habituellement appréhendé par  des indicateurs globaux comme les concentration en EPS ou en DCO du surnageant, et  la dérive de pression transmembranaire.Contexte et objectifsLe pilote BRM en eaux uséesConditions de fonctionnement du pilote pour la filtrationLes séquences filtration et aération de décolmatage sont  en opposition de phaseDébit filtration moyen : 6.0 (L/h.m²)SADm moyen : 0,25 (m³/h  d’air par m² de membrane) SADp moyen : 41.67 m3/h air par m3/h de perméat filtréSeuil de coupure des filtres: 80 nmCharge du pilote principalCm = 0.057 g DCO/g MES*JOUR ; Cv = 0.57gDCO/L*jourConcentration des boues : 10 g/L en MES; volume du réacteur : 15L Boues prélevées dans un pilote de trainement d’eau par bioréacteur à membranes immergées  Balayage par microscope automatisée d’un échantillon de boues dispersée dans une cellule en voie liquide Séparation des particules par seuillage en niveau de gris Traitement de l’image de chacune des particules isolée : détermination de ses caractères morphologiques  Grande quantité de particules traitées (50 000) Examen des corrélations possibles avec les paramètres  de suivi du pilote : analyses et enregistrementsMéthodologieParamètres morphologiques moyens de la distribution volumique de taille Image de gauche : flocs produits dans un Réacteur àmembrane immergée – écoulement frontal, cisaillement induit essentiellement par des bulles d’airImage de droite : flocs produits dans Réacteur àmembrane externe – écoulement tangentiel, cisaillement induit par la circulation des boues à grande vitesse (même échelle)Résultats moyensJ. 1. Liao B.Q., Droppo I.G., Leppard G.G., Liss S.N., 2006. Wat. Res. 40,2583-25912- Da Motta M., Pons M.N, Roche N., Amaral L., Ferreira E., Mota M., 1999., International Research Conference Water Reuse, 3, Toulouse, 3 Wilèn B-M., Balmer P., 1999. Wat.Res. 33,391-4004. Frances C., Le Bolay N., Belaroui K., Pons M.N., 2001. Int. J. Miner. Process 61, 41-565 Devloo M.O., Drakides C., 1983.Powder Technology 35, 139-142.Corrélations observées• taille moyenne/ dérive de pression• taille moyenne/ DCO surnageant•Taille moyenne/pH (à confirmer)•Aucune corrélation avec les EPS0204060801001200 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05Dérive de la pression moyenne(Bar/Jour)Taille moyenne(vol) des flocs (µm)6.006.206.406.606.807.007.207.407.607.808.0040 50 60 70 80 90 100 110Taille moyennevolumique (en µm) pHPilote(L/h)Membrane (L/h*m2)Durée aération (s)Durée  filtration (s)Ratio filtrationSADm instantané (m3/h*m2)Débit d'air instantané (m3/h)Sequence1 2.7 12 150 150 0.5 0.5 0.1125Sequence2 5.4 24 225 75 0.25 0.33 0.075Sequence3 1.8 8 75 225 0.75 1 0.225Sequence4 2.7 12 150 150 0.25 0.5 0.1125AérationFiltration instantanée Sequençage des grosses bulles Circularité Périmètre du cercle de même aire divisé par le périmètre vrai Convexité Surface réelle divisé par la surface convexe englobante = rugosité Elongation 1 - largeur / longueur Solidité A/(A+B)0.89 10.64 0.5Paramètres morphologiques0.690.96 0.59•Variations ≈ en opposition de phases entre Φm et solidité/circularité/soliditéAnalyses statistiques sur les valeurs de chaque particule• en coursCorrélation nette entre valeurs moyennes:• Convexité/ circularité•Circularité/ solidité0.60.650.70.750.80.850.90.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5circularitésolidité

Analyse morphologique des boues biologiques d'épuration. Descriptifs les plus pertinents et propriétés physico-chimiques des boues d’épuration

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