Brevet FR2351062A1 — publié le 19771209

La présente invention concernc le traitement d'eaux usées contenant des constituarfts nutritifs utiles. En particulier, elle se rapporte au traitementd'eaux usées en vue de disposer do matières pouvant s'utiliser dans les aliments pour & Iaux. De nombreuses eaux usées et en particulier celles -des usines alimentaires ont un caractère principalenent organique et contiennent des quantités appréciables de constituants nutri- tifs,comme des graisses, protéines et hydrates de carbone. Ces eaux usées ont habituellement une demande biochimique en oxygène et une demande chimique en oxygène élevées et polluent gravement les cours d'eau lorsqu'elles y sont déversées sans traitement. Actuellement, ces eaux usées sont habituellement traitées par un procédé d'oxydation hiologique, par exemple au moyen de boues activées ou de filtres à ruissellement ou bien par aération prolongée. Ces traitements dégradent les matières organiques en une boue sans utilité dont l'évacuation elle-même est aussi une sour- ce de difficultés. Cette boue est soit égouttée et évacuée par épandage, soit soumise à une seconde digestion par fermenta- tion anaérobie entrainant une réduction de volume. De manière générale, ces procédés par oxydation biologique exigent un espace considérable et des dépenses d'installation élevées.De plus, bien que ces traitements conviennent pour le traitement des eaux usées urbaines,les eaux usées d'usines alimentaires provoquent souvent des difficultés parce que les demandes biochimiques en et sont élevées et parce que les graisses tendent a colmater les filtres. En outre, les installations classiques de traitement des eaux usées n'offrent pas la possibilité de récupérer les constituants utiles des eaux usées sauf par production de méthane dans des digesteurs anaérobies. Au cours des dernières années, le traitement chimique des eaux usées contenant des graisses et des protéines a fait l'ob- jet de différentes propositions qui comprennent généralement une addition d'alun ou de sels de fer et de cuivre. La présence de ces composés métalliques rend la boue précipitée impropre à l'alimentation des animaux > de sorte qu'il est nécessaire de se débarrasser de cette boue par un épandage qui entraine des frais pour le transport jusqu a un site convenable. Actuellement, le cotit du traitement des eaux usées dans les stations d'épuration augmente rapidement et les conditions imposées par les autorités locales pour le déversement des eaux usées deviennent de plus on plus sévères pour ce qui est de la demunde biochimique en oxygène et de la teneur on graisse et @@ se@@ en suspension.Il serait donc fort intéressunt de traiter les eaux usées contenant des graisses et des protéines de manière à les récupérer sous une forme utile, par exemple d'aliments pour animaux, de facon que les bénéfices réalisés lors de la vente de ces sous-produits pormett;ont d'amortir le capital et les @rais de fonctionnement de l'installation. De manière générale, les me que certains hydrates de carbone que contiennent les eaux @sée et en particulier celles des usines alimentaires se trouvent dis- persés en solution colloidale avec une certaine quantité de solides finement divisés. En raison du caractère colloïdal des im- puretés,ces eaux usées sont très difficiles à traiter au moyen de filtres qui se colmatent rapidement. Lorsqu'elles ne colma- tent pas les filtres, les impuretés colloïdales les franchissent. De plus, bien que la flottation avec insufflation d'air permette de séparer les globules de graisse libres et les matières en suspension, cette opération n'est habituellement pas fort effica- ce pour faire baisser la demande biochimique en oxygène parce que les protéines contenues dans la solution échappent au traitement. La Demanderesse a découvert à présent avec surprise qu'il est possible d'appliquer des précipitations chimiques pour purifier les eaux usées contenant des graisses et/ou des protéines afin de réduire sensiblement leur demande biochimique en oxygène tout en obtenant des sous-produits pouvant s'incorporer aux aliments pour animaux. L'invention a donc pour objet un procédé de traitcmont d'eaux usées contenant des graisses et/ou des protéines,suivant lequel (1) on dissout un phosphate dans les eaux