Brevet FR2359624A1 — publié le 19780224

La présente invention se rapporte à un ~rbbedre-pour augmenter la filtrabilité et l'aptitude à la sédimentation d'une suspension de matiere biologique macromollzculaire comportant au moins une des substances suivantes: des graisses et des substances similaires, des polysaccharides et des substances similaires, ainsi que des protéines et des substances similaires. Le degré de déshydratation, la filtrabilité et l'aptitude à la sédimentation de suspensions de matiere biologique macromoléculaire sont des parametres qui, séparément ou en combinaison, se sont souvent avérés peu satisfaisants, par exemple dans divers types d'industries de transformation, et dans le domaine de traitement de déchets. Ce problème provient surtout de la présence de substances adhésives, telles que des polysaccharides et/ou des substances grasses qui forment des agrégats contenant du liquide, qui bloquent un filtre rapidement ou se maintiennent suspendus dans le liquide de suspension. Les agrégats absorbent également de grandes quantités de liquide ne pouvant en être séparé que difficilement. Or, il y a de grandes possibilités pour affecter la susceptibilité de déshydratation et de filtration ainsi que l'aptitude à la sédimentation des suspensions biologiques susdécrites. La résistance spécifique a la filtration et d'autres propriétés apalogues de la suspension changent considérablement lors des changements moléculaires de la matiere biologique. Il est déjà connu d'ajouter certains additifs à de telles suspensions afin d'augmenter, en changeant l'ambiance électrostatique, le pouvoir de sédimentation de la matiere biologique macromoléculaire et afin de réduire le pouvoir d'absorption de liquide des agrégats pour amener ainsi la matiere suspendue déposer des sédiments de sorte qu'un liquide sensiblement clair puisse en être séparé, par exemple par décantation. Un procédé de ce genre ne s'est pas avéré tout a fait avantageux au point de vue de l'efficacité et des courts. I1 est également déjà connu d'ajouter des agents chimiques à des suspensions comportant une matière biologique macromoléculaire en vue de décomposer la matière par voie chimique. Or, un tel traitement s'est avéré extrêmement problématique aux points de vue de l'efficacité, de la pollution et des coûts. Comme il a été indiqué par voie d'introduction, la présente invention a pour objet de réaliser un procédé perfectionné pour traiter des matières biologiques macromoléculaires en suspen sion, notamment des substances adhésives, afin d'en décomposer certaines macromolécules de façon rapide et économique de telle sorte qu'une forte augmentation de la déshydratation et de la filtrabilité ainsi que de l'aptitude à la sédimentation de la matière puisse être réalisée. Conformément à la présente invention, cet objet est realise par un procédé qui se caractérise par le fait qu'on ajoute à la suspension, sous agitation, une enzyme ou un groupe d'enzymes ayant une grande aptitude à décomposer justement la ou les substances macromoléculaires présentes dans la suspension. On obtient les résultats les meilleurs et les plus rapides en utilisant des enzymes spécifiques. Si la matiere biologique contient des quantités considérables de graisses et de substances analogues, on y ajoute des lipases. Si elle contient des polysaccharides, de l'amidon, de la cellulose et des substances analogues, on y ajoute des amylases et/ou des cellulases, et si elle contient des substances protéiques, on y ajoute des protéases. Si la matière biologique contient des mélanges desdites substances, ony ajoute des mélanges desdites enzymes, tout selon le besoin. Une faible quantité d'enzymes de l'ordre de 0,001 à 5%, de préférence de 0,1 à 1%, de la quantité de matière solide, peut assurer une déshydratation, une filtration et une sédimentation remarquablement bonnes, dans certains cas même après peu de temps. Dans d'autres cas, il peut s'avérer nécessaire de prolonger les temps de traitement en vue d'améliorer considérablement la déshydratation, la filtrabilité et l'aptitude à la sédimentation de la matière en raison de la présence soit de substances macromoléculaires particulièrement difficiles à décomposer soit de substances qui, même à l'état de décomposition relativement avance, conservent toujours un pouvoir prononcé de retenir ou d'absorber de grandes quantités de liquide. Selon l'invention, la température de traitement est de 5 70 C, de préférence de 20 à réchauffage faible, par exemple jusqu'à 40-60 0c, accélère en général le processus de décomposition. Il est convenable d'ajouter des enzymes thermostabiles aux liquides réchauffés. Les matières biologiques macromoléculaires pouvant avantageusement etre traitées selon l'invention sont à trouver dans les eaux usées provenant de l'industrie de cellulose et celle d'alimentation, ainsi que dans les déchets domestiques contenant des restes de nourriture, des fèces et du papier. Les eaux usées et les boues d'épuration contenant en matière solide de 0,001 à 5% en poids, de préférence de 0,1 à 5, de matière sensiblement bio-dégradable peuvent être traitées d'après l'invention particulièrement avantageusement. Pour certaines eaux usées on a mesuré des réductions de l'ordre de mille fois de la résistance spécifique à la filtration. Un faible changement du caractère des déchets en modifie la résistance spécifique à la filtration de l'ordre d'un ou plusieurs dixième puissances. Les exemples suivants servent à illustrer 11 invention davantage sans en être limitatifs. Exemple 1 On filtre, à travers un filtre simple en papier, des eaux usées courantes contenant des boues, qui proviennent d'un processus cellulosique, ces eaux usées étant de l'eau de décharge d'une cuve a pàte ou d'un déchiqueteur et ayant une teneur en matière solide