Brevet FR2470094A1 — publié le 19810529

La présente invention concerne un procédé et une installation pour l'élimination, par des bactéries spécifiques fixées sur un matériau filtrant du fer présent àl'état réduit (Fe ) et dissous dans les eaux souterraines et parfois dans les eaux superficielles. La déferrisation biologique est un procédé bien connu; la possibilité d'utiliser une culture de bactéries spécifiques, dites "ferro-bactéries" pot catalyser par des enzymes ltoxydation conduisant à la déferrisation a déjà été décrite par U. Hasselbarth et D. Ludemann dans "Von Wasser" (1971) 38, p. 233-253 ; "Water Treatment and Examination"'(1973), 22, N 1, p. 62-77. Le brevet français publié sous le N 2.362. 793 décrit l'application d'untelprocédé à l'élimination des ions ferreux d'effluents acides, de min# par exemple : la culture bactérienne étant fixée sur un support en suspensiondans l'effluent à traiter, le fer Fe 2+ est oxydé par insufflation d'air en agitant; la culture bactérienne est ensuite séparée par décantation. Cependantce procédé n'est applicable qu'à des eaux de pH très acide, dans lesque les l'oxydation rapide du fer par voie chimique et la précipitation de sels basiques du fer ferrique Fe3+ sont impossibles. La déferrisation biologique des eaux naturelles, souterraines ou sup ficielles, dont le pH est variable et peut atteindre des valeurs supérieures à 7, 3 ne peut se produire que dans certaines conditions de potentiel d'oxyde réduction et de pH pour lesquelles il y a oxydation enzymatique des ions Fe2+ sans précipitation de sels basiques de fer ferrique Fe3+, c'est-à-dire sans qu'il se produise de déferrisation physico-chimique dont les performa ces sont beaucoup plus modestes que celles dela déferrisation biologique. Cependant ces conditions sont difficilement contrôlables dans une installation. Il a été trouvé, conformément à l'invention, que, pour rester dans les conditions dans lesquelles peut se produire une déferrisation biologique sans déferrisation physico-chimique, la quantité d'oxygène dissous dans l'eau à traiter devait être adaptée au pH de l'eau, dans le sens d'une dimi nution quand le pH augmente, pour se stabiliser à une valeur 7, 3. Le Tableau ci-après donne les valeurs maximales de la teneur en 2 dissous à l'arrivée de l'eau sur le filtre où est réali sée l'oxydation. Teneur maximale en O2 dissous pH à l'arrivée sur le filtre 7 7mg/l 7,1 2mg/l 3 7, 3 0, 1 mg/l En conséquence, une installation de déferrisation biologique doit être établie et menée en ce qui concerne l'oxygénation de l'eau à traiter, en fonction du pH de l'eau brute et compte tenu des considérations suivantes: Pour un pH supérieur à 7 il faut effectuer une aération très faible de l'eau brute, de façon à maintenir la teneur en oxygène dissous à une valeur inférieure à 2 mg/lpour un pH de 7, 1 ; à 0, 5 mg/l pour un pH de 7, 2 et à 0, 1 mg/l pour un pH supérieur ou égal à 7, 3.Pour obtenir ces teneurs limitées en oxygène dissous, on peut soit pratiquer une aération modérée de l'eau, soit introduire de l'oxygène-pur, soit introduire de l'eau oxygénée. Cependant il est difficile dlobtenirune répartition homogène d'une aussi faible quantité d'oxygène dans l'eau brute et de maintenir cette faible quantité en dessous de la teneur maximale préconisée. La présente invention permet de régler sans difficulté la quantité d'oxygène introduite dans l'eau à traiter en fonctiondupH, de la répartir uniformément et d'en contrôler facilement la valeur résiduelle. Conformément à l'invention, l'eau à traiter, préalablement oxygénée, et étant amenée à percoler à travers un lit de matériau filtrant support de "ferro-bactéries", l'oxygène est introduit dans l'eau à traiter par recyclage d'une partie de l'eau traitée préalablement amenée au voisinage de la saturation en oxygène, la quantité d'eau recyclée oxygénée étant fonction du pH de l'eau à traiter. L'invention peut être avantageusement mise en oeuvre de la façon suivante L'eau traitée est aérée de façon intensive l'amenant au voisinage de la saturation en oxygène à la sortie du filtre dans lequel s'est effectuée la déferrisation; cette eau oxygénée contient au moins 5 à 10 mg/l d'oxygène dissous : si l'eau brute aun pH > 7, 3, elle ne doit pas contenir à son entrée sur le filtre plus de 0, 1 mg/l d'oxygène dissous; on recycle alors au maximum 1 à 2 % du débit d'eau traitée oxygénée. Pour un pH compris entre 7 et 7, 3 la teneur souhaitable en oxygène peut varier entre 0, 1 et 7 mg/l.On peut considérer que la moyenne s'élevant à 0, 5 mg/l le plus souvent on recycle/5 à 10 % du débit d'eau traitée