Le colmatage est le problème majeur que l’on peut rencontrer dans un système d’insufflation d’air à membrane. Il correspond au bouchage des orifices de la membrane soit en surface, soit à l’intérieur même des pores, provoquant l’impossibilité de diffuser l’air sous forme de fines bulles. La membrane va offrir une résistance accrue à l’insufflation de l’air, ce qui entraine une important perte de charge, une sollicitation plus importante des surpresseurs, et une consommation énergétique plus élevée.

Causes du colmatage

Le colmatage peut se présenter du côté de l’alimentation en air lorsque celui-ci n’est pas filtré avec soin mais il est fréquemment à rechercher du côté de la diffusion de l’air où il est le plus souvent provoqué par des dépôts (calcaires ou ferreux, comme du sulfate de fer) ou des particules obstruant les pores des diffuseurs. Le colmatage peut aussi s’accompagner de la formation de mucosités (biofilm) sur la surface du diffuseur, en particulier si les boues activées contiennent un taux élevé de DBO (1) soluble. Dans les systèmes fonctionnant en permanence, le colmatage est généralement faible. En revanche, si le système d’aération est interrompu en raison, par exemple, d’une panne de courant ou du process, la pression de l’eau fait pénétrer dans les pores des particules de boues qui finissent par boucher ces orifices. Dans des systèmes à fonctionnement intermittent, le choix de membranes spécifiquement conçues pour ne pas se colmater à l’arrêt est fondamental. Les dépôts seront éliminés par la reprise du mouvement de la membrane lors de la remise en route de l’aération.

(1) DBO : Demande Biologique en Oxygène

Prévention du colmatage

Lorsque les diffuseurs présentent un colmatage, et qu’on constate une augmentation de la perte de charge, il est souvent déjà trop tard pour intervenir et prolonger durablement la durée de vie des diffuseurs. Il est donc fortement recommandé d’intervenir de manière préventive pour nettoyer régulièrement les diffuseurs et surtout d’utiliser des matériaux de membranes résistant au colmatage lorsque le risque est important ou avéré.

Méthode de nettoyage des diffuseurs à membrane

Il existe différentes possibilités de nettoyer les diffuseurs et leurs membranes :

• nettoyage au jet d’eau simple ou à haute pression, et à la brosse, de la surface des diffuseurs, dans un bassin vidé, ou bien sur des rampes relevables préalablement retirées du bassin
• retrait des diffuseurs et immersion dans un bain contenant un acide qui va dissoudre les particules colmatantes (généralement de l’acide formique, mais on peut aussi utiliser d’autres types d’acides comme l’acide urique, l‘acide phosphorique, etc.)
• nettoyage par injection d’acide (formique) dans les canalisations d’arrivée d’air : c’est le système le plus couramment utilisé. Lors de l’insufflation d’air, l’acide formique est envoyé dans les diffuseurs et en particulier dans tous les pores des diffuseurs, et va dissoudre les dépôts. Pendant l’opération, il n’est donc pas nécessaire de vidanger le bassin ou de relever les rampes de diffuseurs.

Description d’un système de nettoyage à l’acide formique

Un tel système peut permettre une gestion facile, voire automatisée, des nettoyages en particulier pour permettre la prévention du colmatage. Lorsque l’augmentation de la perte de charge dépasse un certain seuil (généralement entre 20 et 50 mbar), le nettoyage se déclenche automatiquement.

Composition du système

Le système de nettoyage peut être fixe ou mobile.
Dans les systèmes fixes, les descentes des rampes d’aération sont généralement équipées d’un piquage (2) permettant le raccordement d’un tuyau qui véhiculera la solution de traitement.
Le système de nettoyage se compose d’une unité de pompage, d’une nourrice de distribution, de vannes et de buses. L’unité de pompage va puiser l’acide formique dans un réservoir et l’envoyer via la nourrice dans les buses qui vont le vaporiser dans les descentes des rampes d’aération.
Si l’unité est mobile, elle peut être montée sur un chariot facilitant son transport.

(2) Voir notre illustration au début de cet article.

Mode d’emploi d’un système de traitement à l’acide formique

Le nettoyage à l’acide formique est préventif et il ne faut pas l’envisager lorsque le colmatage est avéré. Dans le cas où on ajuste le nettoyage à la valeur de l’augmentation de la perte de charge, celle-ci doit être enregistrée régulièrement et doit toujours être mesurée à débits d’air constants ou connus (le système SSI TELEMETRY permet de s’affranchir de ces relevés et de cette surveillance fastidieuse). Il est donc recommandé de nettoyer les diffuseurs régulièrement et chaque fois que l’augmentation de la perte de charge atteint les 20 mbar.
La fréquence de nettoyage varie selon les installations, selon le processus de traitement, la composition des effluents, la composition de l’eau du réseau et peut varier d’une fois par semaine à une fois par an.

Fourniture d’acide formique

Le produit chimique le plus couramment utilisé pour nettoyer les diffuseurs est habituellement de l’acide formique à 85 % car suffisamment puissant pour dissoudre la plupart des dépôts. Il est possible d’utiliser de l’acide avec une concentration plus forte en cas de besoin important. L’acide formique est biodégradable et n’interfère pas avec le processus de traitement : il n’est pas agressif avec les diffuseurs, ni avec les conduites d’alimentation en inox ou en matériaux résistants à l’acide.

Pour des plus complètes, se référer à la Notice d’utilisation du système de nettoyage à l’acide formique.

Conclusion

Le nettoyage des diffuseurs et membranes est un élément clé de la maintenance préventive d’un système d’aération et de la maîtrise des coûts d’investissements. Il permet :

• d’augmenter la durée de vie des membranes, et donc de diminuer les fréquences de renouvellement
• de contrôler la consommation d’énergie
• de ne pas solliciter les surpresseurs et donc de prolonger leur durée de vie et leur fréquence de renouvellement