Brevet FR2472540A1 — publié le 19810703

DESCRIPTION SECTEUR ET TECHNIQUE DE L'INVENTION La présente invention concerne l'épuration biologique des effluents chargés de matières organiquesbiodé- gradables Les effluents auxquels peut étre appliqué ce traitement peuvent contenir des charges très différentes en matière organique Les effluents redevables du traitement peuvent être des effluents faiblement chargés en matière organique, provenant par exemple d'un réseau d'assainissement public de type séparatif Ou ce peut entre des effluents à forte charge en matière orgnaique provenant par exemple de l'industrie, chaque fois qu'un processus de fabrication conduit à polluer de l'eau avec de fortes charges organiques ; ou encore provenant d'élevages (Exemple : porcheries) UN DES RESULTATS QUE L'INVENTION VISE A OBTENIR Dans le système que nous préconisons, la voie qui est utilisée pour l'épuration est principalement la voie anaérobie, puisque le but que l'on se fixe est une chute de 93 % de la D303 par voie anaérobie La dégradation anaérobie par définition ne demande pas d'oxygène ; par rapport à la voie aérobie qui est généralement utilisée on réalise soit des économies d'énergie (en évitant l'insufflation mécanique d'air dans le milieu) ou des économies de surface (cas du lagunage simple) Un des résultats que l'invention vise à obtenir c'est, dans un temps donné, çi'accroitre grâce à un catalyseur biologique le rendement de la dégradation anaérobie de la matière organique Cette augmentation de rendement dans un temps donné permet d'avoir des installations d'épuration plus petites ce qui tend à accrottre l'intérat de cette voie économe en énergie MOYENS MIS EN OEUVRE L'épuration de l'effluent est obtenue par la dXgra- dation biologique de la matière organique biodégradable qui pollue l'effluent Les installations sont prévues pour que la dégradation soit obtenue à 93 % par la voie anaérobie ; le complément d'épuration éventuellement indispensable étant obtenu par voie aérobie (ces pourcentages concernent la DB05 ) Le phénomène de catalyse des réactions de dégradation anaérobie est obtenu par un catalyseur biologique constitué par la population mixte de champignons et de bactéries qui est composé de Trichoderma reesei Mucor rouxii Spo rot ri chum pulverulentum Zooglea ramigera Bacillus subtilis Bacillus licheniformis Pseudomonas fluorescens Enterobacter cloacae Streptococcus faecalis Cellulomonas cellasea Cellulomonas flavigena Bacillus psychrosaccharolyticus Réscherichia coli N L 30 Cette population catalyse la première phase des réactions biochimiques de dégradation anaérobie, les phases suivantes sont réalisées par des bactéries anaé gobies qui sont naturellement présentes dans le milieu L'installation est conçue de façon à réaliser en continu la culture de cette population de microorganismes permettant ainsi l'ensemencement continu de effluent à traiter L'ajustement des proportions de chaque catégories de microorgnaismes de la population se fait automatiquementen fonction des conditions du milieu L'application est légèrement différente pour les effluents à faible charge et pour ceux à forte charge c'est pour cela que nous étudierons ces deux cas séparément Cas des effluents à faible charge Ces effluents peuvent être des effluents urbains avec par exemple une D303 de l'ordre de 360 mg/l On réalise tout d'abord les opérations classiques de prétraitement : dégrillage, éventuellementdéshuilage, ddsablage Puis l'effluent est introduit dans un décanteur primaire 4 Le but de cette décantation est de séparer effluent en deux phases : le liquide décanté et les boues primaires.Ce sont ces boues qui sont servir de substrat à la culture mixte Le liquide décanté est envoyé par la canalisation 5 dans le bassin anaérobie 20 La canalisation 5 débouche en 6 à la moitié de la profondeur du bassin anaérobie Les boues primaires sont envoyées dans la fosse de culture des microorganismes 14 Dans cette fosse on favorise le développement des microorganismes - Les parois de la fosse sont isolées - Toutes les 30 minutes on introduit à la partie sufirieure de la fosse sous le liquide une certaine quantité de boues primaires en principe 1/48e de la quantité disponible chaque jour Avant cette introduction on aura au préalable extrait du fond de cette fosse de culture la même quantité de boues enrichie de microorganismes. Ce produit est envoyé par la canalisation 17 dans le bassin anaérobie, la canalisation 17 débouche en 19 au 3/4 de la profondeur du liquide à partir de la surface - Périodiquement la fosse de culture est agitée lentement au moyen deun agitateur - Cette fosse de culture est initialement ense menacée avec une culture de la population définie précédemment. On introduira las quantités de substrat optimum pour l'établissement progressif de la culture par la manoeuvre des vannes 11 et 18. Périodiquement on recherchera si chaque catégorie de- microorganismes de la culture initiale est toujours présente dans la fosse, Si pour quelque raison que ce soit une ou plusieurs populations avaient disparu, soit on refait l'ensemencement initial ou soit on introduit une culture pure de la ou des populations disparues Le bassin anaérobie - Sa caractéristique principale est que doivent pouvoir s'y réaliser des dégradations anaérobies dans de bonnes conditions pour cela sa profondeur moyenne sera de 7 mètres environ.En cas de difficultés de construction dues au terrain on pourra se contenter d'une profondeur de 5 mètres environ - Le volume du bassin est déterminé par le temps de rétention moyen de l'effluent - Ce temps moyen de rétention sera déterminé par un test de laboratoire étant entendu que l'on aura fixé au préalable le taux de diminution de la DBO3 auquel on souhaite parvenir. Ce taux pourra être fixé au maximum à 95 %. Dans le bassin anaérobie l'effluent se séparera en différentes phases qui auront des temps de rétention différents. En particulier les boues digérées fortement minéralisées tomberont au fond du bassin d'où elles seront extraites périodiquement par pompage ; leur volume est faible - Pour ce type d'effluent les volumes à l'entrée sont généralement variables selon les heures de la journée, pour assurer un bon fonctionnement des appareils réalisant éventuellement un complément d'épuration pour réaliser également une bonne dilution des rejets dans le milieu naturel il est intéressant de réguler la sortie du bassin anaérobie et de lui faire assurer un rôle de tampon la hauteur de liquide évoluera donc entre un niveau minimum 21 et un niveau maximum 22 Fonctionnement bactériologique du bassin anaérobie - Les réactions de dégradations anaérobies passent par plusieurs stades - Les populations de'microorganismes avec lesquels est ensemencé l'effluent ont été sélectionnées pour la réalisation rapide du premier stade des réactions - Les autres stades des réactions anaérobies sont réalisés par des populations de microorganismes qui existent à l'état naturel dans les effluents, on ne pratiquera donc aucun ensemencement de ce type - Nous avons vu qu'économiquement on peut éliminer 95 % de la DBO3 par la voie anaérobie - Si l'effluent sortant du bassin anaérobie ne répond pas aux normes exigées pour le rejet dans le milieu naturel on effectuera alors un traitement complémentaire par la voie aérobie classique ; soit par décantation puis lagunage et rejet, où aération forcée puis décantation et rejet. Dans les 2 cas les boues provenant des décantations seront recyclées dans le bassin anaérobie Cas des effluents à forte charge - Dans ce cas l'effluent à épurer est introduit dans une fosse de régulation 34 .Le but de cette fosse de régulation est de permettre une alimentation aussi régulière que possible de la fosse de culture 48 des microorganismes. Pour cela la fosse de régulation est munie - d'un agitateur 36 de façon à bien homogénéiser le contenu de cette fosse avant chaque introduction dans la fosse de culture 48 - d'un contrôle de niveau constitué par un flotteur 37 - d'un dispositif 