Brevet FR2751319A1 — publié le 19980123

Installation pour le traitement des eaux de serres et procédé de mise en oeuvre d'une telle installation. L'invention concerne le domaine du traitement des eaux en vue de leur épuration et de leur désinfection. Plus précisément, l'invention se rapporte au traitement des eaux d'irrigation utilisées dans le cadre des procédés de culture sous serres, ci-après dénommées "eaux de serres". La culture sous serres nécessite l'utilisation de grandes quantités d'eau d'irrigation. Cette eau est classiquement additionnée de solutions nutritives destinées à optimiser la croissance des plantes cultivées. Elle doit présenter une bonne qualité et notamment des taux de pesticides pouvant être supportés par les plants. C'est la raison pour laquelle de nombreuses serres ne peuvent être alimentées directement en eau brute, cette eau, généralement captée au niveau de puits, devant alors faire l'objet d'un traitement préalable destiné à abattre de façon suffisante les teneurs en éléménts indésirables et notamment les teneurs en pesticides. La présente invention se rapporte notamment au traitement de telles eaux brutes. A ce sujet, on notera que les techniques classiques de traitement des eaux en vue d' abattre leur teneur en micropolluants consistent essentiellement à filter de telles eaux (par exemple sur un lit de charbon actif en poudre, sur CAG, ou encore par nanofiltration) de façon à éliminer ou, à tout le moins à abattre de façon importante la teneur en ces composés. On notera également qu'il aussi été proposé dans l'état de la technique d'utiliser le couple ozone / peroxyde d'hydrogène pour effectuer un tel traitement. Une telle technique est notamment décrite dans la demande de brevet internationale WO9412437 au nom de la Demanderesse. Par ailleurs, de plus en plus d'exploitants de serres cherchent à recycler les solutions de drainage récupérées en sortie d'installation et constituées par le mélange d'eau et de solutions nutritives non consommées par les cultures. Un tel recyclage permet en effet d'effectuer une économie substantielle sur de telles solutions nutritives qui, après une première utilisation, ne sont très généralement pas totalement épuisées, et peuvent être réenrichies en élements nutritifs pour être réutilisées. Enfin, un tel recyclage permet aussi d'effectuer des économies d'eau importantes ce qui, particulièrement dans certaines régions, constitue un avantage capital. En ce qui concerne le recyclage des solutions nutritives, on notera que les circuits d'irrigation doivent être régulièrement purgés. Compte-tenu de l'évolution actuelle des législations sur l'environnement, qui proscrivent de façon de plus en plus stricte le rejet dans la nature d'effluents trop chargés en matériaux polluants, il est souhaitable d'obtenir des solutions de drainage peu concentrées aptes à être rejetées directement dans le milieu naturel. La présente invention se rapporte également au traitement de telles solutions de drainage. L'invention se rapporte donc au traitement des eaux de serres, dans leur sens général, c'est-à-dire à la fois au traitement des eaux brutes utilisées pour alimenter de telles installations et au traitement des solutions de drainage récupérées en sortie de cellesci en vue de leur recyclage. Comme précisé ci-dessus, le traitement des eaux brutes a essentiellement pour objet d'abattre la concentration de celles-ci en pesticides. En ce qui concerne les solutions de drainage, l'objectif du traitement est essentiellement d'effectuer une désinfection de tels effluents pour le recyclage. En effet, le principal problème posé par le recyclage des eaux de serres est constitué par le risque qu'une telle opération conduise à la concentration des microorganismes qui se développent dans celles-ci au fur et à mesure qu'elles transitent dans les cultures. A ce sujet, on notera qu'on retrouve différents types de microorganismes dans les eaux de serres. Certains d'entre eux, tels que Pseudomonas fluorescens, Bacillus sp, Trichoderma Sp ou certaines espèces de Fusarium ne sont pas pathogènes pour les plantes ou même utiles à leur dévoloppement. Par contre, il existe de nombreuses souches pathogènes parmi lesquels on peut citer certaines autres espèces de Fusarium (F.o. 1. et F.o.r.l), Verticillum Sp, Phytophtora, Pythium ultimum ou aphanidermatuns, Cl avib acter michiganense, Agrobacterium tumaefaciens, Olpidium (vecteur de virus), Pythium type F, Collefotricum coccodes. I1 a déjà été proposé dans l'état de la technique, divers procédés de désinfection des eaux de serres. Certains de ces procédés proposent simplement de chauffer les solutions de drainage à une température suffisamment élevée pour éliminer les bactéries et champignons présents dans celles-ci. Un procédé connu consiste ainsi à chauffer ces effluents pendant 30 secondes à 95 "C. Un autre procédé propose un système à condensation mettant en oeuvre une température de 75 "C seulement. De tels procédés de chauffage