Oxygène pur ou aération à l’air dans le traitement des eaux usées

Un rapport de l’US EPA de 2010 sur les économies d’énergie dans le traitement des eaux usées décrit les deux voies : les eaux usées sont aérées soit en y faisant barboter de l’air ou de l’oxygène de haute pureté, soit par brassage. Les deux systèmes d’aération les plus courants sont l’aération par diffusion et l’aération mécanique de surface, et le rapport note que l’aération peut représenter la plus forte demande d’énergie de toutes les opérations de la station.

En quoi les deux voies diffèrent

Ce que disent les sources sur l’oxygène de haute pureté

• Moore (2021) indique un taux d’apport d’oxygène de 2 à 3 fois supérieur à celui des procédés conventionnels, et cite des coûts d’investissement et d’exploitation élevés ainsi que des risques supplémentaires pour la sécurité.
• La WRF (2022) indique que le HPO peut accélérer les réactions biologiques, surtout lorsque les eaux usées contiennent de fortes concentrations de matières organiques facilement biodégradables, et que le taux d’oxydation plus élevé peut permettre des bioréacteurs nettement plus petits tout en éliminant la DBO.
• La WRF juge le HPO intéressant pour certaines eaux usées industrielles à forte DBO soluble ou contenant des composés organiques volatils à confiner, et pour les sites qui exigent une faible emprise et n’ont pas besoin d’éliminer les nutriments, et cite les grandes villes et les grands rejets industriels comme bons candidats.
• Le HPO est bien établi pour l’élimination de la DBO, mais très peu de stations HPO éliminent les nutriments. Dans le ciel gazeux fermé, le dioxyde de carbone s’accumule et le pH est normalement abaissé entre 6,0 et 6,5, ce qui réduit la vitesse de croissance des bactéries nitrifiantes (WRF, 2022).

Ce que disent les sources sur l’aération à l’air

• L’EPA (2010), citant la WEF (2009), situe l’aération entre 25 et jusqu’à 60 pour cent de la consommation totale d’énergie de la station, tout en notant que la demande dépend du site et varie fortement d’une station à l’autre.
• L’EPA note que des économies d’énergie peuvent être obtenues en concevant et en exploitant les systèmes d’aération pour qu’ils correspondent le plus possible à la demande réelle en oxygène du procédé.
• L’EPA (2010) note aussi que les diffuseurs à fines bulles ont le rendement le plus élevé de tous les systèmes d’aération par diffusion ou mécaniques, et que plus l’oxygène dissous est proche de la saturation, plus le rendement de transfert d’oxygène est faible.

Pour en savoir plus sur chaque voie, voir l’oxygène pour le traitement des eaux usées et les soufflantes pour l’aération des eaux usées.

Les équipements Ultra Controlo pour chaque voie

La centrale d’oxygène industrielle ULTRAOX VSA cite les stations de traitement des eaux usées et les procédés de réduction du sulfure d’hydrogène (H2S) parmi ses applications. Elle délivre de l’oxygène de 75 % à 95 % à 50 kPa, des pressions plus élevées peuvent être atteintes avec un surpresseur d’oxygène supplémentaire fourni sur demande, elle est livrée sur skid ou en conteneur, et son tableau va de 18 à 240 m³/h à 93 %. Pour l’air, Ultra Controlo distribue et entretient Gardner Denver et Elmo Rietschle, dont les gammes du catalogue Industrial 2026 comprennent des soufflantes.