Brevet FR2612915A1 — publié le 19880930

La présente invention concerne l'épuration biologique des eaux résiduaires et plus précisément, un procédé d'épuration biologique des eaux résiduaires contenant de la diéthanolamine. L'invention trouvera une application dans des entreprises réalisant l'épuration du gaz naturel des composants sulfureux, par exemple, du sulfure d'hydrogène, ou des mercaptans. On utilise, dans ces processus, une solution aqueuse de diéthanolamine à une concentration de 25 à 30%, que l'on soumet à une désorption thermique pour éliminer les composés sulfureux cités, puis à une épuration sur du charbon activé dans des adsorbeurs spéciaux, après quoi on retourne la solution épurée de diéthanolamine dans le cycle de production. Les eaux résiduaires résultant de l'épuration ami- née du gaz naturel de composants sulfureux, sont caractérisées par une concentration différente en dié- thanolamine et se séparent en deux courants: eaux rési- duaires à une haute teneur en diéthanolamine, notamment de 3000-15000 mg/dm3 et eaux résiduaires faiblement con- taminées à une teneur en diéthanolamine de 50-100 mg/dm. A l'heure actuelle, on ne réussit pas à purifier le premier courant des eaux résiduaires dans le but de pré- venir la pollution de l'environnement et il est soumis à une décharge dans des nappes souterraines absorbantes. Ce procédé de décontamination n'exclut pas la con- tamination éventuelle des eaux superficielles et sous lit. Les eaux à une faible teneur en diéthanolamine issues d'une usine de transformation du gaz, outre la diéthano- lamine, renferment des concentrations insignifiantes (1-50 mg/dm3) en méthanol, mono-,di- et polyéthylène- glycols, hydrocarbures de condensat de gaz, mercaptars, substances tensio-actives, pyridines. Les eaux résiduaires indiquées arrivent dans les installations d'épuration biologique, o elles sont traitées par une boue activée. A l'heure actuelle, on connait des procédés biologi- ques d'épuration industrielle des eaux résiduaires qui consistent en la destruction des composants organiques azotés à l'aide des microorganismes. Ainsi, par exemple on utilise les micro-organismes des genres Bacillus et Pseudomonas pour l'épuration des eaux résiduaires résultant des entreprises de l'industrie des colorants contenant de l'aniline, du nitrobenzène, de la diphénylaniline. Pour réaliser l'épuration, on introduit, dans les eaux résiduaires, un mélange des micro-organismes indiqués, le rapport entre le mélange de micro-organismes et l'eau à purifier étant alors de 1:5-30. Le procédé connu n'est pas utilisé pour l'épuration des eaux résiduaires contenant de la diéthanolamine, vu que les micro-organismes indiqués ne sont pas capables de détruire la diéthanolamine. De plus, la technologie connue exige une grande quantité de micro-organismes et beaucoup de temps pour sa mise en oeuvre (voir le certificat d'Auteur URSS N 812763, publié le 15 Mars 1981). On connaît un procédé d'épuration biologique des eaux résiduaires issues des usines de transformation de gaz par la boue activée, conformément auquel, à titre d'additif biogène, on utilise la diéthanolamine, ce qui permet de diminuer la teneur en sel des eaux résiduaires à purifier et d'augmenter le degré de leur pureté (voir le certificat d'Auteur URSS N 835969, publié le 7 Juin 1981). Ce procédé n'est utilisé que pour les eaux à une faible teneur en diéthanolamine (pas plus de 100 mg/dm3). A des concentrations plus élevées en diéthanolamine des eaux résiduaires, purifiables par ce procédé, les micro-organismes de la boue activée n'assurent pas sa destruction complète: le pouvoir oxydant des micro-or- ganismes baisse brusquement et par conséquent le degré de pureté des eaux résiduaires diminue, et à des con- centrations en diéthanolamine de plus de 2000 mg/dm, la boue activée périt et le processus d'épuration cesse. On s'est donc proposé de créer un procédé d'épu- ration biologique des eaux résiduaires, dans lequel on utiliserait des micro-organismes qui permettraient de détruire de hautes concentration en diéthanolamine contenue dans les eaux résiduaires. La solution consiste en ce que, dans le procédé d'épuration biologique des eaux résiduaires visant à éliminer la diéthanolamine par mise en culture des micro-organismes