d'environ 0,4%. Les boues sont d'une structure semblable à celle de flocons ou de gel. La hauteur de pression étant de 5 cm colonne d'eau, on atteint une vitesse de filtration d'environ 0,1 ml/cm2 par heure. Une portion desdites eaux usées boueuses est traitée en ce que les boues sont agitées pendant 120 min à 35 0C après l'addition d'un mélange d'amylases et de cellulases en une quantité d'environ O,01%de la quantité de matière solide. Les boues traitées sont visiblement plus fluides que les boues non traitées. Elles sont filtrées de la manière susindiquée et l'on atteint une vitesse de filtration de 15 ml/cm2 par heure. Glace à l'augmentation de la filtrabilité, du degré de déshydratation et de la fluidité de la matière traitée, il est possible d'assurer une économisation annuelle considérable lors du transport et du maniement de ce type d'eau usée boueuse. La formation de flocons et la gélification sont normalement neutra usées par l'addition de poisons tels que le pentachlorophénol, ce qui empêche la dégradation microbienne de la cellulose en substances formant des flocons et des gels. Exemple 2 Des eaux usées contenant des boues, qui proviennent d'une boucherie doivent être filtrées, aprzs épuration biologique, avant d'être déchargées dans le milieu récepteur. -Les substances les rendant épaisses sont surtout des substances grasses plus ou moins dissoutes et des protéines. Un échantillon des eaux usées est traité selon l'inven- tion avec un mélange de lipases et de protéases en une quantité de 0,001 à 1,0% de la quantité de matière solide. L'échantillon est agité vigoureusement pendant 60 min après l'addition des enzymes à une température de 60 C. Les eaux usées non traitées sont filtrées à travers ún,}filtre simple en papier. La hauteur de pression étant de 5 cm colonne d'eau, on atteint une vitesse de filtration de 1,0 ml/cm2 par heure. Le filtrat est trouble et présente une couleur rouge. Les eaux usées traitées sont filtrées de le même manière que les eaux non traitées et l'on atteint une vitesse de filtration 2 de 15 ml/cm par heure. Le filtrat est clair et présente une couleur jaunâtre. Grâce à l'augmentation de 15 fois de la vitesse de filtration, on obtient un processus simplifié qui est associé à une économisation considérable. Le filtrat clair peut être déchargé au milieu récepteur sans traitement ultérieur. Exemple 3 Des boues d'épuration contenant des restes de nourriture finement divisés, des fèces et du papier d'une teneur en matière solide s'élevant à 1% sont traitées pendant deux jours par l'emploi de bactéries thermophiles, comme cela est décrit dans le brevet d'Allemagne d'Ouest NO P 24 45 636.8. Une portion des boues est filtrée à travers un filtre simple en papier. La hauteur de pression étant de 5 cm colonne d'eau, on atteint une vitesse de filtration de 0,5 ml/cm2 par heure. Le filtrat est trouble et présente une couleur foncée. Une autre portion des boues est traitée d'après l1inven- tion par l'addition d'un mélange de lipases, d'amylases, de cellulases et de protéases en une quantité de 0,1% en poids de la quantité de matière solide. Les boues traitées sont filtrées de la même façon que les boues non traitées et dans ce cas-ci on atteint une vitesse de filtration de 10 ml/cm2 par heure. Ainsi, la vitesse de filtration augmente de 20 fois. Le filtrat obtenu est tout a fait clair mais présente une couleur jaunatre. Il peut être décoloré facilement, par exemple par du charbon actif, et transformé en une eau tout à fait claire à très faible odeur de malt. Lorsque le mélange des enzymes est ajouté en une quantité de 5,0% en poids, on obtient la même amélioration de la filtrabilité en un temps de traitement un peu plus court. Lorsque le mélange des enzymes est additionné en une quantité de 0,001% en poids, on obtient la même amélioration de la filtrabilité qu'avec 0,01% en poids mais dans ce cas-là le temps de traitement doit être prolongé d'environ 10 fois. La présente invention ne doit pas être considérée comme limitée par les Exemples qui viennent d'etre décrits ci-dessus, mais peut bien être modifiée dans le cadre des revendications suivantes. REVENDICATIONS 1. Procédé pour augmenter la filtrabilité et l'aptitude a la sédimentation d'une suspension de matière biologique macromoléculaire contenant au moins une des substances suivantes: des graisses et des substances similaires, des polysaccharides et des substances similaires, ainsi que des protéines et des substances similaires, caractérisé par le fait qu'on ajoute à ladite suspension, sous agitation, une enzyme ou un groupe d'enzymes possédant une grande aptitude à décomposer justement la ou les substances macromoléculaires présentes dans ladite suspension. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on choisit l'enzyme ou le groupe des enzymes parmi des enzymes telles que des lipases, des amylases, des cellulases et des protéases. 3. Procédé selon la revendication S ou 2, caractérisé par le fait que l'on ajoute les enzymes en une teneur de 0,001 à 5%, de préférence de 0,1 à 1% de la quantité de matière solide. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caracterise par le fait que la température de traitement est de 50C à 700C, de préférence de 20 0C à 600C. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la matière est une matière biologiquement dégradable telle que des eaux usées ou des boues d'epuration provenant de l'industrie de traitement de la cellulose et de l'amidon, de l'industrie de la brasserie, d'alimentation et des produits fourragères ou bien est une matière résiduaire contenant des restes de nourriture, des fèces et du papier. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la matière biologique est finement divisée et préalablement traitée, par exemplerétant dégradable par voie bio catalytique .