Brevet FR2490623A1 — publié le 19820326

La présente invention concerne un procédé de traitement de l'eau dans les systèmes d'aquaculture en circuit fermé, utilisant de l'eau douce ou de l'eau de mer. Il est bien connu, pour éviter le renouvellement trop fréquent de l'eau des bassins d'aquaculture,de recycler cette eau partiellement ou en totalité après traitement. L'eau traitée doit avoir des caractéristiques analytiques très précises, en particulier en ce qui concerne les paramètres suivants : la température,le pH, l'oxygène dissous, le bilan azoté. On sait en effet que la croissance de la faune aquatique, des poissons en particulier, dépend de la température de l'eau, la température idéale variant suivant les espèces entre 10 et 400C ; qu'il est nécessaire de maintenir dans l'eau une teneur en oxygène dissous variable également suivant le type d'élevage, et qu'il faut respecter un certain domaine de pH, variant de 5 à 9 pour éviter un empoisonnement des espèces cultivées.En ce qui concerne le bilan azoté, le seuil de tolérance maximal en ammoniaque, variable suivant les espèces et variant avec le pH de l'eau, est par exemple pour les salmonidés de 0, OS mg/l de NH4+ i pH 8, 5 ; une autre caractéristique considérée est la concentration léthale pour 50 N0 des effectifs en 96 heures " LC 50 96 h ", qui doit etre d'environ 0, 2 mg N-N02/l pour les salmonidés. Par contre, pour cette meme espèce, le seuil de toxicité des nitrates est très élevé, supérieur à 200 mg/l. Les procédés généralement utilisés pour traiter l'eau dans les systèmes d'aquaculture en circuit fermé consistent à décanter les matières en suspension, à les filtrer et à oxygéner l'eau par l'introduction de bulles d'air avant de la recycler. Ces procédés nécessitent des installations complexes encombrantes et coûteuses. Un apport d'eau propre supplémentaire est souvent nécessaire, de 5 à 20 % en volume du circuit de recyclage. D'autres procédés utilisent un filtre biologique permettant une bonne élimination des matières organiques et azotées, ce filtre étant disposé directement dans le bassin d'élevage : il y a alors risque de pollution de l'eau du bassin par les métabolites des bactéries ou inversement, une inhibition des bactéries par les rejets despoissons. De plus, les interventions nécessaires sur le filtre, par exemple le lavage, sont rendues difficiles en présence de l'élevage. Le procédé suivant l'invention pallie ces inconvénients : il permet en une seule étape, avec un encombrement minimum, mais en dehors du bassin d'élevage, d'obtenir une eau suffisamment épurée, sans nécessiter d'apport d'eau propre, ou du moins en quantité très réduite, Le procédé suivant l'invention consiste à faire passer l'eau du bassin d'aquaculture avant de la recycler dans ce bassin, à travers une couche filtrante de matériau solide dans laquelle est injecté un gaz contenant de l'oxygène, de façon à réaliser en une seule étape, une élimination de la pollution azotée, une oxygénation compensant la consommation d'oxygène et, si nécessaire, une élimination des déchets solides par filtration, les débits respectifs de gaz contenant de oxygène et d'eau à traiter à travers la couche de matériau solide étant tels que le pH de l'eau est maintenu entre 5 et 9. La couche filtrante de matériau solide est constituée par un matériau poreux ou non de granulométrie comprise entre 0, 1 et 10 mm, par exemple du sable, de l'argile expansée, de la pierre ponce, de l'anthracite, du charbon actif, etc... De préférence on utilise un matériau neutralisantcalcaire, neutralite par exemple-. Ce matériau a pour fonctions d'éliminer les déchets solides" par filtration, de fixer les colonies bactériennes nécessaires à la nitrification et enfin constitue une masse de contact favorisant l'oxygénation de l'eau à traiter. On a constaté qu'une nitrification de 40 à 95 % de l'ammoniaque présent dans l'eau à traiter est suffisante pour obtenir une concentration résiduelle en NH4 inférieure à 0,005 mg/l, ces conditions de nitrification peu sévères ne nuisant pas à la filtration ni à l'aération de l'eau. On peut ainsi opérer en présence diun maximum d'oxygène dissous ce qui favorise l'efficacité de l'aération; on peut également opérer à des vitesses de filtration importantes de 10 à 40 m/h. Les débits respectifs d'air et d'eau sont fonction du taux de recyclage appliqué à l'eau du système d'aquaculture et des caractéristiques de 11 élevage, volume du bassin, charge en poissons, etc... Le choix du rapport air/eau permet de contrôler le pH et la teneur en C02 dissous : en effet le processus de nitrification qui