Eaux usées

QG21W - une solution unique de quantification de la biomasse active en épuration biologique

Les procédés de traitement biologique des eaux usées exploitent la capacité des microorganismes à dégrader les polluants organiques, azotés, phosphorés…des eaux usées.  Très souvent, cette biomasse est susceptible d’être inhibée par la présence de toxiques dans les effluents entrants, par des paramètres opérationnels ou simplement par un changement de la qualité de l’effluent à traiter.  Un stress aigu ou chronique de la biomasse épuratrice  se traduit par une performance faible et variable de la station d’épuration et une non-conformité des niveaux de seuils autorisés (DBO5, DCO, MES, NTK, Pt…) dans l’effluent traité. A aucun moment, l’exploitant n’identifie ces dysfonctionnements biologiques et ne peut réagir pour apporter des actions correctives, car les outils couramment utilisés se bornent à mesurer des paramètres physico-chimiques. Les kits QG21W sont aujourd’hui la solution unique de mesure quantitative et rapide de la flore microbienne vivante dans les stations d’épuration urbaines et industrielles.

Utilisation des kits QG21 W™ pour le suivi du fonctionnement, l’optimisation et la réduction des coûts énergétiques des stations d’épuration

L’ATP-métrie quantitative de 2^nde génération permet une mesure rapide (3 minutes) de la concentration de la biomasse active dans l’eau. Cette technique est basée sur la mesure de la molécule d’Adénosine Triphosphate  (ATP), véritable stock énergétique des cellules. L’ATP est spécifique aux microorganismes vivants et constitue, de ce fait, un moyen supérieur de contrôle et d’analyse du procédé. Le kit QG21W fournit en une seule mesure trois éléments d’information essentiels pour le pilotage de l’installation:

1. cATP™ - concentration de la biomasse épuratrice active
2. BSI™  - santé des microorganismes ; paramètre permettant de mesurer la toxicité liée à l’environnement
3. ABR™  - viabilité des biosolides ; part vivante des matières sèches

Utilisée sur tout type de station biologique (boue activée, culture fixée, lagunes, MBR …), la technique permet :
- La surveillance en temps réel de la concentration de la flore microbienne dans les bioréacteurs
- La détection anticipée des problèmes opérationnels et la prévention des baisses d’efficacité des traitements biologiques
- La surveillance et l’étude de la toxicité des effluents bruts.

Apports de la technique pour la surveillance et l’optimisation des STEPs

L’ATP-métrie est un outil de terrain performant, permettant de gérer et prévenir la dégradation du fonctionnement de l’installation, sur la base du seul paramètre pertinent qui est l’activité et la santé de la biomasse.

1. Connaitre le fonctionnement biologique de la STEP. La technique permet de cartographier biologiquement une STEP pour connaître son fonctionnement et  l’état de santé de la biomasse active. Des mesures sont effectuées sur l’eau brute, les bassins de traitement primaire, les bassins aérobie, anaérobie, anoxie, les boucles de recirculation, le clarificateur et l’eau traitée. L’ensemble de ces mesures permettent d’identifier des éventuels dysfonctionnements de la station, comme une présence d’éléments toxiques, non homogénéités de la biomasse, problèmes de recirculation etc.

2. Piloter l’installation : suivre et gérer le fonctionnement de la STEP sur la base de cATP, BSI et ABR. Ces paramètres permettent d’anticiper et prévenir les dérives du fonctionnement de l’installation : l’ATP est utilisée comme une alarme précoce des problèmes d’exploitation, en permettant une réaction rapide.

3. Connaitre l’impact des effluents entrants :
   • Caractériser et suivre  la qualité des effluents entrant et leur toxicité ;
   • Étudier la réponse de la biomasse aux changements de production industrielle, matières premières, produits chimiques ; Valider la concentration maximale d’effluents à effet toxique à introduire dans le bassin sans perturber son fonctionnement
   • Étudier l’impact d’eau usée  transportée par camion, en cas de traitement hors site ;
4. Optimiser les conditions de fonctionnement de la station et suivre les actions d’amélioration
   • Optimiser l’aération
   • Suivre le réensemencement d’une station d’épuration
     
   • Valider l’efficacité des bioadditifs
   • Améliorer la qualité des eaux de rejet  et faciliter la réutilisation des eaux traitées
   • Optimiser l’extraction des boues

En mesurant la concentration et la santé des microorganismes, ces procédés épuratoires peuvent atteindre un nouveau niveau de stabilité et de rentabilité. On obtient ainsi des résultats significatifs dans les domaines suivants :

1. Filamenteuses
2. Effluents ou boues d’ensemencement toxiques
3. Optimisation de l’aération
4. Evaluation des bioadditifs (bioaugmentation)

Filamenteuses

La prolifération de bactéries filamenteuses dans le bassin d’aération a des conséquences fâcheuses tant pour l’environnement qu’en termes de coût. En effet, une fois ces bactéries présentes en grand nombre dans le bassin, elles provoquent des défauts de décantation, des moussages et des relargages de boues dans le milieu naturel. La seule façon de les traiter est d’injecter un biocide (chlore, peroxyde d’oxygène…) afin de les éliminer ou un floculant afin d’estomper leur effet. Dans tous les cas, le traitement est onéreux et risqué car il met en péril le reste de la biomasse épuratrice présente.

