Biofiltre (HU) : Différence entre versions

Version actuelle en date du 29 mai 2025 à 17:00

Traduction anglaise : Biofilter

Dernière mise à jour : 29/05/2025

D'une façon générale, en assainissement, ce terme désigne un dispositif d'épuration à culture fixée constitué d'un support solide sur lequel se développe une biomasse épuratrice ; on parle également dans certains cas de filtre biologique.

[modifier] Différents types de biofiltres en assainissement

Le terme biofiltre peut désigner des dispositifs très différents les uns des autres et plus ou moins compacts : de façon spécifique les biofiltres immergés (voir & "Station d’épuration par biofiltres immergés"), mais aussi les lits bactériens, les disques biologiques, les filtres à lit fluidisé, etc.

Le même terme est également utilisé pour désigner des dispositifs d'épuration extensif, généralement végétalisés, destinés à traiter aussi bien les eaux pluviales (on parle dans ce cas de biorétention) que les eaux usées. Parmi les dispositifs de ce type on citer les zones humides artificielles, les noues enherbées, les bandes tampons, les filtres plantés, etc.

Selon le type de biofiltre, les mécanismes susceptibles d'être mis en œuvre incluent la filtration, l'adsorption et l'absorption. Cependant, dans les stations d'épuration c'est essentiellement, voire uniquement, le rôle épurateur de la biomasse qui est mobilisé.

Nota : On réserve souvent le terme biofiltre aux procédés immergés, utilisant des supports granulaires, fluidisés ou non, qui sont décrits dans le paragraphe suivant.

[modifier] Station d’épuration par biofiltres immergés

Le principe de ce type de biofiltration repose sur l’utilisation d’un matériau filtrant, constitué de supports granulaires dont la taille moyenne est de l'ordre de 2 à 10 millimètres, colonisé par une biomasse épuratrice et à travers lequel on fait transiter l’effluent à traiter. Les différents procédés techniques de biofiltration se distinguent par plusieurs caractéristiques (Rocher et al, 2008) :

• la direction du flux d’eau à travers le matériau, qui peut être ascendant ou descendant ;
• la forme et la nature (argile expansé, polystyrène, céramique, etc.) des matériaux utilisés pour fixer la biomasse (voir figure 1) ;
• la masse volumique des grains, qui peut être supérieure à 1, dans ce cas ils reposent sur un plancher, ou inférieure à 1, et dans ce cas les grains sont retenus par le plafond du réacteur ;
• Le type de biomasse épuratrice présente au sein du massif filtrant, qui dépend elle-même de l'objectif du biofiltre :
  • les procédés les plus classiques utilisent une biomasse aérobie pour dégrader la pollution carbonée,
  • les biofiltres permettent également le traitement de l'azote en utilisant des étapes successives de nitrification-dénitrification (Rocher et al, 2007).

Figure 1 : Exemples de supports bactériens pour biofiltres.

[modifier] Intérêt des biofiltres immergés par rapport aux autres procédés

Les supports granulaires utilisés offrent des surfaces spécifiques très importantes (plusieurs centaines de m²/m³) qui permettent d'obtenir des surfaces d'échanges eau/micro-organismes beaucoup plus grandes que celles disponibles dans les lits bactériens classiques ou les disques biologiques. De telles surfaces d'échanges ne peuvent pas non plus être obtenues dans le cas des boues activées en culture libre, car l'état floculé, nécessaire à une bonne clarification, n'est pas optimal pour la diffusion de l'oxygène et des substrats.

Ces caractéristiques permettent d'obtenir des rendements épuratoires conformes aux normes de rejets habituelles sur des ouvrages de taille réduite fonctionnant à des charges volumiques élevées, tant pour l'élimination de la pollution carbonée que pour l'élimination de l'azote. Les avantages de ces systèmes biologiques immergés résident donc dans leur compacité (faible emprise au sol), leur modularité (adaptabilité de la filière de traitement au débit d’eau usée accepté sur la station) et leur caractère intensif (faible temps de séjour) (Rocher et al, 2007).

[modifier] Principes de fonctionnement d'une station d'épuration utilisant des biofiltres immergés

La figure 2 schématise le fonctionnement d'un biofiltre immergé.

Figure 2 : Schéma d'un biofiltre immergé ; Source : Satin & Selmi, (1995)

On distingue deux grandes familles de biofiltres immergés :

• les procédés à lit fixes, correspondant aux biofiltres immergés au sens strict, dans lesquels les matières en suspension de l'effluent et les boues en excès sont retenues au sein même de l'ouvrage, sans clarification ultérieure. Des lavages périodiques de l'ouvrage, à l'air et à l'eau, permettent de régénérer le matériau support. Les eaux de lavage chargées en matières en suspension sont soit renvoyées au niveau de la décantation primaire en tête d'installation, soit traitées directement par décantation ou flottation. Les procédés à lits fixes fonctionnent à flux d'eau ascendant ou descendant, et, selon le sens du passage de l'air, soit à contre-courant, soit à co-courant ;
• les procédés à lit mobiles, souvent rattachés, par extension, à la catégorie des biofiltres immergés, dans lesquels la séparation des matières en suspension de l'effluent et des boues en excès est effectuée dans un ouvrage séparé en aval. Dans les procédés à lits mobiles, la taille des matériaux support est généralement plus fine pour accroître les surfaces d'échange. Il existe deux types principaux de procédés à lits mobiles : les lits fluidisés avec dissolution préalable de l'air dans l'effluent et les lits turbulents avec introduction directe de l'air dans le réacteur (Satin & Salmi, 1995).

Bibliographie :

• Satin, M., Selmi, B. (1995) : Guide technique de l’assainissement, Editions Le Moniteur ; Paris ; 664 p.
• Rocher, V., Paffoni, C., Gonçalves, A., Azimi, S., Gousailles, M. (2008) : La biofiltration des eaux résiduaires urbaines : retour d’expérience du SIAAP ; Revue des sciences de l'eau / Journal of Water Science ; Volume 21, numéro 4, 2008, p. 475–485 ; disponible sur https://www.erudit.org.
• Rocher, V., Paffoni, C., Gonçalves, A., Azimi, S., Winant, S., Legaigneur, V., Gousailles, M. (2007) : La biofiltration des eaux usées : comparatif technique et économique de différentes configurations de traitement ; la Houille Blanche ; 93:1 ; pp 95-102 ; disponible sur https://www.tandfonline.com

Pour en savoir plus :

• Canler () : L'épuration par biofiltration ; Documentation FNDAE ; Hors série n°8 ; 33p. ; disponible sur www.fndae.fr
• memento Suez-Degrémont