usées ou on y ajoute une solution de phosphate, (2) on ajoute un composé du calcium aux eaux usées et/ou on modifie leur pH pour faire précipiter du phosphate de calcium et floculer les matières organiques des eaux usées, et (3) on sépare la matière floculée des eaux usées. Ce mode opératoire permet de récupérer d'utiles constituants nutritifs, notamment des graisses et/ou protéines,con- tenus dans les eaux usées et assure simultanément une importante réduction de la demande biochimique en oxygène qui permet de se débarrasser plus aisément des eaux usées restantes. Le phosphate utilisé au stade C ss peut être l'acide phosphorique ou un phosphate inorganique. Parfois, le pH initial des eaux usées peut être trop élevé pour la dissolution du phosphate, en particulier lors de l'utilisation d'un phosphate dc calcium. Lorsqu'il en est ainsi, le phosphate peut etre dissous par addition,par {xemple,d'acidq sulfurique aux eaux usées afin que leur pH baisse suffisamment pour que le phosphate puisse s'y dissoudre. Le procédé de l'invention est exécuté de préférence par addition d'une solution d'un phosphate inorganique convenable aux eaux uséesçpuis par élévation du pH a la suite d'une addition, par exemple,d'un lait de chaux en vue de la précipitation d'un phosphate de calcium insoluble qui constitue un agent de nucléation et d'adsorption favorisant l'agrégation des particules colloldales de protéine et de graisse en grosses particules visibles a' l'oeil nu,qui ont une dimension suffisante pour qu'elles puissent être séparées, par exemple par filtration, centrifuge tion, sédimentation ou flottation avec insufflation d'air. Avan- tageusement, l'addition de phosphate,d'acide et de chaux est commandée au moyen d'un appareillage automatique de dosage et de vérification du pH. La quantité de phosphate soluble qu'il faut ajouter aux eaux usées dépend de leur teneur en protéines et en graisses. Le mécanisme de réactionwa pour conséquence qu les protéines sont ag gletinées par le phosphate de calcium en flocons et que ceux-ci à leur tour piègent et retiennent les globules de graisse éventuellement présents. Toutefois, le phosphate de calcium flocule et élimine les graisses aussi en l'absence de protéines et récipro- quement et les hydrates de carbone en particules,comme les granules d'amidon et fibres de cellulose, sont floculés de manière semblable. Par conséquent, la matière floculée peut contenir une certaine quantité d'hydrates de carbone en dehors des graisses et des protéines. Dans le cas des eaux usées contenant beaucoup de grain Se en émulsion, l'élimination de la graisse par un floc de pro tétine et de phosphate de calcium est rendue plus efficace lorsque le pli initial du milieu aqueux est abaissé par addition d'un acide, par exemple avant l'addition du phosphate,jusqu a une valeur propre à amener la graisse émulsionnée jusqu'à l'état non émul sionné. Le pH est habituellement abaissé jusqu'à une valeur de 2,5 à 5,5, la valeur la plus favorable étant déterminée simp ] ement par expérience pour chaque ean usée en palSticulicr. L'ajustement éventuel du pH au stade (2) doit conduire à une floculation maximale La dimension des particules de floc primaire peut être accrue et ] .'élîmination ultérieure de la matière floculée peut être rendue plus aisée par addition d'un floculant polymère, généralement en faible quantité par exemple 1 à 2 ppm de polyacrylamide. Le procédé de l'invention peut être exécuté de maniè- re continue ou par charges séparées. Ce procédé permet de faire baisser dans une proportion atteignant environ 9/o la demande chimique-en oxygène et la danarlae biochimique en oxygène des eaux usées- suivant la nature de celles-ci. Le mélange de protéine et de graisse floculé séparé qu'on obtient par le procédé de l'invention a en général une teneur en humidité de 70 à 95% et peut être séché, par exemple,par chauffage à environ 12000 sans décomposition ni carbonisation pour donner une matière friable qui peut être broyée aisément en une poudre. Souvent, le séchage du produit est rendu beaucoup plus aisé et moins onéreux lorsque la boue collectée est coagulée par chauffage à environ 9000 et débarrassée de l'eau par égouttage sur des toiles métalliques ou par centrifugation dans un appareil décanteur centrifuge. En