Les moyens généralement mis en place pour une détection plus en amont se concentrent sur l’observation microscopique qui est fastidieuse et rarement objective, et sur l’indice de Mohlmann qui donne des résultats trop tardifs. Le test d’ATP-métrie fbATP™ permet un suivi régulier, facile et précis de la biomasse filamenteuse des bassins. Ce kit permet de connaître la proportion de filamenteuses dans la biomasse totale.

Avec le kit fbATP, il est possible de mettre en place des actions préventives. En cas de problème de filamenteuses, l'indice fbATP™ augmente environ deux semaines avant l’indice de Mohlmann.

Lire la note d'application "Détection des filamenteuses"

Effluents toxiques

Il arrive qu’un afflux massif de matière toxique ou un changement important de la qualité de l’effluent entrant inhibe ou détruise la biomasse d’une STEP induisant une grave pollution et d’importantes dépenses de redémarrage de la STEP. Faute d’outils biologiques adaptés, ces accidents sont aujourd’hui généralement considérés comme inévitables.
L’ATP-métrie de seconde génération permet une surveillance précise et facile du stress de la biomasse entrante et ainsi de la toxicité de l’effluent. Le BSI™ (Biomass Stress Index), obtenu grâce au kit QG21-W™, est le ratio de la biomasse morte sur la biomasse totale. Lorsque ce ratio est élevé, c’est la mortalité des microorganismes qui augmente. La technique permet de distinguer entre toxicité liée à un effluent entrant et conditions opératoires défavorables à la biomasse (manque de nutriment, changements brutaux de température, de pH, matière toxique, etc….). Lorsqu’un effluent toxique est soupçonné, des études peuvent être effectuées simplement en jar-test, afin d’identifier l’effluent individuel ou le produit toxique responsable et déterminer la concentration à laquelle il peut être déversé dans la station sans perturber la biomasse.
Cette application est aussi valable pour s’assurer de la qualité de boues d’ensemencement.

Lire la note d'application "Surveillance de la toxicité"

Optimisation de l’aération

Il est connu que la part la plus importante de la consommation énergétique est due à l’aération du bassin, soit par insufflation, soit par turbine. Les prix de l’électricité étant de plus en plus élevés, il est tentant de réduire l’oxygénation des bassins.
Mais comment faire ? La durée quotidienne de cette aération est généralement déterminée soit par une simple horloge, soit assujettie à une concentration d’oxygène dissout. Dans les deux cas, on ne considère finalement pas vraiment les besoins réels de la biomasse épuratrice. En effet, faute de réels moyens de quantifier précisément cette biomasse épuratrice (la seule, finalement, qui nécessite un apport en oxygène), les exploitants se basent sur la matière sèche ou sur la matière volatile en suspension.
Le kit QG21-W™ permet de quantifier cette biomasse vivante et d’en déterminer la proportion dans les matières sèches d’un bassin d’aération : un dosage plus précis de l’aération est donc rendu possible par une meilleure connaissance de la microbiologie du bassin.

Lire la note d'application "Optimisation de l’aération"

Evaluation des bioadditifs (bioaugmentation)

Il arrive que la flore épuratrice du bassin soit trop peu nombreuse ou inadaptée à certains types d’épuration. Une des solutions est alors d’ensemencer le bassin avec des « bioadditifs » : souches bactériennes ou fongiques, enzymes, nutriments. Ces bioadditifs (ou bioactivateurs) pour STEP favorisent ainsi le développement de la biomasse épuratrice.
Aujourd’hui, les doses préconisées sont un peu évaluées au hasard, sans réelles analyses de leur impact sur la biomasse épuratrice.
Pour être certain de leur efficacité et de la pertinence du dosage, le meilleur moyen est de mesurer directement la biomasse créée. L’ATP-métrie de seconde génération et le kit
QG21-W™ permettent en quelques minutes de suivre l’évolution de cette biomasse et de valider un dosage optimal de bio-additif qui permettra le meilleur rapport efficacité/volume. L’effet des bioadditifs est généralement très rapide et visible en termes d’évolution de biomasse. La méthode de quantification de cette biomasse par ATP-métrie est donc parfaitement adaptée pour valider leur efficacité.

Lire la note d'application "Evaluation des bioadditifs"