se produit a pour conséquence sec,on- daire de faire baisser le pH du milieu et d'augmenter la quantité de C02 dans l'eau traitée. Si le pH devient inférieur à 5, la nitrification est tota lement inhibée.Le débit de gaz contenant de l'oxygène injecté dans la couche de matériau filtrant est tel qu'il permet un strippage du gaz carbonique et donc le maintien du pH de l'eau traitée dans les limites choisies en fonction des caractéristiques de l'élevage, soit entre 5 et 9. Cependant les bactéries nitrifiantes consommant des carbonates, il est nécessaire de rétablir l'équilibre calco-carbonique par utilisation d'un matériau contenant des carbonates, un matériau neutralisant calcaire, neutralite par exemple. Au fur et à mesure de la consommation des carbonates, on renouvelle le matériau neutralisant, avec une fréquence dépendant de la charge de l'élevage. L'invention s'applique particulièrement bien aux impératifs de l'aquaculture: en effet l'unité d'épuration suivant l'invention est capable d'accepter des variations importantes de la pollution azotée dans l'eau à traiter : comme dans un bassin d'élevage la quantité d'ammoniaque produite varie de 1 à 10 au cours d'une journée selon le cycle d'approvisionnement des poissons, il est indispensable de maintenir la concentration en ammoniaque à un taux acceptable en toute circonstance. D'autre part un autre avantage que procure l'invention est que le matériau peut être lavé périodiquement de façon à éliminer les matières en suspension ( fèces, etc.. . ) ainsi que l'excès des bactéries synthétisées au cours du processus bactérien, retenues par la couche de matériau filtrant, et ceci sans nuire à la qualité de l'eau recyclée. Le procédé suivant l'invention permet d'accrqnre de 3 à 5 fois la charge habituelle des bassins d'élevage, toutes choses égales par ailleurs. L'exemple ci-dessous montre bien les résultats que permet d'atteindre l'invention et, ainsi, l'intéret qu'elle présente. On a réalisé suivant l'invention le traitement de l'eau d'un système d'élevage de Tilapia en circuit fermé dans une installation du CTGREF ( Centre Technique du Génie Rural des Eaux et Forets ) à Montpellier avec la participation de L'INFRA ( Institut National de Recherches Agronomiques ). Cet élevage contenait 20 kg de poissons dans un volume d'eau de 1, 6 m3 ; l'apport de nourriture était de 200 g/j soit 1 % du poids total ; la température de l'eau était de 15 à 200C ; le pH de 7, 1 en moyenne. On a disposé deux filtres de hauteur 1, 5 m dans lesquels on a fait passer, toutes les heures, l'eau du système d'aquaculture avant recyclage à une vitesse de 25 à 35 m/h. La couche filtrante contenue dans les filtres était constituée par de la neutralite, matériau contenant des carbonates. On a injecté dans les filtres un débit d'air tel que le rapport air/eau était de 0, 3 à 0, 8. Les résultats en qualité d'eau sont consignés dans le tableau ci dessous NH4 (mg/l) N02 (mg/1) N03 (mg/l) 02 dissous ( mg/l) pH avant traitement après traitement O, 5 O, i 0, 15 0, 02 5 7, 2 1,4 9,5 7,1 7, 2 En augmentant artificiellement la charge en poissons jusqu'à 80 kg, on a obtenu des résultats équivalents. Par contre, en remplaçant la neutralite par un matériau ne contenant pas de carbonates on a dû effectuer un apport d'eau d'environ 80 à 100 1/jour, soit 5 % du volume total/jour. REVENDICATIONS 1 - Procédé de traitement de l'eau dans les systèmes d'aquaculture en circuit fermé, caractérisé en ce qu'il consiste à faire passer l'eau à travers une couche filtrante de matériau solide dans laquelle est injecté un gaz contenant de l'oxygène, de façon à réaliser en une seule étape, une élimination de la pollution azotée, une oxygénation compensant la consommation d'oxygène et, si nécessaire, une élimination des déchets solides par filtration, les débits respectifs de gaz contenant de l'oxygène et d'eau à traiter à travers la couche de matériau solide étant tels que le pH de l'eau est maintenu entre 5 et 9. 2 - Procédé suivant la revendication (1) caractérisé en ce que le pH de l'eau est maintenu entre 5 et9 par strippage du gaz carbonique formé au cours de la nitrification. 3 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la couche filtrante de matériau solide à travers laquelle passe l'eau à traiter est constituée par un matériau contenant des carbonates. 4 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le matériau solide constituant la couche filtrante a une granulométrie de 0, 1 à 10 mm. 5 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le matériau solide contenant des carbonates est renouvelé périodiquement.