présentent l'inconvénient d'impliquer des coûts de mise en oeuvre élevés mais aussi celui d'entraîner une précipitation du calcium et donc de rendre cet élément trop rapidement indisponible. D'autres procédés consistent à effectuer un traitement par UV haute ou basse pression, à une dose optimale généralement fixée aux environs de 250 mJ / cm2. Les systèmes mettant en oeuvre les UV sont les dispositifs qui sont actuellement les plus en vogue, mais présentent également divers inconvénients. A ce sujet, on notera qu'il sont généralement d'un coût élevé, que leur efficacité peut être considérablement diminuée par la mauvaise qualité des effluents traités et qu'ils interagissent avec le fer contenus dans ceux-ci et conduisent trop rapidement à une indisponibilité de cet élément dans les solutions recyclées. fi a également été proposé dans l'état de la technique d'effectuer une filtration lente sur sable des solutions de drainage qui s'est avérée particulièrement efficace pour éliminer les Pythiacées. Toutefois, un tel procédé présente l'inconvénient d'avoir un spectre d'efficacité étroit et donc de ne pas empêcher la croissance de certains autres microorganismes. Enfin, on notera qu'il a également été proposé ponctuellement d'utiliser le peroxyde d'hydrogène pour désinfecter les solutions de drainage des eaux de serres. Toutefois, l'emploi d'un tel composé dans ce cadre s'est avéré très délicat, dans la mesure où les concentrations optimales de désinfection (de l'ordre de 400 ppm) sont phytotoxiques. Le même problème a été rencontré avec l'ozone qu'il a également été proposé d'utiliser de façon indépendante pour traiter de tels effluents. Un des problèmes très particulier rencontré dans la désinfection des eaux de serres en vue de leur recyclage est constitué par le fait que cette opération ne doit pas conduire à une élimination complète des microorganismes de celles-ci. En effet, certains microorganismes sont nécessaires aux plantes et favorisent la croissance de celle-ci. Les désinfectants puissants, tels que l'ozone ou 1' eau oxygénée, ne constituaient donc pas, a priori, les composés adéquats à ce type de traitement. L'objectif de la présente invention est de proposer une installation pour traiter les eaux de serres, à la fois pour abattre la teneur en micro-polluants de celles-ci et pour les désinfecterO Un autre objectif de l'invention est de proposer une telle installation très compacte. Encore un autre objectif de la présente invention est de proposer un procédé de mise en oeuvre d'une telle installation permettant d'optimiser l'action du couple ozone / peroxyde d'hydrogène et de conduire à un fort abattement des micropolluants contenus dans les eaux de serres et à un désinfection judicieusement partielle de celles-ci. Ces différents objectifs, ainsi que d'autres qui apparaitront par la suit,e sont atteints grâce à l'invention qui concerne une installation pour le traitement des eaux de serres en vue d'abattre leur teneur en micropolluants et de les désinfecter caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens d'amenée des eaux à traiter, des moyens d'amenée de peroxyde d'hydrogène, des moyens d'amenée d'ozone, des moyens de mise en contact de l'ozone et du peroxyde d'hydrogène avec lesdites eaux, et des moyens d'évacuation des eaux traitées, lesdits moyens de mise en contact étant constitués par au moins un premier mélangeur statique et au moins un deuxième mélangeur statique montés en série. L'invention propose donc d'utiliser le couple oxydant ozone/peroxyde d'hydrogène pour le traitement d'eaux de serres de façon à exploiter les propriétés désinfectantes de l'ozone et du couple ozone/peroxyde d'hydrogène et les propriétés oxydantes vis-à-vis des micropolluants de cette association de composé. L'installation en question propose de mettre en oeuvre ces composés au sein de systèmes compacts de transfert gaz-liquide constitués par au moins deux mélangeurs statiques. L'utilisation d'au moins deux mélangeurs statiques montés en série permet de contrôler l'action (oxydante et désinfectante) de l'association de ces deux composés et ainsi de résoudre le problème lié à leur phytotoxicité relative. Avantageusement lesdits moyens d'amenée de peroxyde d'hydrogène permettent d'amener ce composé en amont de chacun desdits mélangeurs statiques. Egalement avantageusement, lesdits moyens d'amenée d'ozone permettent d'amener ce composé en amont de chacun desdits mélangeurs statiques. Ainsi, la mise en contact des produits oxydants avec les eaux de serre a lieu prématurément ce qui permet d'accroître leur efficacité. Préférentiellement, lesdits mélangeurs statiques sont à flux descendants. Egalement préférentiellement, lesdits mélangeurs statiques sont des mélangeurs verticaux. Selon une variante, l'installation comprend au moins un réservoir de stockage des eaux à traiter et/ou au moins un réservoir de stockage des eaux traitées. Egalement selon une variante l'installation, comprend des moyens de production