Brevet FR2299084A1 — publié le 19760827

La présente invention concerne un catalyseur des réactions de biodégradation de matières organiques biodégradables en présence de microorganismes aérobies. La présente invention vise également un procédé d'épuration d'eau polluée comportant des matières biodégradables en présence de microorganismes aérobies, caractérisé en ce que l'on ajoute à ladite eau polluée, un catalyseur conforme à l'invention. On effectue généralement en continu l'épuration des eaux polluées dans des grands bassins ou réacteurs dans lesquels on injecte de oxygène en excès en faisant barboter de l'air et on ajoute des sels minéraux pour accélérer la biodégradation et rectifier le pH. Les réactions de biodégradation sont effectuées de préférence au moyen de microorganismes aérobies qui permettent de dégrader les matières organiques en gaz peu odorants tels que C02 et en boues, qui précipitent au fond du bassin. De façon à obtenir une épuration correcte, il est nécessaire de déterminer et de surveiller plusieurs paramètres dont notamment a) la quantité de matières biodégradables introduites dans le bassin. On a coutume d'apprécier cette quantité en déterminant la demande biologique en oxygène sur 5 jours, dénommée DBO5 qui représente la quantité d'oxygène dissous en mg nécessaire pour oxyder uniquement par des réactions de biodégradation les matières biodégradables contenues dans un litre d'eau polluée. Ces réactions étant très lentes, il est nécessaire de déterminer la DBO sur un temps assez long, et l'on utilise généralement 5 jours. La DBO5 ne doit pas être confondue avec la demande chimique en oxygène dénommée couramment DCO qui représente la quantité d'oxygène nécessaire pour oxyder chimiquement la totalité des matières organiques biodégradables et non biodégradables contenues dans une eau polluée. b) la quantité de microorganismes aérobies. Il est en effet nécessaire de contrôler le nombre d'espèces différentes de microorganismes ainsi que leur "taux de croissance instantanée". Si, en effet, il y a trop de matières biodégradables pour les microorganismes dans le réacteur d'épuration, ces derniers se développent trop vite, accumulent des réserves internes et ont peu tendance à floculer; on obtient ainsi une eau insuffisamment épurée. Si, par contre, la quantité de matières biodégradables est insuffisante, le nombre de microorganismes déminuent très fortement, ce qui appauvrit en qualité et en quantité la faune bactérienne. c) le pH de l'eau. Même si ces paramètres fondamentaux sont convenablement régulés, il n'en demeure pas moins que les réactions de biodégradation présentent une cinétique très lente et il faut plusieurs dizaines d'heures avant d'obtenir une eau suffisamment épurée. La présente invention a permis de résoudre ce problème et d'accroitre dans des proportions très importantes les réactions de biodégradation en permettant de réduire jusqu'à plus de 10 fois le temps d'épuration. La présente invention concerne en effet uncatalyseur des réactions de biodégradation de matières biodégradables en présence de microorganismes aérobies, caractérisé en ce qu'il comporte - environ 1 mole d'un mercaptoaminoacide 2+ - environ 2 moles d'ion Mg le - environ 2, 5 moles d'acétate d'alkyle,,radical alkyle présentant 1 à 3 atomes de carbone - environ 50 moles d'eau très pure de résistivité d'environ 5000 ohms -1 m L'acétate d'alkyle préféré, permettant d'obtenir un meilleur rendement du catalyseur, est l'acétate de méthyle. Le mercaptoaminoacide préféré est le glutathion. On peut également utiliser, par exemple, la cystéine. L'efficacité du catalyseur peut etre encore accrue en faisant passer ledit catalyseur à travers une poudre comportant environ - 10 parties en poids de tungstène - 125 parties en poids de manganèse - 80 parties en poids de nickel. La présente invention vise également un procédé d'épuration d'eau polluée comportant des matières biodégradables en présence de microorganismes aérobies, caractérisé en ce que l'on ajoute de l'ordre de 2 c c de catalyseur conforme à l'invention par m3 d'eau polluée et par multiple de 100 de la DBO5 de ladite eau polluée. Ainsi, pour 1 m3 d'eau polluée présentant une DBO de 400 mg/l, on ajoute 8 cc de catalyseur. 