Le gonflement des boues est un problème qui peut survenir dans une méthode de traitement des eaux usées connue sous le nom de processus de boues activées. Ce traitement consiste à introduire une combinaison d’air et de micro-organismes – tels que des bactéries aérobies et des protozoaires – dans les eaux usées et les déchets organiques industriels pour favoriser la croissance et la multiplication. Les micro-organismes se rassemblent autour de la matière organique en suspension dont ils se nourrissent, la faisant se déposer hors de la suspension et laissant un effluent relativement propre pour procéder à un traitement ultérieur. Le gonflement des boues est un problème qui se produit en raison de la croissance excessive de certains types de bactéries et entrave le processus de décantation, rendant l’eau trouble et entraînant le rejet d’effluents non conformes aux normes environnementales.
Le processus de boues activées fonctionne par floculation – l’agglutination des particules en suspension pour former des masses plus importantes qui se déposent hors de l’eau. En règle générale, les eaux usées contenant de grandes quantités de petites particules de matière organique en suspension pénètrent dans un réservoir où des micro-organismes appropriés sont introduits, avec suffisamment d’air pour favoriser la croissance et la multiplication des bons types de bactéries et de protozoaires, permettant ainsi à la floculation. Les micro-organismes ont tendance à adhérer à la matière organique et les uns aux autres, créant des particules relativement grosses appelées flocs. L’eau est soutirée en continu ou périodiquement dans une cuve de clarification, où les flocs se déposent au fond. Une partie de la matière décantée, encore riche en micro-organismes nécessaires à la floculation, est ensuite réintroduite dans la cuve de floculation pour permettre la poursuite du processus.
Trois principaux types de gonflement des boues peuvent affecter le processus de décantation. Le gonflement causé par des bactéries filamenteuses est la forme la plus courante. Ces bactéries facilitent normalement le processus de floculation, car les filaments qu’elles produisent aident à piéger les particules en suspension et à générer des flocs plus gros et plus stables. Cependant, des quantités excessives de bactéries filamenteuses entraînent un gonflement car les filaments peuvent s’étendre à partir de petites particules de floc et les maintenir séparés les uns des autres, empêchant la formation de particules plus grosses qui se déposeront facilement. On pense qu’il y a environ 25 types différents de bactéries filamenteuses dans les boues activées, qui peuvent toutes causer des problèmes.
Le gonflement des polysaccharides, également appelé gonflement des boues, se produit lorsque les bactéries des boues activées produisent trop de polysaccharides. Cela peut se produire lorsque le mélange est pauvre en nutriments ou en oxygène, ou lorsque le rapport aliments/micro-organismes (F/M) est trop élevé. Les polysaccharides – des sucres complexes qui incluent l’amidon – sont produits à l’extérieur des cellules bactériennes et permettent la floculation en aidant les bactéries à se coller les unes aux autres. Si trop est produit, cependant, il peut empêcher la décantation de la matière.
Le gonflement zoogleal est causé par une surabondance de la bactérie Zoogloea ramigera, un micro-organisme formant des flocs avec un schéma de croissance dendritique ou arborescent. Cela peut se produire lorsque le rapport F/M est trop élevé ou dans des conditions de faible teneur en oxygène. La bactérie est l’un des principaux contributeurs à la formation de flocs dans des conditions normales, mais une surabondance de cette espèce peut entraver le processus et conduire à un type de gonflement similaire à celui causé par les bactéries filamenteuses.
Un certain nombre de méthodes sont utilisées pour traiter ou empêcher le gonflement des boues. Des échantillons d’eaux usées peuvent être examinés au microscope à intervalles réguliers pour surveiller l’abondance des micro-organismes qui peuvent causer des problèmes. Lorsqu’un problème potentiel est identifié, des mesures peuvent être prises à l’avance – par exemple, un ajustement minutieux du taux de retour des boues activées vers le réservoir de floculation. Si un gonflement est déjà en cours, il peut être traité en ajoutant des coagulants ou certains polymères à l’eau pour favoriser la floculation et la décantation. Une autre approche est la chloration à un niveau qui inhibe les filaments bactériens à l’extérieur des flocs, mais ne pénètre pas dans les flocs, laissant les micro-organismes internes bénéfiques indemnes.