Brevet FR2259060A1 — publié le 19750822

La présente invention est relative à un procédé microbiologique amélioré pour le traitement des effluents aqueux industriels et urbains et en particulier au traitement de tels effluents contenant des composés phénoliques et/ou des dé détergents On connaît des procédés microbiologiques pour le traitement des effluents aqueux industriels et urbains, par exemple des procédés pour le traitement des eaux d'égout. Se plupart de ces procédés sont essentiellement aérobies et sont basés sur l'utilisation de bactéries pour oxyder les substances indésirables dans l'effluent. Cependant, l'un au moins de ces procédés utilise des levures ou des champignons comme microorganismes de traitement.Un inconvénient résultant de l'utilisation de bactéries est que des bactéries pathogènes peuvent- se développer parce que les conditions de traitement favorisent la croissance des bactéries en général. Un autre inconvénient rencontré à la fois dans les procédés bactériens et fongiques est la production- de quantités importantes d'une biomasse qui entrasse par elle-m#me un problème de rejets Cette biomasse se trouve généralement sous forme d'une boue dont le rejet augmente sensiblement le cott de l'opération. La présente invention a pour objet un procé- dé microbiologique pour le traitement d'effluents aqueux industriels et urbains, et en particulier pour le traitement de tels effluents contenant des composés phénoliques et/ou des détergents , procédé dans lequel les inconvénients précédents sont minimisés ou éliminés. Par conséquent, la présente invention vise un procédé pour le traitement d'un effluent industriel ou urbain qui consiste à cultiver une souche de XrichosPoron cutaneum dans une opération de fermentation dans un effluent aqueux industriel ou urbain contenant les sels nutritifs exigés pour la croissance de la souche de Trîchosporon et en présence d'un gaz contenant de l'oxygène libre. l'effluent peut contenir des composés phénoliques et/ou des détergents comme impuretés principales. Le procédé est particulièrement utile pour l'épuration de liquides résiduaires aqueux de raffinerie contenant des composés phénoliques et de liquides résiduaires aqueux contenant des détergents et provenant de procédés de fermentation. Quelques exemples des types de composés phénoliques qui peuvent autre présents sont le phénol, les phénols substitués, par exemple le phénol substitué en para et méta, le méta nitro phénol, les crésols, par exemple l'ortho et le méta crésol, et le résorcinol.Les composés phénoliques peuvent être présents dans les liquides résiduaires aqueux de raffinerie en des concentrations de l'ordre de 350 mg/l. Cependant, plus généralement les liquides résiduaires et effluents contiennent environ 50 à 100 mg/l de composés phénoliques, ou même moins. Les détergents peuvent être des agents ten sio-actifs cationiques tels que le chlorure de stéaryl-triméthyl ammonium, des agents tensio-actifs non-ioniques, par exemple des produits de condensation de l'acide oléique stade l'oxyde de d'éthylène, ou encore-des agents tensio-actifs anioniques, par exemple des alkylsulfates de sodium comme le laurylsulfate de sodium. D'autres exemples de tels détergents sont les sulfosuccinates, par exemple le dioctylsulfosuccinate de sodium , les esters du type des saccharides, par exemple les esters dey acides gras de coprah et des sucres, et les alkylarylsulfonates de sodium. Les détergents peuvent etre des détergents de formule A-(CH2CH2O)nH où A est un reste d'alcool ou d'acide, le composé R-A étant choisi parmi les alcools et acides suivants et la valeur de n étant comprise dans ~'intervalle indiqué ci-dessous, qui varie selon le composé H-A H-A Intervalle des valeurs moyennes de n Alcool laurique 7 - 10 Alcool myristique 7,5 - ll Alcool oléique 13 - 15 Acide palmitique 14 - 17 Acide oléique 8,5 - ll Acide stéarique 15,5 - 19 Les détergents peuvent être obtenus par condensation d'oxyde dtéthylène avec un mélange d'alcool laurique et d'alcool myristique