Brevet FR2226364A1 — publié le 19741115

Un problème d'importance majeure qui se pose à la société moderne, aussi bien dans les zones urbaines et industrielles que dans les zones rurales, est l'épuration des effluents pour permettre leur évacuation sans pollution de l'environnerent. Un mode d'ration utilisé maintenant couramment est fondé sur le traitement biologique des effluents,qui consiste d épurer ces derniers par l'action de rticro-organismes (bactéries) dont l'action de digestion transforme les matières organiques dégrada bles des effluents en éléments volatils, solubles ou décantables sous forme de boues minéralisées. A cet effet, on dirige les effluents vers des ouvrages de traitement dans lesquels on crée des conditions favorables au développement des bactéries et micro-organismes existant naturellement dans les effluents à épurer, afin qu'il se produise ainsi, dans ces ouvrages, une digestion "naturelle" des matières organiques des effluents devant subir une transformation#d'épuration. Une technique devenue maintenant classique dans ce domine du traitement biologique des effluents est dénommée "technique par boues activées". Elle consiste à soumettre tout d'abord l'effluent à l'effet de conditions permettant une dégradation partielle par voie aérobie. Cette première phase de dégradation épure l'effluent en fixant les matières organiques dégradables sous forme de "boues activéesn importantes. Celles-ci sont ensuite transférées à des ouvrages appelés digesteurs, dans lesquels ces boues subissent une transformation par voie anaérobie, pour fournir l'effluent épuré pouvant être évacue. Pour la mise en oeuvre de cette technique il est bien entendu nécessaire de respecter diverses conditions de trai tement, en particulIer de charge, d'apport d'oxygène et de brassage. Les conditions de charge déterminent les volumes des ouvrages de génie civil, et celles d'apport d'oxygène et de brassage dfinissent les caractéristiques des équipements électromécaniques requis. Cn admet généralement que la technique de traitement bio loi par boues activées autorise des charges volumicues moyennes à levers, avec un apport d'oxygène moyen, de sorte que le volume des bassins d'oxydation peut être faible. Nais ce procédé exige rouir le traitement des boues activées la réalisation de digesteurs qui sont des ouvrages complexes et onéreux. Par ailleurs, ce traitement exige des pompes et des canalisations importantes. Le prix de revient du traitement d'épuration par boues activées est donc nécessairement élevé. Il est connu également, selon une technique plus récente, de réaliser l'épuration des effluents par oxydation totale ou oxydation prolongée. Suivant cette technique, on crée des conditions de traitent permettant une dégradation presque complate des effluents à traiter par voie aérobie, en supprimant toute action anaérobie. Les boues résultant de ce traitement sont alors fortement minéralisées et n'exigent pas de traitement biologique supplémentaire. Leur simple séchage les rend pelletables. Mais dans les connaissances actuelles ce procédé ne peut être mis en oeuvre que dans dés conditions de charge volumique réduite, de sorte qu'il exige des bassins d'oxydation de dimensions importantes. Par ailleurs, cette technique exige une quantité d'oxygène notable, et un brassage suffisant de l'effluent doit être assuré pour obtenir des résultats satisfaisants, de sorte que, compte tenu en particulier de la taille importante des bassins, les équipements électromécaniques requis sont eux-mêmes importants et qu'ici encore il en résulte un investissement accru. Le but de l'invention est de remédier aux inconvénients sus-mentionnés des techniques connues et de créer un procédé permettant un traitement d'épuration des effluents dans des conditions de charge volumique élevée, donc avec des bassins de dimensions réduites relativement à la quantité d'effluent traitée, et avec des exigences réduites en ce qui concerne les équipements électromécaniques requis. Un autre but de l'invention est de créer une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé. L'invention est matérialisée, sous l'un de ses aspects, dans un procédé pour le traitement biologique d'épuration des effluents ruraux, urbains et industriels, caractérisé en ce qu'on ensemence l'effluent à traiter avec des souches bactériennes sélectionnes en fonction de la nature de l'effluent à traiter, on soumet l'effluent ensemencé à l'effet de conditions permettant la dégradation anaérobie et (ou) aérobie des matières organiques qu'il contient sous l'effet des bactéries d'ensemenceffent,s'ajou- tant à celui des bactéries déjà présentes dans l'effluent à traiter, on décante les boues minérales résultant du traitement et on évacue l'effluent liquide épuré. De façon avantageuse, on réalise l'ensemencement des effluents avec des souches bactériennes sélectionnées mutées et lyophilisées, se présentant sous une forme rendant possible une manipulation aisée, par exemple sous forme de poudre, et on ajoute à ces souches des enzymes naturels correspondants, en quantité appropriée, ainsi que, de préférence, certains agents mouillants capables de désagréger les matières solides organiques. Suivant un mode de mise en oeuvre possible, on soumet d'abord l'effluent ensemencé à l'effet de conditions permettant une dégradation anaérobie des matières organiques de cet effluent sous