oxygénée, suivant l'efficacité de l'aération de cette eau. Si lepH de l'eau est inférieur à7, une aération intensive ne nuisant pas à la déferrisation biologique, onpeut recycler une quantité d'eau oxygénée plus importante, pouvant dépasser 50 % du débit d'eau traitée. L'invention peut avantageusement être réalisée au moyen d'une installation comportant un filtre rempli de matériau filtrant support de "ferro bactéries", ce matériau étant de préférence un matériau poreux de granulo métrie de 1, 5 à 3 mm, # à travers lequel percole l'eau à traiter; et une cham- bre d'aération de l'eau traitée à partir de laquelle est recyclée une fraction de l'eau traitée oxygénée, cette fraction étant déterminée et régulée en fonction du pH de l'eau brute de façon à ce que celle-ci contienne la quantité d'oxygène dissous tout juste nécessaire à la déferrisation biologique ,sans la dépasser. On a décrit ci-après, en référence àla figure unique du dessin annexé, et uniquement à titre d'exemple, une forme de réalisation d'une installation suivant l'invention. L'eau brute à déferriser est introduite par une tuyauterie 1 dans le filtre Z contenant du sable ou un matériau poreux non friable à base d'argile ou de laitier, sur lequel se développent les bactéries spécifiques assurant le traitement de l'eau, dans des conditions de pH et d'oxygénation bien définies. L'eau filtrée sort par une tuyauterie 3 quil'amène à une chambre d'aération intensive 4. L'eau traitée est reprise par une pompe S et envoyée àla consommation par une tuyatlterie 6 sur laquelle une tuyauterie 7 prélève une fraction du débit contrôlée par l'indicateur de débit 8 et réglée par une vanne 9 pour la recycler dans l'eau brute immédiatement avant son entrée dans le filtre 1. L'indicateur 8 et la vanne 9 permettent d'adapter le débit d'eau oxygénée, recyclée, au pH de l'eau brute. Ce débit est, dansl'exem ple décrit, asservi directement au pH et/ou à la teneur en oxygène dissous de l'eau brute ou de l'eau filtrée par un circuit de régulation 10. EXEMPLE On a traité suivant l'invention une eau souterraine de pH 7, 15 conte nant 0,7 à 1 mg/l d'ions Fe2+ , par percolation à une vitesse de 60 m /m/h à travers du sable de 2, 05 mm de taille effective. Avec un recyclage d'eau traitée et aérée de 7 %, suivant l'invention, assurant une teneur en oxygène dissous de 0, 5 mgll en moyenne à l'entrée du filtre, l'eau filtrée est normalement exempte de fer et le poids de fer retenu par unité de surface filtrante est de 2. 720 g Fe/m, entre deux lavages. REVENDICATIONS 1) Procédé pour l'élimination, par voie biologique, du fer ferreux présent dans les eaux souterraines ou de surface, dans lequel l'eau à traiter est partiellement oxygénée et amenée àpasser à travers un lit de matériau filtrant support de bactéries autotrophes spécifiques, caractérisé en ce qu'il consiste à réguler la quantité d'oxygène dissous dans l'eau à traiter en fonction du pH de l'eau à traiter, dans le sens d'une diminution de cette quantité quand le pH augmente. 2) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité d'oxygène dissous s'établit à une valeur Z 0, 1 mg/llorsque le pH de lteau à traiter est 7, 3 3) Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce quel'introduction dans l'eau à traiter de la quantitévou lue d'oxygène est réalisée par prelèvement d'une partie déterminée en fonction du pH de l'eau à traiter, de l'eau traitée préalablement amenée à saturation en oxygène. 4) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, pour une eau à traiter de pH supérieur ou égal à7, 3 , le débit d'eau recyclée saturée en oxygène représente au maximum 1 à 2 % du débit d'eau traitée. 5) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, pour une eau à traiter de pH compris entre 7 et 7, 3, le débit d'eau recyclée saturée en oxygène représente au maximum 5à 10 % du débitd'eautraitée. 6) Installation pour mettre en oeuvre le procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un filtre rempli de matériau poreux support de ferro-bactéries à travers lequel percole l'eau à traiter, une chambre d'aération dans laquelle l'eau traitée sortant du filtre est saturée en oxygène et, à l'entrée du filtre de cette eau traitée oxygénée, une conduite de recyclage munie de moyens de réglage du débit de l'eau recyclée en fonction du pHde l'eau entrant sur le filtre. 7) Installation pour mettre en oeuvre le procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte une régulation automatique du débit de l'eau recyclée, enfonction du pH et/ou de la teneur en oxygène dissous de l'eau entrant sur le filtre ou de l'eau sortant du filtre.