Brevet FR2565223A1 — publié le 19851206

La présente Invention concerne un nouveau type de materiau permettant la fixation d'une culture biologique et divers procédés de mise en oeuvre de ce materiau Les procédés de traitement des eaux à l'aide de cultures fixées procurent de nombreux avantages en permettant la réduction des volumes de traitement et des dépenses d'entretien en même temps qu'une amélioration de la fiabilité . Ils présentent aussi des inconvénients variables suivant les types d'installation. Les techniques les plus récentes font appel aux lits bacteriens immergés à support granulaire ou plastique. Les supports granulaires occasionnent des colmatages relativement rapides et donc une nécéssité de mises en oeuvre fréquentes de systèmes décolmatants . En outre f la distribution d'oxygène aux microorganismes reste difficile Les supports plastiques nécessitent des traitements particuliers pour permettre l'accrochage bacterien et leur coût est élevé Ces contraintes font que les lits bacteriens à ruissellement sont encore les plus installés La technique que nous proposons permet de réduire les investissements en génie civil -et électromécanique , de séduire les frais et les contraintes d'entretien , de garantir un bon niveau de traitement avec une grande fiabilité Le support au développement bacterien est constitué d'au moins un panneau de surface plane ou non, composé Soft de fibres minérales ou organiques en faible épaisseur soustendues par un grillage en materiau inoxydable et imputrescible Soit sous forme de tissus ou voile en fibres synthétiques ou naturelles .Ce type de support ayant déja été évoqué pour des filtres à ruissellement, donc sans possibilité de confusion avec le système proposé , dans le brevet n0 2 269 498 Ces materiaux peuvent s'ensemencer très rapidement par mise en contact avec un fluide chargé en éléments nutritifs et oxygène D'une façon générale , on peut assembler plusieurs panneaux parallelement avec un espacement pouvant varier de un à plusieurs centimètres , de manière à constituer un volume support qui sera donc très leger , présentera une surface spécifique élevée et permettra une circulation facilitée d'air ou d'un autre vecteur d'oxygène Ces panneaux peuvent également être collés , soudés ,cousus tissés ou fixes dans le but de créer un réseau tridimensionnel et d'augmenter ainsi la surface spécifique du support et sa tenue L'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit , en référence aux dessins schématiques annéxés représentant, à titre d'exemples non limitatifs la configuration du support et divers procédés de mise en oeuvre La figure n0 1 représente une partie du materiau support tel qu'il peut se présenter ; cette partie est constituée de panneaux de voiles de matiere imputrescible dont les mailles sont de l'ordre du millimetre et l'espacement d'environ 2,5cm La culture épuratrice se fixe sur ce voile dont la perméabilité permet une diffusion et donc une répartition sur la totalitéde l'épaisseur de la zooglée des éléments nutritifs La figure n02 représente une partie du materiau support composé d'une épaisseur relativement faible , de l'ordre du centimetre , d'un panneau de fibres non tissées (1) armé par un grillage imputrescible (2) permettant la mise en oeuvre de surfaces importa-n tes La figure n03 représente une configuration du support dans l'un quelconque des materiaux évoqués dans les figures n01 et n02 caracterisée par l'ajout de cloisons transversales (3) permettant une meilleure rigidité de l'ensemble et un accroissement sensible de' la surface de culture La figure n04 propose à titre d'exemple de mise en oeuvre un réacteur biologique composé d'une cuve de section rectangulaire (4) comportant une forme de pente sur le fond (5) Un système d'oxygénation de l'influent qui peut être réalisé par un ventilateur ou un surpresseur (6) canalisant l'air dans des buses de dispersion en fines bulles t7) .L'influent remonte au travers du materiau support (8) à une vitesse de l'ordre de un metre par heure puis est repris par une goulotte perphérique (9) La figure n05 montre un exemple de traitement comportant en plus de l'étage biologique semblable à celui de la figure n0 4 une zone de décantation (10) combinée dans le même ouvrage .Les bassins combines , s'ils posent des problèmes de recirculation en boues activées , deviennent tout a fait fiables sur ce procédé à culture fixée L'aération est , dans cet example , réalisé par un procédé à dépression La figure n06 indique un autre forme possible de combinaison , où une décantation primaire (11) est proposé en amont de l'étage biologique et compose donc un ensemble complet et compact de traitement ta figure n 7 représente l'instailation du support (8) dans une cuve cylindrique .L'influent est dirigé dans une zone de décantation primaire (12) où il se sépare de ses éléments les plus lourds , puis , apres aération par un diffuseur d'air rotatif Les figures n S et 9 précisent le mode de construction du distributeur de bulles rotatif . Une bague d'étanchéité (15) permet la rotation des bras (16) dont la conformation autorise un mélange air-eau à contre courant .Les bulles (17) 7 ) se heurtent en effet aux turbulences (18) créées par la rotation des bras Les figures n0 10 et 11 précisent la structure du cone de séparation des bulles .Des ailettes inclinées (19) permettent l'agglomération et la déviation des bulles du circuit de l'etfluent (20) . La vitesse de passage du liquide entre les ailettes Interdit aux boues de redescendre et celles ci sont collectées dans une zone centrale de récupération (21) avant d'être extraites par éjection hydrostatique en(22) La figure n0 12 représente une version flottante de l'ou- vrage.Le procédé est semblable à celui représenté sur la figure n0 5 excepté que la cuve de traitement ne présente pas de fond , que es flotteurs (23) lui ont été fixés qu'un système de reprise des houes décantées et un.système d'évacuation de l'effluent Par air lift (24) et (25) ont