Les éléments d’aération bulles fines peuvent être répartis en trois categories en ce qui concerne le matériau :
- les éléments en céramique
- les éléments en plastique poreux
- les éléments à membrane perforée
Le matériau de départ pour les éléments en céramique sont les oxydes d’aluminium, les silicates d’aluminium et les silicates. Les éléments formés à partir de ces matériaux sont cuits à des températures supérieures à 1.000°C. Le diamètre des pores dépend de la taille et du criblage du matériau de départ et peut s’étendre sur un ordre de grandeur d’environ une demi-puissance de dix, sachant que des diamètres de pores allant de 40 à 140 μm sont courants. Les problèmes que posent les éléments en céramique sont dus en premier lieu à leur obstruction, si bien que la perte de pression augmente.
On peut distinguer pour les éléments d’aération en plastique poreux le matériau poreux rigide et le matériau poreux non rigide. Les éléments en plastique poreux rigide utilisés de préférence sont fabriqués principalement en polyéthylène haute pression (HDPE) ou en copolymère styrène-acrylo-nitrile (SAN). Les aérateurs composés d’éléments poreux non rigides n’ont été jusqu’ici que peu utilisés. Parallèlement au développement d’éléments d’aération en matériau plastique poreux, on a lancé sur le marché des éléments à membrane perforée. Il y a déjà 40 ans, des éléments perforés en matériau plastique ou pour une part en cord ont été fabriqués. Mais ces éléments n’ont pas fait leurs preuves en service.
Des résultats nettement meilleurs ont été obtenus avec des éléments d’aération en mem brane souple poreuse mis sur le marché il y a environ 20 ans. On a d’une part développé des éléments en chlorure de polyvinyl (PVC), d’autre part des éléments en élastomères (par exemple EPDM). On ajoute aux éléments en chlorure de polyvinyl des plastifiants pour qu’il en résulte un matériau doux et élastique. Des additifs brevetés renforcent les qualités de souplesse des éléments en élastomère.
En fonction du processus de fabrication, les membranes souples sont perforées ou fendues. Si l’on insuffle de l’air dans les éléments d’aération, les orifices des trous ou des fentes se dilatent, sachant que les plus grandes ouvertures résultent du flux de volume d’air le plus important. Les soufflantes une fois désactivées,les orifices se ferment si bien qu’aucune boue activée ne peut pénétrer dans les éléments. Ainsi un fonctionnement intermittent est assuré (par exemple dans la zone de nitrification/denitrification). Outre les membranes en EPDM, on utilise aujourd’hui de préférence des membranes en silicone mais aussi des membranes en PU.