Principe
Le phosphore, généralement sous forme de phosphate, joue un rôle important dans l'eutrophisation des eaux de surface, entraînant une croissance excessive des algues, une faible teneur en oxygène et la mortalité des poissons. Afin de limiter l'eutrophisation, des normes de déversement pour P et PO43- sont imposées.
Le phosphate peut être éliminé de façon chimique (voir processus de coagulation/floculation) ou biologique. Dans la purification biologique de l'eau, une certaine quantité de phosphate est toujours intégrée dans la nouvelle biomasse. L'élimination du phosphate est donc principalement liée à la production et séparation des boues. De plus, le procédé biologique peut être modifié pour éliminer les phosphates supplémentaires. Certaines espèces bactériennes (p. ex. Acinetorbacter sp.) permettent l'accumulation de quantités accrues de phosphore sous forme de pastilles de polyphosphate. La phosphatation biologique est réalisée dans un système alternance de boues activées aérobies et anaérobies, optimisant notamment l'absorption de phosphate par Acinetobacter.
Evolution de la concentration des phosphates dissous dans le bioréacteur en milieu anaérobie et aérobie.
Comparée à l'élimination physico-chimique du phosphate, la quantité de boues issues de l'élimination biologique est beaucoup plus faible. Une surveillance adéquate des paramètres du processus est toujours nécessaire pour garantir un fonctionnement efficace de l'installation. Dans certains cas, il est nécessaire de doser une source de carbone organique (DCO rapidement dégradable) pour obtenir le rapport DCO/P souhaité.
Applications
Différentes configurations de processus avec des réacteurs aérobies, anoxiques et anaérobies pour l'élimination du phosphate sont possibles. Deux types sont brièvement expliqués ci-dessous.
Dans le procédé Phostrip, les boues précipitées du réservoir de sédimentation ou du décanteur secondaire sont transférées dans un digesteur. Les phosphates sont exemptés dans ce réacteur anaérobie. À l'aide de produits chimiques, les phosphates sont ensuite déposés dans un fraiseur séparé. Cependant, le procédé Phostrip ne convient pas aux eaux usées à forte concentration d'azote.
Schéma des principes du procédé Phostrip
Le procédé Phoredox permet l'élimination simultanée de l'azote et du phosphore. Les eaux usées sont traitées dans un réacteur anaérobie, anoxique et aérobie. Ensuite, les boues des eaux usées traitées sont séparées dans un fraiseuse et recirculées dans le réacteur anaérobie.
Schéma des principes du procédé Phoredox
L'épuration biologique de l'eau avec élimination des nutriants peut souvent être utilisée pour les eaux usées domestiques et les eaux usées de l'industrie alimentaire. La phosphatisation biologique nécessite la maîtrise de différents paramètres pour faire fonctionner efficacement le procédé (CZV/BOD, oxygène dissous, potentiel redox, teneur en nitrates, etc.).
Coûts d’exploitation
Outre les investissements dans l'infrastructure de traitement, il y a également des coûts d'exploitation liés au traitement biologique des eaux usées. Les principaux coûts d'exploitation sont liés à la surveillance et au traitement des boues excédentaires produites.