38 de régulation du volume de sortie. En fonction de la hauteur du liquide dans la fosse de régulation ce dispositif détermine un temps de fonctionnement déterminé de la pompe volumétrique 40 qui réalise le transfert d'effluent de cette fosse à la fosse de culture.Le but recherché est d'alimenter chaque demi-heure la fosse de culture le plus régulièrement possible en étalant dans le temps les variations de charge - La fosse de culture des microorganismes fonctionne de la même façon que pour les effluents à faible charge - De même le bassin anaérobie fonctionne aussi de la même façon sauf que - La totalité de l'effluent y est déversée par la conduite 53 en un point 54 situé au 3/4 de la profondeur du bassin à partir de la surface - Les volumes d'effluent admis étant réguléq à l'entrée le dispositif d'évacuation de l'effluent épuré est une simple prise de surface - L'épuration complémentaire éventuellement néces- saire est basée sur le même principe que pour les effluents à faible charge Enoncé des figures Figure 1 La figure 1 planche 1 est le schéma général de traitement pour les effluents à faible charge Figure 2 La figure 2 planche 2 montre la disposition des canalisations d'arrivée et de départ du bassin anaérobie pour les effluents à faible charge Figure 3 La figure 3 planche 3 est le schéma général de traitement pour les effluents à forte charge Figure 4 La figure 4 planche 4 montre la disposition des canalisations d'arrivée et de départ du bassin anaérobie pour les effluents à forte charge Figure 5 La figure 3 planche 5 est le schéma du dispositif de contrôle de niveau de la fosse de régulation 34 Figure 6 La figure 6 planche 5 est un schéma des contacts électriques de ce même dispositif DESCRIPTION GENERALE Ensemble de traitement des effluents à faible charge figures 1 et 2 - L'effluent arrive par la canalisation 1 il est introduit dans le dégrilleur 2 puis par la canalisation 3 il est introduit dans le décanteur primaire 4 - Le liquide décanté est conduit par la canalisation 5 dans le bassin anaérobie 20 où il est rejeté en 6 à mi-hauteur du bassin - Les boues primaires sont extraites du fond du décanteur 4 par la canalisation 7 le transfert se fait avec la pompe 8 dans la fosse de culture 14 les boues y sont introduites par la canalisation 9 qui débouche en 10 à la partie supérieure de la fosse, la fosse est brassée par des pales 13 entraidées par un moteur 12. Le produit de la fosse est extrait par le fond à l'aide de la canalisation 15 le transfert se fait à l'aide de la pompe puis de la canalisation 17 qui débouche en 19 au 3/4 de la hauteur du bassin à partir du sommet.Les vannes 11 et 18 peuvent servir de by-pass - Le bassin anaérobie 20 soit son niveau varier entre un niveau minimum 21 et un niveau maximum 22 la sortie est régulée par un dispositif 23. Une colonne sèche 32 permet le pompage des boues au fond du bassin. L'effluent sort par la canalisation 24 il passe dans un décanteur secondaire 25 les boues sont recyclées par une pompe 26 dans le bassin anaérobie où elles y sont conduites par une canalisation 27 qui débouche en 28 au 1/4 supérieur du bassin.L'effluent décanté est conduit par une canalisation 29 dans des lagunes 30 dioù il sort par 31 pour être rejeté dans le milieu naturel Ensemble de traitement des effluents à forte charge figures 3. 4, 5, 6 - L'effluent est amené par la conduite 33 il est introduit dans la fosse de régulation 34. L'effluent est homogénéisé par des pales 36 entrainées par un moteur 35, un flotteur lesté 37 transmet ses informations à un dispositif de commande 38 celui-ci (figure 5) est constitué par un cable de liaison 69 qui est tendu par un contre poids 70 le cable 69 est solidaire d'un aimant 71 qui peut se déplacer horizontalement guidé par une tige 72. Entre les pôles de l'aimant se trouve un tube de verre horizontal 73 dont la longueur est égale à la hauteur de la fosse de régulation. Dans son mouvement l'aimant 71 entraîne une bille d'acier 74. Cette bille d'acier établit