pour former un produit contenant une channe d'oxyde d'éthylène comportant en moyenne 2 à 10 et notamment 8,5 groupes d'oxyde d'éthylène par groupe terminal. Les agents tensio-actifs peuvent avoir porr formule CH3 - (CH2)n - 0 - CH2 - (CH2 - O - CH2)m- CH2 - O - SO3X où n est un nombre entier allant de ll à 14 et m est un nombre entier allant de 4 à 12 et X désigne du sodium ou du potassium, comme par exemple un sulfate d'alcool laurique oxyéthyléné comportant de préférence en moyenne 7 groupes d'oxyde d'éthylène par#molécule et ayant une teneur en soufre de 1,4 % en poids. Des exemples de souches de Trichosporon cutaneum portent les n0 757s 4155 et 14255 de 1,American Type Culture Collection" et 2487 , 2493 et 5597 de "centraal Bureau Voor Schimmelculturett Normalement, l'effluent contient suffisamment de sels nutritifs pour satisfaire aux exigences de croissance de la culture de traitement. Néanmoins, si cela est nécessaire, on peut ajouter à l'effluent d'autres sels, soit directement ou plus commodément, on peut d'abord dissoudre les sels dans l'eau, puis les ajouter à l'effluent sous forme d'une solution aqueuse pour compléter les éléments nutritifs qui sont déjà présents dans l'effluent.La culture de traitement exige une source dtazote, de phosphore, de potassium, de soufre, de fer et de magnésium. La composition générale des milieux contenant de tels eléments nutritifs est bien connue dans la technique. Le milieu peut être fortifié par des facteurs de croissance auxiliaires tels qu'un extrait de levure (un produit industriel riche en vitamines du groupe B obtenu par hydrolyse de levure) ou plus généralement des vitamines du groupe B et/ou de la biotine. On peut utiliser une source de carbone supplémentaire, par exemple un hydrate de carbone. Cependant, des sources de carbone supplémentaires ne sont pas normalement nécessaires. Le procédé peut etre mis en oeuvre dans des fermenteurs et appareils auxiliaires usuels, par exemple dans des fermenteurs à soulèvement par air simples de type connu qui sont particulièiement satisfaisants. Le procédé peut être mis en oeuvre à l'aide d'une seule opération de croissance. L'opération peut être discontinue ou continue. Dans un mode de réalisation préféré, les cellules de la culture de traitement peuvent Qtre séparées du courant de liquide provenant de l'opération de fermentation et recyclées dans l'opération de fermentation. On peut utiliser une technique de séparation quelconque. La demanderesse a découvert que Brichosworon cutaneum possède la propriété de se séparer très facilement de l'effluent traité par dép8t sous l'influence de la gravité.Par conséquent, un procédé approprié de séparation consiste à-faire passer le liquide provenant de l'opération de fermentation dans une zone calme dans laquelle les cellules de Trichosporon cutaneum se déposent sous l'influence de la gravité et à séparer l'effluent par décantation. On peut aussi effectuer la séparation par centrifugation. Dans le cas où le procédé est mis en oeuvre dans un fermenteur à soulèvement par air, des vitesses d'aération appropriées sont de l'ordre de 10 à 40 volumes/volume/ heure. Les vitesses d'aération préférées sont de l'ordre de 20 à 25 volumes/volume/heure. La température de culture peut etre comprise entre 10 et 350C, et de préférence entre 25 et 30 C. La température préférée est d'environ 280CI Le pH peut être compris entre 4,0 et 7,0, et de préférence entre 4,5 et 5,5 Le pu préféré est d'environ 5,5. Une caractéristique du procédé de l'invention est qu'il peut être mis en oeuvre non aseptiquement à des pH acides et à des températures qui s'opposent à la croissance des bactéries, et en particulier des bactéries pathogènes. Plus commodément, le procédé peut 8tre mis en oeuvre en continu. Les vitesses de dilution peuvent autre de l'ordre de 0,025 à 0,1 volume/volume/heure. Le temps de séjour dans le fermenteur est normalement d'environ 20 heures. Il semble y avoir une relation fixe entre la concentration de la culture de traitement et la quantité