En raison des expériences positives faites avec la dénitrification simultanée, un nombre sans cesse croissant de bassins à boues activées sont équipés de systèmes d’aération à aération et recirculation séparées. On installe ici dans un canal de circulation par exemple une aération à air comprimé. Des générateurs de flux supplémentaires (agitateurs) créent un flux de circulation dans le canal qui empêche la boue activée de se déposer.
Mais le véritable avantage d’un système d’aération à aération et recirculation séparées réside dans les valeurs relativement élevées d’apport en oxygène et de rendement d’oxygène avec une densité d’occupation des éléments d’aération relativement faible en comparaison avec les systèmes d’aération à air comprimé couvrants. On justifie les meilleurs apports en oxygène par le fait que si l’on compare les systèmes à aération et recirculation séparées aux systèmes d’aération couvrants, les bulles d’air se détachent dans le premier cas plus tôt lors de leur formation sur l’élément d’aération en raison du flux horizontal créé en supplément par les agitateurs. De ce fait, il y a au total dans l’eau un nombre plus grand de bulles d’air plus petites avec une interface spécifique d’une importance correspondante qui ont pour effet un apport en oxygène plus élevé.
On a réalisé en France sur un système d’aération à bulles fines avec recirculation séparée des mesures d’apport d’oxygène dans l’eau pure (GILLOT,1997), pour lesquelles l’influence de la vitesse d’écoulement dans un bassin rond sur l’apport en oxygène a été examiné. Il résulte de la vitesse croissante de l’eau un apport d’oxygène pouvant être supérieur de 50% par rapport à l’eau stagnante. Ces résultats doivent cependant tenir compte du fait que la profondeur de l’eau dans le bassin rond était de 2,70 m seulement.
Pour de plus grandes profondeurs d’eau, l’influence de la vitesse d’écoulement sur l’apport en oxygène diminuera. En prenant par hypothèse des besoins en énergie spécifiques de 5 Wh/m3 N×m pour la production de l’air comprimé et de 2,5 W/m3 pour le fonctionnement des agitateurs, on peut obtenir un rendement de l’oxygène allant jusqu’à 3,5 kg/kWh pour une vitesse d’écoulement de 0,20 m/s dans le bassin rond. Pour une vitesse d’écoulement de 0,50 m/s, on obtient un rendement de l’oxygène dans l’eau pure encore plus élevée allant jusqu’à 4,0 kg/kWh.
Outre la vitesse de l’eau dans le bassin de circulation, la disposition des éléments d’aération ou des grilles d’aérateur a également une influence sur l’apport en oxygène et le rendement de l’oxygène.
Bien que les conditions locales jouent un rôle essentiel, on peut indiquer des points de repère pour l’ordre de grandeur de l’influence ; voir GILLOT (1997). Il s’avère que la réduction du nombre des grilles d’aération, c’est-à-dire une moindre densité d’occupation, entraîne la réduction du degré d’utilisation d’oxygène spécifique.
On obtient les apports en oxygène les plus élevés et les absorptions d’oxygène spécifiques les plus élevées lorsque les grilles d’aération sont disposées en ordre serré dans le bassin de circulation. On a constaté que les valeurs les plus basses correspondent à une disposition irrégulière des grilles. MANTOVANI (2000) fournit dans une contribution fondamentale sur l’action conjointe du système d’aération et du dispositif de recirculation dans le bassin de circulation. Il montre qu’avec un rapport de la longueur L d’un bassin de circulation et de sa largeur l allant de 5 à 5,5 ainsi qu’à la condition que la largeur d’un canal de circulation représente de 0,8 à 2 fois la profondeur de l’eau, on obtient un volume minimal de bassin allant de 1.200 à 1.500 m3.
Pour l’optimisation de l’apport en oxygène et du rendement de l’oxygène dans le bassin de circulation, le positionnement des agitateurs et des champs d’aération dans le canal de circulation est également d’une grande importance. Pour le positionnement des agitateurs dans le canal d’écoulement, la distance des agitateurs à la déviation doit être plus grande que la largeur du canal (MANTOVANI,2000).
Dans le canal, la distance entre les agitateurs et le mur du bassin S1 doit être d’au moins 0,30 m et la distance entre deux agitateurs S2 (vus en coupe transversale) doit être d’au 0,60 m. On peut établir la distance entre agitateur et surface de l’eau S au moyen de l’équation S = 0,7 ⋅ DR-1,5, compte tenu qu’il faut prévoir au moins 0,30 m (voir figure 1).
Bibliographie :
GILLOT, S. (1997):
Transfer d´oxygene en boues activees par insufflation d´air mesure et elements d´interpretation Ecole doctorale de Sciences Physiques et Chimiques, et d´Ingenierie, Université Paris XII – Val de Marne
MANTOVANI, A. (2000):
Aeration efficiency in horizontal flow systems and other non-full floor coverage aeration systems. Aeration Conference der Firma Nopon Oy in Helsinki am 02.10.2000