l'effet des bactéries anaérobies, on reprend l'effluent résultant dans un bassin de traitement par oxydation dans lequel cet effluent est mis en contact avec l'oxygène de 11 air pour permettre la dégradation aérobie des matières organiques qu'il contient, tandis que le phénomène de dégradation anaérobie se poursuit si nécessaire, et on décante les boues minéralisées formées. Suivant une autre particularité, le traitement d'oxydation est réalisé avantageusement dans un bassin équipé d'une turbine ou d'un dispositif équivalent réalisant une projection aérienne de l'effluent en cours de traitement, ce qui assure son homogénéisation et un contact intime avec l'oxygène de l'atmosphère. L'invention concerne encore une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé, comprenant un premier bassin décanteur dans lequel on réalise l'ensemencement, un bassin d'oxydation auquel l'effluent provenant du premier décanteur est transféré en vue d'être soumis à un traitement d'oxydation pour sa dégradation aérobie, et un second décanteur auquel l'effluent est transféré à partir du bassin d'oxydation et dans lequel cet effluent se sépare en une fraction liquide qui est évacuée et en boues minéralisées. La description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé, donné à titre non limitatif, permettra de mieux comprendre l'invention. La fig. i est une vue en coupe schématique d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, utilisée pour le traitement d'effluents ruraux. La fig. 2 est une vue en plan schématique correspondante. Sur le dessin, on a représenté schématiquement en 1 l'ar rivée de effluent à épurer. On supposera, dans le cas présent, qu'il s'agit d'un effluent rural chargé de solides dont la dégradation est longue et difficile. Pour cette raison, l'effluent est d'abord soumis à un dégrillage comme indiqué en 2, et il est transféré ensuite à un décanteur primaire indiqué schématiquement en 3. Dans ce décanteur primaire, l'effluent est ensemencé de façon spécifique avec des souches bactériennes sélectionnées, mutées et lyophilisées, auxquelles sont ajoutés des enzymes naturels correspondants, en quantités appropriées, et certains agents mouillants capables de désagréger les matières solides organiques. Le choix des souches bactériennes peut être effectué aisément par les techniciens spécialisés'dans ce domaine. I1 est fonction de la nature et de ltorigine de l'effluent, ainsi que des constituants de celui-ci devant être dégradés et il peut être réalisé en conséquence parmi les souches ayant une action de dégradation efficace sur les constituants de cet effluent, par voie aérobie et anaérobie. Il semble donc inutile de préciser ici l'identité des souches bactériennes, étant donné qu'elle dépend de l'effluent traité. Les agents mouillants agissent dans ce décanteur primaire pour provoquer la désagrégation des matières solides dégradables, afin de favoriser l'action des souches bactériennes. Le produit utilisé, sous forme lyophilisée, peut se présenter à l'état de poudre, ce qui permet une manipulation# aisée. On utilisera de façon judicieuse par exemple le produit biologique BIOCARE vendu par la Société Chemtrust Industries Corporations, Franklin-Park, U.S.A. Le temps de séjour de l'effluent dans le décanteur primaire 3 varie ~gaiement en fonction de l'effluent et il est de préférence de 1 à 3 jours. Dans ce décanteur, une dégradation anaérobie des matières solides organiques s'amorce sous l'effet des bac téries de ce type présentes dans le produit biologique d'ensemencement. Après ce temps de séjour, l'effluent homogénéisé est repris à la partie supérieure du décanteur, comme indiqué en 4 (Fig. i). Si désiré en particulier dans le cas d'effluents d'élevage, qui sont fortement chargés, une fraction des boues primaires" constituées par l'effluent homogénéisé peut être prélevée par une pompe 5 et transférée par exemple comme indiqué en 6 vers une aire de compostage. Effluent est alors envoyé par un conduit 7 à la base d'un bassin d'oxydation désigné d'une façon générale par la référence 8. Ce bassin, de préférence de forme circulaire, est équipé en son centre d'une turbine de projection indiquée schématiquement en 9 ou d'un dispositif équivalent. L'effluent arrivant par le conduit 7 est repris par cette turbine 8 et projeté comme indiqué schématiquement sur le dessin. il en résulte une bonne homogénéisation de cet effluent, ainsi qu'un apport d'oxygène par contact des particules d'effluent avec l'air durant sa trajectoire de projection. Du fait de cette projection par la turbine, l'eftluent retombant sur 11 ensemble de la surface du bassin de traitement établit à la partie supérieure de celui-ci une couche saturée d'oxygène, ce qui supprime pratiquement les odeurs pouvant être émises normalement par l'effluent. Il se produit, dans ce bassin d'oxydation, une série de dégradations aérobies et anaérobies liées au type de bactéries obligatoires et facultatives présentes dans le produit d'ense- mencement. Ces phénomènes se produisent sans qu'un brassage soit nécessaire et il en résulte une épuration de l'effluent sans formation d'un floc bactérien" comme dans les procédés traditionnels. On ne note également dans ce bassin aucun augmentation du volume des boues. Dans ce bassin d'oxydation 8, qui peut avoir une profondeur de 1 à 2 mètres par exemple, l'effluent séjourne pendant un laps