sur des eaux résiduaires contenant de la diéthanolamine, des sources de phosphore, des éléments-traces, jusqu'à l'épuration complète de la diéthanolamine, conformément à l'invention, en qualité de micro-organismes, on utilise la biocoenose des microorganismes des genres Pseudomonas et Bacillus, sélectionnés par une sélection naturelle lors de la culture de la boue activée sur des milieux nutritifs contenant des hautes concentrations en diéthanolamine. Grâce à l'invention, on peut soumettre à une épu- ration biologique les eaux résiduaires ayant une con- centration en diéthanolamine supérieure à 1000 mg/dm3, jusqu'à un taux de pureté de 98-99g%. Conformément à l'invention, il est rationnel que le mélange de microorganismes soit pris à un rapport de 1:1000-5000 par rapport au volume d'eaux résiduaires pour obtenir un taux de pureté, égal environ à 98-99%. Pour maintenir le taux de pureté des eaux rési- duaires au niveau de 98%, conformément à l'invention, il est avantageux d'entreprendre l'épuration à un pH de 7,2-8,8. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre du procédé d'épuration biologique des eaux résiduaires contenant de la diéthanolamine de plusieurs exemples de sa réalisation. Les auteurs ont étudié la composition d'espèce de la biocoenoso des microorganismes et des protozoaires de la boue activée dans des installations d'épuration biologique d'une usine de transformation de gaz sulfureux naturels. Il a été constaté que la boue activée renferme des microorganismes capables d'oxyder des concentrations insignifiantes de substances organiques dissoutes dans les eaux résiduaires spécifiques à la production de cette usine. On a en particulier établi que l'oxydation de la diéthanolamine est réalisée par les bactéries du genre Bacillus et Pseudomonas. Ce fait a servi de base pour réaliser la sélection d'une biocoenose orientée constituée de n'importe quels micro-organismes des genres indiqués, capables d'oxyder la diéthanolamine en concentrations supérieures à 1000 mg/dm3. Le procédé d'épuration des eaux résiduaires contenant de la diéthanolamine selon l'invention est réalisé par culture de micro-organismes, sur ces eaux résiduaires contenant de la diéthanolamine, à une concentration non inférieure à 1000 mg/dm, des éléments-traces et des sources de phosphore préalablement introduites, par exemple l'acide orthophosphorique. En qualité de micro-organismes, on utilise le biocoenose de micro-organismes des genres Pseudomonas et Bacillus. Les micro-organismes nommés ont été sélectionnés par sélection naturelle lors de la culture de la boue activée, utilisable dans des processus d'épuration biologi- que des déchets des usines de transformation de gaz naturel contenant du sulfure d'hydrogène. On utilise pour cela des milieux nutritifs contenant diverses concentrations en diéthanolamine. On achève l'isolement de la biocoenose de micro-organismes des genres Pseudomonas et Bacillus à la concentration maxi- male en diéthanolamine du milieu. De cette façon, on obtient la biocoenose de micro-organismes indiqués capables de détruire des hautes concentrations en diétha- nolamine et stables à d'autres contaminations spécifiques des eaux résiduaires des usines de transformation des gaz contenant du sulfure d'hydrogène. Pour obtenir un taux élevé d'épuration (99%) des eaux résiduaires, contenant plus de 1000 mg/dm3 de dié- thanolamine, il est rationnel que la biocoenose des micro- organismes indiqués soit introduite dans les eaux ré- siduaires à purifier à une proportion de 1:1000-5000, par rapport au volume d'eaux résiduaires, et il est avan- tageux de maintenir le pH au niveau de 7,2-8,8. Signalons que l'isolement de la biocoenose de micro- -organismes des genres Pseudomonas et Bacillus est réalisé simultanément avec l'épuration des eaux résiduaires et de ce fait, l'étape de sélection n'exerce pas d'influence sur la durée d'épuration biologique proprement dite. Exemple 1 On soumet, à une épuration biologique,des eaux rési- duaires contenant de hautes concentrations en diétha- nolamine, issues d'installations d'épuration de gaz naturel par les amines, contenant des composants sulfureux, dans une usine de transformation de gaz. Pour l'isolement de la biocoe nose de micro-organismes des genres