Duomem®, un procédé membranaire adapté aux effluents de l'industrie agroalimentaire

Précurseur sur le secteur des réacteurs biologiques membranaires (b.r.m.) dans les années 1990, Fluides & Automation a conçu plus récemment un procédé innovant qui met en œuvre les mêmes membranes dans les deux étapes de l’épuration d’un effluent. La première étape est une séparation purement physique de la matière polluante en suspension, la deuxième étape étant une digestion de la

charge restante par la biomasse d’un b.r.m.

Ce nouveau procédé a été déposé sous le nom de Duomem®, pour symboliser cette double utilisation d'un même filtre membranaire.

Principe

Une usine rejette ses effluents de façon cyclique, ce qui implique des périodes d’arrêt pour certains équipements. Dans le concept Duomem®, la deuxième étape est un b.r.m., qui s’accommode bien d'une exploitation discontinue. Sa boucle externe de séparation de la biomasse par membrane céramique est donc affectée en priorité, aux heures où l'usine les déverse, à la filtration des effluents bruts en tête de traitement.

De ce point de vue, on peut considérer que le procédé Duomem® est une extension du concept b.r.m. sans investissement complémentaire majeur.

Considérons maintenant une filière de traitement existante qui comprend des membranes céramiques en amont. Le filtrat est très clair mais les teneurs en pollution dissoute excèdent les normes de rejet au milieu naturel. Le procédé Duomem® implique alors de créer un bassin aéré, le bioréacteur, pour lequel la boucle membranaire est déjà installée et disponible : c'est historiquement ce qui s'est passé dans le cas étudié. Le traitement biologique secondaire complète ainsi à moindre frais le traitement physique primaire, avec une qualité de rejet inégalable.

Réalisation

Cette station compacte épure les effluents d'une usine d'un groupe national de grande distribution qui y conditionne des huiles et fabrique des sauces sous sa propre marque. L'effluent est principalement composé des eaux de lavage des surfaces huileuses et graisseuses. Cuves et container s’intègrent sur une petite surface industrielle dans la banlieue de Lille. La configuration actuelle a été réalisée en deux phases successives à trois années d'intervalle.

L'étape de traitement physique primaire est en place et fonctionne depuis 2002. Elle comprend les postes suivants :

• • un dégrossissage de l’effluent brut par dégrilleur rotatif de seuil de coupure 750 µm ;
• • un micro-tamis FA 26/19 au seuil de 60 µm. Ce filtre automatique, développé en 1993, est bien adapté à cette fonction de protection des membranes ;
• • un bassin tampon pour lisser le débit des effluents et les homogénéiser tant en charge qu’en pH ;
• • la boucle unique de filtration sur membranes minérales en céramique, qui est alternativement une composante du traitement primaire ou secondaire. Le filtrat est dirigé vers le traitement biologique de finition ;
• • un stockage des boues graisseuses ainsi séparées pour transport par camion vers un centre de traitement.

L'étape de traitement secondaire par b.r.m. a été installée en 2005, comme mise en application du procédé Duomem®. L’articulation entre les deux étapes sous-entend une maîtrise des membranes céramiques dans le contexte des effluents industriels. L'étape secondaire comprend :

• • deux bassins biologiques aérés (bioréacteurs) ; l’excès de boue est extrait périodiquement pour transport ultérieur ;
• • la même boucle unique de filtration sur membranes, dont le concentrat est cette fois recyclé dans la biomasse ;
• • la sortie de filtrat vers le réseau urbain est équipée d'un canal de comptage et d'un préleveur.

L’ensemble est commandé et régulé par automate avec console de visualisation. Le système doit anticiper les phases de production d’effluents, mettre à profit les répits pour réduire le volume de la biomasse et, en permanence, sécuriser la production de l'effluent final aux normes applicables.

Performances

La présence systématique d’huiles et de graisses alimentaires conduit régulièrement

à des niveaux analytiques de l’ordre de 60 g/Litre de DCO, dont 35 g/L de DBO₅, dans l’effluent brut. Le dimensionnement de la station garantit la dépollution de 25 m³/jour à la norme de rejet. Cette charge polluante à extraire de l'eau équivaut à plus de 1 000 kg de DCO par jour de production de l'usine.

C'est un filtrat clair dont la DCO est voisine de 4 g/L et la DBO₅, voisine de 2 g/L, dont seulement 0,2 g/L de matière grasse, qui alimente le b.r.m.

Dans la biomasse activement oxygénée par injection d'air, la charge organique dissoute est consommée jusqu'à se retrouver, dans le filtrat final, à un niveau inférieur à la norme, qui est de l’ordre de mille fois moins que la concentration initiale (valeurs exactes dans le tableau).

La contrainte réglementaire est ainsi satisfaite par séparation physique des matières grasses et digestion aérobie de la pollution dissoute, sans aucun recours à des additifs chimiques.

Le nettoyage en place demande rarement à être pratiqué, moins souvent qu’avant l’adjonction du b.r.m. Le passage de la biomasse dans les canaux des membranes a un effet décolmatant.

L’exploitant est à l’abri des dérapages soudains et radicaux de la filière qui peuvent survenir dans les installations biologiques « classiques » par défaut de régulation et qui entraînent immanquablement une pollution grave du milieu récepteur.

Conclusions

Le procédé Duomem® est validé par cette première réalisation comme compact, très efficace, économique et respectueux de l’environnement.

Ses avantages principaux sont :

• le fort allégement de la charge polluante à traiter par le b.r.m.

• le décolmatage spontané de la membrane après son utilisation en mode de filtration primaire

• l'excellente complémentarité des deux étapes.

Ses domaines d’application se déclinent dans toutes les industries agroalimentaires, notamment celles qui mettent en œuvre huiles et corps gras. Par extension, le procédé Duomem® s’applique aux effluents chargés en matière organique de toute sorte.

Remerciements

L'Agence de l'Eau Nord-Artois-Picardie a apporté son soutien actif et sa contribution financière à cette première réalisation Duomem®.