de temps qui est fonction de la concentration de sa pollution et qui eut aller par exemple de 2 heures à 2O jours. L'effluent prélevé à ce bassin d'oxydation 8 est ensuite transformé par un conduit 10 à un décanteur secondaire 11, dans lequel les boues fortement minéralisées se déposent. L'effluent liquide traité et doante est évacué par trop-plein du décanteur secondaire comme insi u~ en-1 . Son point de sortie de l'installation Étant indiqué en 13. Les boues minéralisées se déposant dans le décanteur secondaire 11 sont recyclées rogulièrement par une pompe de recyclage 14 et un conduit 15 et sont renvoyées ici au dégrillage 2 en vue de la récupération de la plus grande partie des bactéries entraînées par l'effluent trait et fixes sur les matières sôli- des en suspension. Ce recyclage peut etre effectué par exemple 2 à 4 fois par jour. Si le volume des boues devient trop important, ces boues peuvent alors être évacuées sur un lit de séchage indiqué en 16 sur la fig. 2. On voit que l'évolution du processus de traitement et d'épuration est liée intimement à la présence des souches bactériennes spécifiques et mutées, ajoutées dans le décanteur prir-aire. L'action efficace de ces souches, à la fois aérobies et anaérobies, permet de traiter les effluents dans des conditions de char ge élevées. il en résulte que les ouvrages de génie civil peuvent avoir de faibles dimensions relativement à la masse d'effluent traitée, ce qui entraîne une diminution des investissements. Par ailleurs, du fait de la combinaison, dans- les mêmes ouvrages, des dégradations aérobie et anaérobie, les boues for mées sont peu importantes et fortement min-ralisées, ce qui évite l'emploi de digesteurs et réduit au minimum la surface des lits de séchage requis. Le type de bassin d'oxydation utilisé permet un contact suffisant avec l'oxygène. Par ailleurs, du fait de la double action aérobie et anaérobie produite dans ce bassin, un brassage intense n'est pas souhaitable, de sorte que les équipements électromécaniques nécessaires sont également limités, cette limitation étant encore accentuée pur le fait que, par le choix de souches bactériennes spécifiques, il est possible de réduire la quantité d'oxygène requise pour le traitement. Des modifications peuvent être apportées aux modes de mise en oeuvre décrits, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention. 'REVENDICATIONS 1.- Procédé pour le traitement biologique d'épuration des effluents ruraux, urbains et industriels, caractérisé en ce qu'on ensemence l'effluent à traiter avec des souches bactériennes sélectionnées en fonction de la nature de cet effluent, on soumet ledit effluent à l'effet de conditions permettant la dégradation anaérobie et (ou) aérobie des matières organiques qu'il contient sous l'effet des bactéries d'ensemencement,s1ajoutant à celui des bactéries déjà présentes dans effluent à traiter, on décante les boues minéralisées résultant du traitement et on évacue l'effluent liquide épuré 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on réalise 11 ensemencement avec des souches bactériennes sélectionnées mutées. 3.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ces souches bactériennes sont lyophilisées. 4.- Procédé suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le produit d'ensemencement contient également des enzymes naturels. 5.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le produit d'ensemencement contient également des agents mouillants capables de désagréger les matières solides organiques. 6.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on soumet d'abord l'effluent ensemencé à l'effet de conditions permettant une dégradation anaérobie des matières organiques de cet effluent sous l'effet des bactéries anaérobies, on reprend l'effluent résultant dans un bassin de traitement par oxydation dans lequel cet effluent est mis en contact avec 11 oxygène de l'air pour permettre la dégradation aérobie des matières organiques qu'il contient, tandis que le phénomène de dégradation anaérobie se poursuit si nécessaire, et on décante les boues minéralisées formées. 7.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le traitement d'oxydation est effectué dans un bassin équipé d'une turbine ou d'un dispositif équivalent réalisant une projection arienne de l'effluent en cours de traitement, ce qui assure son homogénéisation et son contact intime avec l'oxygène de l'atmosphère. 8.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on réalise un recyclage des boues minéralisées entre la sortie et l'entrée du processus, afin de récupérer en partie les souches bactériennes utilisées pour l'ensemencement. 9.- installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un premier bassin décanteur dans lequel on réalise l'ensemencement, un bassin de traitement par oxydation auquel l'effluent provenant du premier décanteur est transféré en vue d'être soumis à un traitement d'oxydation pour sa dégradation aérobie, et un second décanteur auquel l'effluent est transféré à partir du bassin d'oxydation et dans lequel cet effluent se sépare en une fraction liquide, qui est évacuée, et en boues minéralisées. 10.- Installation suivant la revendication 9, caractérisée en ce que des moyens sont prévus pour le recyclage régulier des boues minéralisées décantées dans le second décanteur, pour la récupération des bactéries d'ensemencement.