Biofiltre (HU)

Traduction anglaise : Biofilter

article en chantier

Dernière mise à jour : 02/11/2022

En assainissement ce terme peut désigner deux dispositifs aérobies différents :

• un dispositif d'épuration intensif dans lesquels les cultures bactériennes sont fixées sous forme de biofilm sur des matériaux supports granulaires.
• un dispositif d'épuration extensif, généralement végétalisé, destiné à traiter aussi bien les eaux pluviales que les eaux usées (on parle dans ce cas de biorétention). Parmi les dispositifs de ce type on peut citer les zones humides artificielles, les noues enherbées, les bandes tampons, les filtres plantés, etc.

Les mécanismes mis en œuvre dans les procédés de biofiltration incluent la filtration, l'adsorption et l'absorption.

Nota : Même si dans le domaine de l'épuration des eaux usées on réserve souvent le terme biofiltre aux procédés utilisant des supports granulaires, les solutions de type lit bactérien ou disque biologique peuvent également être classés dans cette catégorie.

Station d’épuration par biofiltre

Le principe de la biofiltration repose sur l’utilisation d’un matériau filtrant de type granulaire colonisé par une biomasse épuratrice et à travers lequel transite l’effluent à traiter. Les procédés techniques de biofiltration, développés par les différents constructeurs, se distinguent par leurs modes de fonctionnement. Ainsi, le système d’alimentation en eau peut être placé en bas ou en haut du biofiltre; les flux d’eau étant alors ascendants ou descendants.

Le procédé d’épuration des eaux usées par biofiltre consiste à fixer des cultures bactériennes, sous forme de biofilm, sur des matériaux supports granulaires dont la taille moyenne est de l'ordre de 2 à 10 millimètres.

Différents types de support possibles

Il existe aujourd'hui un grand nombre de matériaux supports, de densité supérieure ou inférieure à 1, et de forme et de porosité variés (voir figure 1).

Figure 1 : Exemples de supports bactériens pour biofiltres.

Dans tous les cas, ces matériaux support offrent des surfaces spécifiques importantes (plusieurs centaines de m²/m³) qui permettent d'obtenir de grandes surfaces d'échanges eau/micro-organismes. celles-ci sont beaucoup plus importantes que dans le cas des boues activées en culture libre, où l'état floculé, favorable à une bonne clarification, n'est pas optimal pour la diffusion de l'oxygène et des substrats. La surface spécifique est également beaucoup plus importante que dans le cas des lits bactériens classiques. 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 (exprimées en kg DBO₅/m³/j), tant pour l'élimination de la pollution carbonée que pour la nitrification-dénitrification.

Principes de fonctionnement d'une station d'épuration utilisant des biofiltres

La figure 2 schématise le fonctionnement d'un biofiltre.

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

On distingue deux grandes familles de biofiltres :

• les procédés à lit fixes, correspondant aux biofiltres 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, 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.

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