Pseudomonas et Bacillus, adaptés à la diétha- nolamine, on cultive la boue activée, prélevée de la zone d'aération du bassin industriel de boues activées sur un milieu nutritif contenant diverses concentrations en diéthanolamine. On neutralise l'eau résiduaire à pH 7,5 par l'acide orthophosphorique, en introduisant une quantité indispen- sable de phosphore. On introduit la biocoenose de micro- organismes des genres Pseudomonas et Bacillus à raison de 500 g dans l'eau résiduaire neutralisée (volume 500 dm3), ce qui correspond au rapport entre la biocoenose et l'eau résiduaire de 1:1000. Dans un bioréacteur de laboratoire (volume de la zone de travail 3,0 dm3), rempli de biocoenose de micro-organismes des genres Pseudomonas et Bacillus, on amène de l'eau résiduaire neutralisée avec la biocoenose, ayant les indices suivants: pH = 7,5, consommation chimique d'oxygène= 3 3 1480 mg/dm, consommation biochimique d'oxygène = 430 mg/dm, ainsi que l'air pour assurer une concentration en oxygène dissous dans le bioréacteur non inférieure à 6 mg/dm3. On entreprend le processus d'épuration des eaux résiduaires pendant 10 jours. Les indices d'épuration des eaux résiduaires sont résumés dans le tableau ci-dessous. Exemple 2 On réalise l'épuration des eaux résiduaires contenant de la diéthanolamine dans les conditions indiquées à l'exemple 1. Cependant, la concentration en diéthanolamine est de 2000 mg/dm, pH des eaux = 8,0, consommation chimique d'oxygène = 3000 mg/dm, consommation biochimique d'oxygène = 840 mg/dm3. Dans les eaux résiduaires de composition indiquée, on introduit la biocoenose de micro-organismes des genres Pseudomonas et Bacillus à raison de 170 g, ce qui assure un rapport entre la biocoenose et l'eau résiduaire égal à 1:3000, et on réalise l'épuration conformément à l'exemple 1. Les indices d'épuration des eaux résiduaires sont résumés dans le tableau. Exemple 3 On effectue l'épuration des eaux résiduaires contenant de la diéthanolamine dans des conditions analogues à celles indiquées à l'exemple 1. Cependant, la concentration en diéthanolamine est de 3000 mg/dm3, pH=8,8, consommation chimique d'oxygne: de 3000 mg/dm3 pH=8,8, c onsommatio n bio c himiqu e d'oxygène: 4500 mg/dm,consommation biochimique d'oxygène 1280 mg/dm3. On introduit, dans les eaux résiduaires de la composition indiquée, la biocoe nose de micro-organismes des genres Pseudomonas et Bacillus à raison de 100 g, ce qui assure un rapport entre la biocoe nose et les eaux résiduaires égal à 1:5000, et on entreprend l'épuration conformément à l'exemple 1. Les indices d'épuration des eaux d'égout sont donnés au tableau. Tableau ___________________________________________________________ Ex. Rapport Indices de Indices N bioce - quantité de quali- Taux de nose: des eaux té des eaux pureté (%) eaux ré- résiduai- résiduaires siduaires res avant purifiées, épuration, mg/dm mg/dm a a) w r Cr> Cr r aE Z E O E 0 rl o- -H o- *, 1i C,1 .C *,i C E OC E O E O C. 0 D c 0 0 C> 00 CDC CC O ' CDC CDC O CDC CDO O O OEG E O O'G E O. oG E tDIC Cfl O. CX CO 4D C CJ> CX C O) o CO ce sw c: oc 'w cc o co 'w 0 x 0 x0 4 0 x 4s0 x 0 x 4 O- O - -1 O- O -.H O - o - H 1 1:1000 1480 420 1000 104 27 20 92 97 98 2 1:3000 3000 840 2000 133 38 39 96 95 98 3 1:5000 4500 1280 3000 207 39 30 95 97 99 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _. - - - - - - - - - - - - - - -9 R E V EN DI CA TI 0 N S 1. Procédé d'épuration biologique des eaux rési- duaires contenant de la diéthanolamine, par culture de micro-organismes sur les eaux résiduaires, contenant de la diéthanolamine, des sources de phosphore, des éléments- -traces, jusqu'à l'épuration des eaux résiduaires indi- quées visant à les libérer de la diéthanolamine, caractéri- sé en ce qu'à titre de micro-organismes, on utilise la biocoenose de micro-organismes des genres Pseudomonas et Bacillus, sélectionnés par sélection naturelle lors de la culture de la boue activée sur des milieux nutritifs contenant de hautes concentrations en diéthanolamine. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on prend la biocoe nose de micro-organismes à une proportion de 1':1000-5000 par rapport au volume d'eaux résiduaires. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on entreprend l'épuration à un pH de 7,2--8,8.