substance, la seule matière contenue dans la boue séçhée,en dehors de la protéine et/ou de la graisse et éventuellement des hydrates de carbone,est le phosphate de calcium. Tant le calcium que le phosphore sont des éléments alimentaires essentiels pour les animaux, en particulier pour les jeunes animaux en croissanceet et contribuent donc à la valeur du sousproduit et en fait, du phosphate de calcium est habituellement ajouté aux aliments pour animaux pour y apporter ces éléments essentiels.Par conséquent, le produit séché, outre qu'il est complètement non toxique,est formé de constituants qui peuvent être tous assimilés par l'animal. lies essais d'alimentation ont démontré qu'un produit de ce genre assure pour des animaux tels que les rats, les porcs et la volaille une bonne allure de crois sance,qui est généralement équivalente à celle atteinte avec des concentrés comme des farines de poisson et de viande sans manifestation d'effets secondaires de toxicité qui pourraient être attri bués au procédé d'extraction. L'invention est illustrée par l'exemple nonCUimifaMlf suivant EXEMPLE On utilise une eau usée provenant de l'égout principal d'un abattoir de boeufs, porcs et moutons. Cette eau usée de couleur rouge foncé est légèrement trouble et contient une certaine quantité de matières en suspension qui ont une faible tendance à se déposer par sédimentation. On acidifie 1 litre de l'eau usée par addition dssaci- de sulfurique jusqu a un pH de 3,5 pour que les graisses éventuellement en présence quittent l'état émulsionné et pour permet tre la dissolution de 200 mg de phosphate dicalcique c0aHP04.2H20) qu'on ajoute lentement sous agitation. On ajuste alors le pH de l'eau par addition de chaux jusqu'à une valeur finale de 8,5. Il se forme un épais floc brun qui sédimente en quelques minutes pour laisser subsister un liquide surnageant limpide brun clair. On recueille par filtration le floc qu'on sèche, qu'on pèse et qu'on analyse. Eau usée Avant le Après le traitement traitement solides totaux, mg/litre 2430 1950 solides en suspension, mg/litre 360 - demande chimique en oxygène, mg/litre 2760 1030 azote total, -mg/litre 355 150 graisses totales, mg/litre 90 2 composés organiques totaux, mg/litre 2100 1023 réduction de la demande chimique en oxygène - 63% Matière sèche production 1,46 g/litre matières organiques 81,4% protéines 74,596 graisses 0,1% cendres 18,6% R E V E N D I C A T I O N S . 1 - Procédé pour traiter des eaux umes contenant C:j:.' graisses et/ou des protéines,caractérisé en ce que (1) on dissout un phosphate dans les eaux usées ou Qn y ajoute une solution de phosphate, (2) on ajoute un composé du calcium aux eaux usées (t/ou on modifie leur pH pour faire précipiter du phosphate de calcilint et floculer les matières organiques des eaux usées , et (3) on sépare la matière floculée des eaux usées. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'au stade -(l),on acidifie les eaux usées pour faire passer la graisse émulsionnée éventuelle à l'état non émulsionné ou pour favoriser la dissolution du phosphate. 3 - Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le phosphate utilisé au stade (1) est l'acide phosphorique ou un phosphate inorganique. 4 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au stade (2) , on ajoute de la chaux aux eaux usées pour modifier leur pH et faire précipiter du phosphate de calcium. 5 - Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'on commande l'addition de phosphate, d'acide et de chaux à l'aide d'un appareil automatique de dosage et de vérification du pli. 6 - Procédé suivant l'une quelconque des revendicatiens 1 à 5, caractérisé en ce qu'on ajoute un floculant poly- mère pour augmenter la dimension des particules de floc primaires. 7 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on sépare la matière floculée des eaux usées par filtration,centrifugation, sédimentation ou flottation avec insufflation d'air. 8 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications I - 7 , caractérisé en ce qu'on sèche la matière floculée séparée des eaux usées. 9 - matière séchée, caractérisée en ce qu'elle a été obtenue par le procédé suivant la revendication 8. 10 - Aliment pour animaux, caractérisé en ce qu'il contient la matière séchée suivant la revendication 9.