Brevet FR2464996A1 — publié le 19810320

La présente invention a trait au domaine des traitements biologiques dans le processus desquels un milieu est mis en contact avec des bactéries bu microorganismes en vue d'assurer diverses transformations de ce milieu. Elle concerne tout particulièrement un procédé permettant d'augmenter le rendement des processus biologiques, par la fixation sur un support de microorganismes non immobilisés. On sait que l'utilisation de divers supports, par exemple des oxydes ou mélange d'oxydes métalliques généralement poreux, permet de favoriser l'accrochage et le développement de microorganismes dans les processus biologiques. C'est le cas notamment des transformations biologiques par systèmes enzymatiques, de préférence sur des supports immobilisés, ou encore de tous autres procédés faisant intervenir des bactéries, levures ou autres microorganismes dans un milieu mobile en vue d'épuration et/ou clarification, comme par exemple dans les industries de la bière, du vin, des produits pharmaceutiques...etc. Parmi ces applications, l'une d'elles est particulièrement importante et concerne le traitement des eaux et tout spécialement l'epu- ration biologique des eaux par le procédé dit des boues activées où l'on provoque et maintient au sein d'un courant d'eau usée une masse homogène de flocons de matières mucilagineuses ou biomasse dans lesquelles vivent des microorganismes, des bactéries aérobies ou anaérobies, des protozoaires..., qui dégradent les matières organiques contenues dans les eaux usees et les transforment en les assimilant à la biomasse qui est apte à décanter quand elle se trouve dans un courant à vitesse faible. Il a maintenant été trouvé que lorsqu'on introduit dans une biomasse libre, comme par exemple un bassin d'activation de traitement aérobie ou un digesteur anaérobie pour les eaux usées, certains supports sous forme de poudre très fine, on obtient, entre autres avantages, une amélioration spectaculaire de l'efficacite des microorganismes et donc des installations de traitement. Selon le procédé de l'invention, on introduit dans la biomasse non fixée une argile cuite (communément désignée " chamotte ") sous forme de particules impalpables de diamètre moyen compris entre 20 et 200 microns et, plus avantageusement encore, dans la fourchette de 40 à 80 microns. Les quantités d'argile cuita à introduire sont fonction des paramètres caracteristiques du milieu comme par exemple, dans le cas des eaux usees, le type de pollution et la quantité de boues activées. Généralement, ces quantités sont de l'ordre de 2 à 50 kg/m3 d'appareillage et se trouvent le plus avantageusement comprises entre 5 et 20 kg/ 3 m. La chamotte ou argile cuite est un matériau très ancien (rentrant dans la catégorie plus générale des céramiques) obtenu par calcination de diverses argiles et traditionnellement utilisé pour ses proprié#tés réfractaires. Depuis quelques années cependant, de nouvelles voies d'utilisation ont été ouvertes grâce à la mise au point de granulats d'argiles cuites aptes à servir de supports en milieu chimique ou biologique. C'est ainsi que l'on a préconisé l'emploi d'argiles cuites, simples ou dopées par divers éléments métalliques ou encore de matériaux mixtes charbon-actif-chamotte, comme supports bactériens pour le traitement biologique des eaux (voir par exemple les brevets ou demandes de brevets français n076.03573, 78.22779, 79.15632 et 79.18554). Lorsqu'on utilise dans le cadre de l'invention une argile dopée, cette dernière peut être obtenue selon l'un quelconque des procédés connus. Par exemple, on peut ajouter le ou les éléments métalliques - tels que ceux énumérés dans les brevets précités - à une argile naturelle du type : illitique, kaolinique, halloysitique, montmorillonitique ou des mélanges de ces produits. L'addition peut se faire soit en milieu humide soit par voie sèche, la chamotte récupérée après cuisson vers 1200- 13000C étant ensuite broyée et tamisée aux fines granulométries mentionnées ci-dessus. L'utilisation d'une poudre fine de chamotte dans une biomasse procure de nombreux avantages parmi lesquels il faut citer, par exemple le cas du traitement des eaux : une forte augmentation de la concentration en microorganismes dans l'aérateur ou le digesteur, donc un accroissement de l'efficacité d'épuration ; une décantation plus facile du fait que les particules de chamotte sont englobées de gros flocs, ce qui rend plus aisée la séparation dans les clarificateurs ; un sèchage nettement amélioré, ce qui favorise le conditionnement ultérieur de boues. Dans le but d'illustrer l'intérêt et l'efficacité du procédé de l'invention, on décrira brièvement ci-dessous les résultats d'essais comparatifs effectués dans le domaine du traitement biologique des eaux. Exemple On a étudié l'influence de l'ajout de fines particules de chamotte sur le rendement d'épuration en fonction de la charge volumique introduite, dans un système comprenant deux ensembles classiques d'étude des boues activées et comprenant notamment un bac d'aération et un décanteur secondaire avec recyclage des boues dans le bac. Préalablement aux essais, on a ensemencé les deux ensembles ou circuits en faisant circuler pendant 2 jours en circuit fermé un mé lange d'eau potable et de boues activées. Ensuite, on a introduit petit à petit du substrat synthétique équilibré en azote et phosphore tout en eliminant progressivement les boues en excès. Après une semaine, le système étant stabilisé, on a procédé à l'introduction dans l'un des deux circuits d'une chamotte de type BIO GROG L (marque déposée), de dimensions, moyennes de particules : 50 à 80 microns, à raison de 5 grammes par litre de liquide à traiter. Après deux jours, on a effectué les mesures de pollution à l'entrée et à la sortie des deux circuits. Les résultats obtenus sont reproduits sur la courbe de la fi gure 1 annexée où l'abscisse indique la charge volumique en kg par jour 3 et par m alors que l'ordonnée correspond au rendement d'épuration en Z. La courbe (A) correspond aux essais effectués en présence de chamotte selon l'invention alors que la courbe (B) fait référence à l'essai témoin. Comme on peut le voir, les rendements d'épuration sont notable ment améliorés en présence de fines particules d'argile cuite et augmen tent de plus en plus en fonction de l'accroissement de la charge volu mique. La chamotte utilisée était du type kaolihique, non dopée et à forte porosité (40 Z) de composition suivante Al203 .. 54,3 SiO2 4193 Fe203 000 1,9 Ti02 ........ 1,4 alcalin 0,7 alcalino-terreux 0,1 Des essais effectués avec d'autres types de chamottes dopées ou non, ont donné des résultats sensiblement équivalents dans l-'accroissement du rendement d'épuration par comparaison avec des systèmes classiques de traitement d'eaux par boues activées. Par ailleurs, bien que décrit ci-dessus pour l'épuration d'eaux, le même processus est utilisable dans d'autres procédés biologiques où les microorganismes tels que bactéries ou levures sont mis en oeuvre sans immobilisation dans un milieu liquide, comme par exemple dans les industries des boissons : bières, vins.. et dans les industries phar maceutiques. REVENDICATIONS 1. Procédé pouratginenter le rendement des processus biologiques par fixation sur un support de microorganismes non immobilisés dans le-dit processus biologique, caractérisé en ce que l'on utilise comme support une-argile cuite (ou chamotte) sous forme de particules de diamètre moyen compris entre 20 et 200 microns. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé entre le diamètre des particules est compris entre 40 et 80 microns. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les quantités de chamotte introduites dans le milieu sont comprises entre 2 et 50 kg/m3 et de préférence 5 et 20 kg/m3. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la chamotte est choisie dans le groupe des chamottes kaoliniques classiques non dopées ou dans celui des argiles cuites à surface fortement electropositive telles que des chamottes dopées par des éléments chimiques très électropositifs ou encore dans celui des ma tériaux mixtes :chamottes-charbon actif. 5. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 à l'épuration biologique des eaux par boues activées et au traitement de tous liquides en contact avec des microorganismes non immobilisés sur supports.