de substrat carboné, par exemple de phénol et/ou de détergent présents dans l'effluent. Un rapport en poids particulièrement approprié semble être d'environ 1 partie en poids de substrat carboné pour environ 20 parties en poids de culture de traitement (poids sec). L'effluent aqueux industriel ou urbain-devant être traité par le procédé de-l'invention peut eatre une eau usée industrielle ou urbaine quelconque. Cependant, le procédé s'applique particulièrement au traitement de livides résiduaires aqueux de raffinerie contenant des composés phénoliques et au traitement d'effluents contenant des détergents et provenant de procédés de fermentation pour la production industrielle de matières du type protéique, comme par exemple les procédés pour-la production de microorganismes à l'aide d'hydrocarbures servant de substrats carbonés pour la culture de traitement. Le constituant aqueux de l'effluent peut être de l'eau douce ou de l'eau de mer. Une autre caractéristique du procédé de l'invention est que Trichosporon cutaneum, contrairement aux cultures de traitement utiliséesåusautici pour le traitement des effluents, transforme les composés carbonés présents dans 1'effluent en anhydride carbonique plut8t qu'en autres substances chimiques ou en cellules, ce qui a pour effet d'éliminer ou de minimiser les problèmes de rejet et les problèmes entrarnés par la production d'une biomasse.Les conditions opératoires du procédé peuvent être ajustées de manière que la vitesse de production de nouvelles cellules par la culture de traitement soit sensiblement égale à la vitesse de disparition et de lyse des vieilles cellules, de sorte que la masse de cellules présentes dans l'opération de fermentation augmente peu ou mtme pas du tout. La présente invention sera mieux illustrée à laide des exemples non limitatifs suivants. Exemple 1 Un liquide résiduaire aqueux de raffinerie ayant un pH de 4,0 , une teneur en composés phénoliques de 50 mg/l et dont le constituant aqueux est de l'eau douce est introduit en continu dans un fermenteur à soulèvement par air fonctionnant en continu. La teneur en composés phénoliques de l'effluent est déterminée par le procédé AFNOR 2. 90204 qui est équivalent aux procédés ASUM pour la détermination des composés phénoliques dans les liquides résiduaires de raffinerie. Le procédé AFNOR mesure la quantité de phénols orthoet méta-substitués présents dans l'effluent. Les phénols para-substitués ne sont pas décelés. Par conséquent, le chiffre indiqué pour la teneur en composés phénoliques par le procédé AFNOR est généralement inférieur à la teneur réelle en composés phénoliques.Le fermenteur contient la souche ATCC 757 de Trichosporon cutaneum à titre de culture de traitement. La fermentation est exécutée avec une vitesse de dilution de 0,05 volume/volume/heure , à une température de 300 C, avec une vitesse d'aération de l'ordre de 30 à 40 volumes/volume/heure et à un pH de 5,5. Le temps de séjour du liquide résiduaire de raffinerie dans le fermenteur est d'environ 20 heures. Le liquide résiduaire contient suffisamment de sels nutritifs pour satisfaire aux exigences de croissance de la culture de traitement. On fait passer le courant liquide provenant du fermenteur dans un décanteur statique dans lequel Trichosporon cutaneum peut se séparer de la phase aqueuse du liquide traité sous l'influence de la gravité. La culture de Trichospo ron cutaneum est récupérée au fond du décanteur et renvoyée dans le fermenteur par pompage. On récupère environ 95 à 98 % en poids de la culture de traitement présente dans le-courant de liquide sortant du fermenteur et on recycle cette culture dan#s le fermenteur. Le décanteur. fonctionne avec une vitesse de dilution de 0,05 volume/volume/heure. La teneur en composés phénoliques du liquide résiduaire traité provenant du décanteur est 0,08 mg/l. Le procédé est mis en oeuvre en continu pendant 300 heures. Exemple 2 On suit le mode opératoire décrit dans l'exemple 1 en utilisant un liquide résiduaire aqueux de raffinerie ayant une