5 Ces eaux polluées peuvent être par exemple des eaux résiduelles de tanneries, d'abattoirs, de laiteries et des eaux d'égouts urbains. Ces eaux polluées, pouvant être traitées par le procédé selon l'invention, peuvent présenter une DBO5 comprise entre 50 et 15 000 mg/l. Le catalyseur selon l'invention tend à rendre biodégradable un pourcentage plus important de matières organiques contenues dans l'eau polluée, ce qui tend à augmenter la DBO5 de l'eau à épurer. En outre, en plus d'une accélération notoire de la vitesse de la dégrada tion, le catalyseur tend à faire floculer les microorganismes, ce qui permet d'obtenir à la sortie du réacteur une eau vraiment épurée. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaitront à la lecture des exemples suivants donnés à titre illustratif nullement limitatif. Exemple 1 Dans 1000 cc d'eau très pure passée sur résine anionique et cationique et présentant une résistivité de 5000 ohms.m 1 ~ 1 0/00, on ajoute lentement 128-, 2 g de sulfate de magnesium jusqu'à sa dissolution complète. On laisse refroidir, on ajoute 25 g de glutathion puis 40 g d'acétate de méthyle. Ob obtient ainsi un catalyseur conforme à l'invention que l'on conserve sous atmosphère d'azote pour éviter son oxydation par l'oxygène de l'air. Exemple 2 Dans un tube en verre, on dispose 10 g en poudre de tungstène, 125 g de manganèse en poudre et 50 g de nickel en poudre. On fait passer le catalyseur obtenu conformément à l'exemple 1 à travers la poudre contenue dans le tube et lton obtient un catalyseur activé Exemple comparatif 3 Dans cet exemple, on étudie l'effet catalytique du catalyseur obtenu conformément à l'exemple 2, au cours d'un procédé d'épuration en Continu d'eau polluée d'origine diverse comportant des matières biodégradables en présence de microorganismes aérobies. On ajoute 2 cc de catalyseur par m3 d'eau polluée. La DBO5 a été déterminée par la méthode connue Winchler. Le procédé d'épuration utilisé est le procédé connu mentionné ci-dessus selon lequel on effectue la biodégradation à l'aide de microorganismes aérobies de l'eau polluée en continu dans un réacteur, en faisant barbotter de l'oxygène en excès et en ajoutant les sels minéraux contenant du phosphore, de l'azote et du potassium. L'on a mesuré la DBO5 de l'eau polluée à son entrée dans le réacteur et la DBO5 à sa sortie du réacteur, ainsi que son temps de séjour dans le réacteur qui correspond à la durée de la réaction de biodégradation. Les résultats obtenus sont mentionnés dans le tableau I ci-après et l'on remarque l'accroissement très important de la- cinétique des réactions de biodégradation quand l'on utilise un catalyseur conforme à l'invention. TABLEAU I Méthode classique d'épuration Méthode classique d'épuration en pré Origine des sence du catalyseur selon l'invention eaux polluées DBO5 à DBO5 à la durée de DBO5 à DBO5 à la durée de l'entrée du sortie du la biodé- l'entrée du sortie du la biodé réacteur réacteur gradation réacteur réacteur gradation mg/l mg/l mg/l mg/l Urbaine 207 23 18 h 207 23 1 h. 35 mn Usine textile 2584 61 26 h 2584 73 3 h. 30 mn Abattoirs 6543 57 73 h 6543 63 8 h. 10 mn Tannerie 8290 51 64 h 8290 58 5 h. 40 mn Papeterie 8947 73 112 h 8947 78 9 h. 10 mn Laiterie 12433 93 124 h 12433 82 8 h. 30 mn Urbaine 537 29 x 537 28 1 h. 45 mn " 734 46 x 734 48 2 h. 20 mn " 838 62 x 838 51 2 h. 40 mn x = durée inconnue REVENDICATIONS 1 - Catalyseur des réactions de biodégradation de matières biodégradables en présence de microorganismes aérobies, caractérisé en ce qu'il comporte - environ 1 mole d'un mercaptoaminoacide - environ 2 moles d'ion Mg 2+ - environ 2, 5 moles d'acétate d'alkyle, le radical alkyle présentant 1 à 3 atomes de carbone - environ 50 moles d'eau très pure de résistivité d'environ -1 5000 ohms. m 2 - Catalyseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit mercaptoaminoacide est le glutathion. 3 - Catalyseur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'acétated'alkyle est l'acétate de méthyle. 4 - Procédé d'activation d'un catalyseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on fait passer ledit catalyseur à travers une poudre comportant environ - 10 parties en poids de tungstène - 125 parties en poids de manganèse - 80 parties en poids de nickel. 5 - Catalyseur activé obtenu selon le procédé de la revendication 4. 6 - Procédé d'épuration d'une eau polluée comportant des matières biodégradables en présence de microorganismes aérobies, caractérisé en ce que l'on ajoute de l'ordre de 2 c c d'un catalyseur défini selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3 et 5, par m3 d'eau polluée et par multiple de 100 de la DBO5 de ladite eau polluée. 7 - Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'eau polluée présente avant son épuration une DBO5 comprise entre environ 50 et 15000 mg/l.