Le bioréacteur à membrane est plus performant que le procédé conventionnel à boues activées en techno

25 avril 2022

par Higher Education Press

Pour mieux atteindre les objectifs environnementaux, un nombre croissant de stations d'épuration des eaux usées (WWTP) sont converties du procédé conventionnel à boues activées (CAS) au procédé de bioréacteur à membrane (MBR) en raison de la faible empreinte du MBR et de la haute qualité des effluents. Cependant, la conversion du CAS au MBR a été controversée en raison de la forte consommation d'énergie et de l'encrassement des membranes dans les applications MBR. Il est essentiel de clarifier cette question en comparant la techno-économie de CAS à celle de MBR.

D'une part, la consommation d'énergie représente la plus grande part des coûts d'exploitation et constitue un facteur clé limitant le développement durable des procédés de traitement des eaux usées. Le MBR a normalement une consommation d'énergie plus élevée que celle du CAS. D'autre part, des coûts élevés sont souvent associés à des rendements élevés. Le MBR obtient un avantage environnemental plus élevé grâce à une qualité d'effluent supérieure à celle du CAS. Par conséquent, une évaluation technico-économique justifiée du MBR par rapport au CAS nécessite de prendre en compte à la fois les coûts économiques et les avantages environnementaux. Cependant, l'évaluation technico-économique des stations d'épuration précédemment rapportée manquait principalement d'une comparaison systématique entre les processus CAS et MBR, en particulier une comparaison stricte par paires entre eux dans la même station d'épuration.

Maintenant, un groupe de recherche de l'Université de l'Académie chinoise des sciences a étudié les caractéristiques technico-économiques de 20 stations d'épuration à grande échelle qui avaient été modernisées de CAS à MBR via l'analyse coûts-avantages et l'analyse de l'enveloppement des données. Les résultats ont été publiés dans Frontiers of Environmental Science & Engineering.

Ils ont constaté qu'après le passage du CAS au MBR, la qualité des effluents s'améliorait de manière significative, accompagnée d'une augmentation de la consommation d'énergie de 0,40 à 0,57 kWh/m3, alors que le changement des coûts d'exploitation n'était pas si important. Le bénéfice environnemental marginal moyen a remarquablement augmenté après la rénovation, entraînant une augmentation du bénéfice net moyen, ce qui indique la faisabilité technico-économique de la rénovation. Après la rénovation, le rapport coût-efficacité relatif est passé de 0,70 à 0,73 (le maximum théorique est de 1), tandis que le rapport efficacité énergétique n'a pas changé de manière significative. Parallèlement, la techno-économie est étroitement liée à la norme d'effluent adoptée. Le MBR est plus rentable que le CAS compte tenu des normes d'effluents plus strictes.

Par conséquent, tout comme les chercheurs l'ont considéré, le MBR est plus performant que le CAS dans les cas de normes strictes en matière d'effluents et de destinations sensibles aux polluants, et il reste encore beaucoup à faire pour réduire davantage la consommation d'énergie du MBR.

Plus d'information: Tingwei Gao et al, Caractéristiques technico-économiques des stations d'épuration passées du procédé conventionnel à boues activées au procédé de bioréacteur à membrane, Frontiers of Environmental Science & Engineering (2021). DOI : 10.1007/s11783-021-1483-6