un contact électrique sur des sections successives de circuit. Chaque section est constituée par 2 barettes en laiton 75 et 76 isolées à chaque extrémité par des isolants 77. Chaque barette est reliée à un fil conducteur 78. Chaque section commande par l'intermédiaire de relais un temps déterminé de fonctionnement de la pompe volumétrique 40 - L'effluent est extrait- du fond de la fosse 34 par la conduite 39 le transfert se fait par la pompe 40 la canalisation 41 qui débouche en 42 dans la fosse de culture 48. Le contenu de la fosse est agité périodiquement par des pales 47 entraînées par un moteur 46. Le produit est extrait du fond de la fosse 48 par la canalisation 31 le transfert se fait par la pompe 52, la canalisation 53 qui débouche en 54 au 3/4 de la hauteur du bassin anaérobie 55 à partir du sommet. Le niveau 56 de ce bassin est pratiquement constant. Les vannes 43 et 44 permettent si nécessaire d'envoyer l'effluent directement dans le by-pass 45 - L'effluent sort du bassin anaérobie 55 par une prise de surface 57 il est conduit par une canalisation 58 dans un décanteur 59. Les boues y sont extraites par une canalisation 60 et recyclées à l'aide de la pompe 61, dans le bassin anaérobie ; elles y sont introduites par la canalisation 62 qui débouche en 63 au 1/4 de la hauteur à partir du sommet. Le liquide décanté est introduit par la canalisation 64 dans des lagunes 65 d'où il est rejeté par la canalisation 66 dans le milieu naturel. IREVENDICATIONS 1t) Système biologique d'épuration des effluents chargés de matières organiques utilisant principalement la voie anaérobie caractérisé par l'ensemencement en continu de tout ou partie de l'effluent par une population mixte de champignons et de bactéries réalisant une catalyse biologique des réactions de dégradations anaérobies. Composition de la population Trichoderma reesei Mucor rouxii Sporotrichum pulverulentum Zooglea ramigera Bacillus subtilis Bacillus licheniformis Pseudomonas fluorescens Enterobacter cloacae Streptococcus faecalis Cellulomonas cellasea Cellulomonas flavigena Bacillus psychrosaccharolyticus Heseherichia coli M L 30 2~) Système biologique d'épuration des effluents chargés de matières organiques caractérisé par le fait que dans le cas d'effluents faiblement chargés en matières organiques l'effluent est décanté et la partie la plus riche en matières organiques (les boues) sert de substrat à la culture mixte énumérée à la revendication 1, le produit de cette culture servant à l'ensemencement du bassin anaérobie au moins une fois par heure 3') Système biologique d'épuration des effluents chargés de matières organiques caractérisé par le fait que dans le cas d'effluents fortement chargés en matières organiques la totalité de l'effluent sert de substrat pour la culture mixte énumérée à la revendicntion 1, le produit de cette culture servant à ltensemencement au aumoins une fois par heure du bassin anaérobie 40) Système biologique d'épuration des effluents chargés de matières organiques caractérisé par le fait que dans le cas d'effluents à forte charge de matières organiques la fosse de régulation est équipée d'un système de vidange qui permet d'alimenter le plus régulièrement possible la fosse de culture des mioroorganismes énumérés à la revendication 1. Ce système comprend un cent r3 le de niveau ; en fonction de la hauteur du liquide le dispositif sélectionne le temps de fonctionnement de la pompe volume trique qui alimente la fosse de culture 50) Système biologique d'épuration des effluents chargés de matières organiques caractérisé par le fait que dans le cas d'un effluent à faible charge en matières organiques l'effluent subit une décantation et que la partie décantée est introduite directement dans le bassin anaérobie à mi-hauteur de celui-ci et que les boues après s'être chargées des microorganismes énumérés à la revendi catien i sont introduites immédiatement en dessous de l'arrivée de la partie décantée au 3/4 de la hauteur du bassin à partir du sommet