teneur en composés phénoliques de 50 mg/l et dont le constituant aqueux est l'eau de mer. La teneur en composés phénoliques du liquide résiduaire traité provenant du décanteur est 0,04 mg/l . Le procédé est mis en oeuvre en continu pendant 300 heures. Exemple 3 Un liquide résiduaire aqueux ayant un pH de 4,0 , une teneur en détergent de 600 mg/l et dont le constituant aqueux est de l'eau douce est introduit en continu dans un fermenteur à soulèvement par air fonctionnant en continu Le détergent est vendu sous la marque de fabrique "Empimin", qui est une composition contenant, à titre d'ingrédient actif, environ 33,3 % en poids de sel de sodium d'un sulfate d'alcool laurique polyoxyéthyléné contenant en moyenne 7 groupes d'oxyde d'éthylène par molécule et ayant une teneur en soufre d'environ 14 % en poids. Le fermenteur contient la souche ATCC 757 de Trichosporon cutaneum à titre de culture de traitement.La fermentation est mise en oeuvre avec une vitesse de dilution de 0,05 volume/volume/heure, à une température de 304C, avec une vitesse d'aération de 30 à 40 volumes/ volume/heure et à un pH de 5,5. Le temps de séjour du liquide résiduaire dans le fermenteur est d'environ 20 heures.le liquide résiduaire contient suffisamment de sels nutritifs pour satisfaire aux exigences de croissance de la culture de traitement. On fait passer le courant de liquide provenant du fermenteur dans un décanteur statique dans lequel Trichosporon cutaneum peut se séparer de la phase aqueuse du liquide traité sous l'influence de la gravité. La culture de Trichosporon cutaneum est récupérée au fond du décanteur et renvoyée dans le fermenteur par pompage. On récupère environ 95 à 98 % en poids de la culture de traitement présente dans le courant de liquide provenant du fermenteur, et on recycle cette culture dans le fermenteur. Le décanteur fonctionne avec une vitesse de dilution de 0,05 volume/volume/heure. Le liquide résiduaire traité provenant du décanteur contient au maximum environ 10 mg/l d'ions sulfate d'alcool laurique polyoxyéthy1 é n é. Le procédé est mis en oeuvre en continu pendant 300 heures. La culture de traitement (Trichosporon cutaneum) oxyde le détergent présent dans 1' effluent en anhydride carbonique, la biomasse n'augmentant pratiquement pas. La vitesse de production des nouvelles cellules est sensiblement égale à la vitesse de disparition et de lyse des vieilles cellules. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Procédé de traitement d'un effluent industriel ou urbain, caractérisé par le fait qu'il consiste à cultiver une souche de Trichosporon cutaneum dans une opération de fermentation dans un effluent aqueux industriel ou urbain contenant les sels nutritifs nécessaires à la croissance de la souche de Trichosporon et en présence d'un gaz contenant de l'oxygène libre. 2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé par le fait qu'il consiste à soumettre le courant de liquide provenant de l'opération de fermentation à une opération de séparation destinée à séparer une fraction comprenant principalement des cellules de Trichosporon cutaneum et une fraction comprenant principalement l'effluent aqueux. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'opération de séparation est exécutée dans une zone calme dans laquelle la séparation a lieu sous l'influence de la gravité et aboutit à la formation d'une fraction inférieure comprenant principalement des cellules et d'une fraction supérieure comprenant principalement l'effluent aqueux. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que la fraction comprenant principalement des cellules est recyclée dans -l'o- pération de fermentation. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la culture est exécutée à un pH compris entre 4,5 et 5,5. Procéàé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la température de culture est comprise entre 25 et 350 C 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'opé- ration de fermentation est exécutée dans un fermenteur à soulèvement par air.