été ajoutés La figure n 13 est une coupe du pllote qui nous a permis de déterminer l'efficacité du procédé . L'influent entre par la canalisation (26) puis est séré par le bulleur (27) et passe sur le support t28) puis en zone de décantation (29) pour s'évacuer en surverse (30), les boues en exces sont extraites par la canalisation (31) Le support a été réalisé par 7 tubes de tissus de meule de un millimètre espacés de 2,5 centimetres , dune hauteur de 2,6 metres et disposés concentriquement comme indiqué en (32) sur la coupe AA Lafigure n 14 représente un dispositif d'aération d'eten- dues d'eau utilisable en combinaison avec le support défini Une pompe immergée (33) alimente un hydroéjecteur (3;) , cet ensemble est fixé à un flotteur .Ce dispositif , automobile permet une aération de grandes étendues à une profondeur fixée Des essais ont pu être réalisés sur une installation pilote dimensionnée pour un équivalence de 5 habitants , soit selon les normes admises , un débit Journalier de 750 litres un débit moyen de 31,25 litres heure , un débit de pointe de 94 litres / heure . Le support est constitué de 7 tubes de tissus Lmputrescible de maille lmm , concentriques , espacés de 2,5 cm et tendus entre deux griiles . Une zone de vétanta- tion secondaire permet une vitesse or passage de l'étfluent de 0,8mètres/heure en pointe .L'ensemble étant compris dans un tube de diametre 400 mn et de 3,10 m de hauteur tel que décrit sur la figure n 13 Apres ensemensement au support par immersion 2@ heures dans une liqueur activée , le pilote est allimenté en eau décantée primaire dont la DB05 varie entre 215 et 310 mg/1 . L'efflent traite ootenu avait une charge en CBO5 comprise entre 28 et 47 mg / I avec une moyenne Je 33mg / 1 Les systèmes de mise en oeuvre envisagés sont les suivants - Installations de traitement d'eux résiduaires urbaines et lndustrielles @ Mise en oeuvre d'un étage biologique de traitement : L'effluent a.pres avoir été débarrassé des éléments grossiers qu'il pouvait transporter , peut être ou non , décanté physi- quement ou chimiquement ou tamisé ou filtré . Il est dirige ensuLte dans la cuve ou il immerge le support .Dans le cas d'un traitement aérobie f loxygène l'oxygène nécessaire au développement bacterien est fourni par l'apport d'un gaz contenant de 1 oxygène ou de produits liberant de l'oxygène dans l'effluent en traitement . Lautocurage du support se réalisant grace aux turbulences crées par l'oxygénation ou par régulation du débit traversier .L'excès de boues résultant de la dégradation de la pollution sera entrainé , soit par décantation soit par flottation , vers un ouvrage de séparation qui pourra etre combiné à ouvrage précedent ou séparé . L ' effluent traité sera évacué ou en partie recyclé * Accroissement des possibilités de traitement d'une installation existante Ce support peut être introduit dans des traitements biologiques existants et contribuer ainsi à la diminution de la charge massique d'un système de traitement .La fixation de la culture permet , en outre , de réduire le dimensionnement des ouvrages de décantation secondaire * Accroissement de l'efficacité d'un lagunage et réduction de la pollution d'étendues d'eau Le faible poids du support permet d'envisager une installation flottante qui autorisera la transformation de la pollution dissoute en boues décantables et recuperables . Dans le'"cas d'un lagunage , L'ouvrage simplifié , installé entre une lagune primaire et une lagune secondaire , permettra la mise en oeuvre d'ouvrages performants à faible cout * Si l'on utilise ce support sans oxygénation , un développement bacterien anaérobie s'installera sur lequel la distrl- but ion de l'effluent sera aisée . Ce système peut donc être utilisé à la dénitrification par simple installation en anaérobiose en queue de traitement - Ouvrages de génie biologique : Tout procédé nécessitant l'intervention d'une activité microbiologique fixée peut utiliser ce support REVENDICATIONS 1) Support de culture biologique immergée dans un liquide à traiter caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins un panneau plan ou non , réalisé soit en fibres minérales ou organiques agglomérées et armé d'un réseau de fils présentant une bonne résistance à la traction soit en voile ou tissus de fibres imputrescibles 2) Support de culture biologique selon la revendication n01 caractérisé par une disposition non parallèle de ces panneaux qui pourront être collés , soudés , cousus , tissés ou fixés de manière à former une structure tridimensionnelle 3) Réacteur biologique caractérisé en ce qu'il comprend une ou plusieurs zones de culture composées par des éléments de supprt selon les revendications n01 ou n02 4) Procédé pour l'amélioration des conditions de fonctionne- ment de réacteurs biologiques existants caractérisé par l'utilisation d'un support de culture selon les revendications n01 ou n02 5) Dispositif de distribution d'un gaz dans un liquide utili sable pour la fourniture d'éléments métaboliques au support de culture selon les revendications n01 ou n02 caractérisé en ce qu'il comporte deux ou plusieurs bras creux fendus ou perforés sur leur longueur et tournant sous l'effet de réac tion due à l'injection d'un gaz dans leur cavité centrale 6) Dispositif de séparation de bulles d'un liquide utilisable dans un réacteur selon la revendication n03 et caractérisé en ce qu'il comporte des ailettes radiales et inclinées se chevauchant ces ailettes coprenant chacune au moins une pliure radiale . Cet ensemble formant un cone dont une partie de la zone centrale n'est pas ajourée et permet ainsi la concentra tion des éléments décantant en partie superieure 7)Dispositif automobile d'aération d'étendues d'eau , utili sable conjointement au support selon les revendications n01 ou n02 caractérisé en ce qu'il comporte un flotteur , une pompe immergée, un dispositif d'hydroéjection d'un mélange air -eau et un système de fixation de hauteur variable du flotteur à l'ensemble électromécanique