d'ozone à partir d'air et/ou d'oxygène. Toutefois, on notera que l'installation pourra aussi ne pas inclure de telle moyens et être branchée à une source d'ozone. L'invention concerne également un procédé de mise en oeuvre d'une telle installation. Plus précisément l'invention concerne un procédé de mise en oeuvre d'une telle installation caractérisé en ce qu'il consiste à injecter seulement de l'ozone en amont d'un desdits mélangeurs et seulement du peroxyde d'hydrogène en amont de l'autre mélangeur statique. Préférentiellement, le procédé consiste à injecter l'ozone en amont dudit premier mélangeurs statique et le peroxyde d'hydrogène en amont dudit deuxième mélangeur statique. On notera toutefois, qu'en fonction de la teneur en micropolluants et de la nature des microorganismes présents dans les eaux de serres à traiter on pourra aussi envisager d'injecter à la fois de l'ozone et du peroxyde d'hydrogène dans le premier mélangeur avec éventuellement une injection d'ozone seulement en amont du second réacteur. L'invention couvre donc également un deuxième procédé consistant à injecter de l'ozone et du peroxyde d'hydrogène en amont du premier mélangeur statique et à n'injecter ni peroxyde d'hydrogène ni ozone en amont du deuxième mélangeur statique, et un troisème procédé consistant à injecter de l'ozone et du peroxyde d'hydrogène en amont du premier mélangeur statique et à injecter de l'ozone seulement en amont du deuxième mélangeur statique. Dans le cadre de la mise en oeuvre de ces procédés, l'ozone est avantageusement injecté à une dose comprise entre 2,5 mi/ 1 et 50 mg/l et le peroxyde d'hydrogène à une dose comprise entre 0,1 g Ho02 / g 03 injecté et 0,8 g H202 / g 03. L'invention, ainsi que les différents avantages qu'elle présente seront plus facilement compris grâce à la description qui va suivre d'un mode de réalisation non limitatif de l'installation et du procédé ecorrespondant en référence aux dessins, dans lesquels: - la figure 1 représente le schéma d'une installation selon l'invention; - les figures 2 à 4 représentent les histogrammes tridimensionnels relatifs aux abattements en divers microorganismes obtenus grâce à l'installation montrée à la figure 1. En référence à la figure 1, l'installation de traitement d'eaux de serres représentée comprend des moyens d'amenée des eaux à traiter 1, des moyens d'amenée de peroxyde d'hydrogène 2, des moyens d'amenée d'ozone 3, des moyens de mise en contact de l'ozone et du peroxyde d'hydrogène avec lesdites eaux, et des moyens d'évacuation des eaux traitées 4. Les moyens de mise en contact sont, selon l'invention, constitués par un premier mélangeur statique 5 et par un deuxième mélangeur statique 6 montés en série. L'installation comprend par ailleurs un réservoir de stockage 7 des eaux de serres à traiter, muni de moyens de vidange 8 et d'un trop-plein 9 et d'un contact de niveau 20 (arrêt - démarrage), et prévu en amont des mélangeurs 5 et 6. L'eau à traiter provenant de ce réservoir est acheminée vers les mélangeurs statiques 5 et 6 par l'intermédiaire d'une pompe 19 et un débit-mètre 22. L'installation comprend également un réservoir de stockage 10 des eaux de serres traitées, également muni de moyens de vidange 1 1 et d'un trop-plein 12, et prévu en aval des dispositifs mélangeurs 5 et 6. L'installation comprend par ailleurs des moyens de production d'ozone 13 à partir d'air comprimé, incluant un ozoneur 14 relié à un compresseur 15, reliés aux moyens d'amenée 3 de l'ozone produit, en amont des mélangeurs 5 et 6. Cet ozoneur est, de façon classique, relié à des moyens d'alimentation et d'évacuation d'eau 18. L'installation comprend aussi un réservoir de peroxyde d'hydrogène 16 relié aux moyens d'amenée 2 de ce composé en amont des mélangeurs 5 et 6 grâce à une pompe 17. L'alimentation en électricité du compresseur 15, de la pompe 17 et du dispositif agitateur 20 du réservoir 7 est assuré par une source d'électricité 21. Enfin, on notera qu'un point de piquage S1 est prévu à la sortie du premier mélangeur statique 5 et un autre point de piquage S2 est prévu à la sortie du second mélangeur statique 6. Ces points de piquage Sl et S2 ont permis d'effectuer des prélèvements d'eau et d'étudier la teneur de ces prélèvements en micropolluants et en différents microorganismes. Cette installation a été mise en oeuvre selon trois configurations différentes C1,C2 et C3. Dans la configuraton C1 on a injecté de l'ozone seulement en amont du premier mélangeur statique 5 et du peroxyde d'hydrogène seulement en amont du deuxième mélangeur statique 6. Dans la configuration C2, on a injecté de l'ozone et du peroxyde d'hydrogène en amont du premier mélangeur statique 5 et on n'a pratiqué aucune injection en amont du deuxième mélangeur statique 6. Enfin, selon la configuration C3, on a injecté de l'ozone et du peroxyde d'hydrogène en amont du premier mélangeur statique 5 et de l'ozone seulement en amont du deuxième mélangeur statique 6. L'installation a été testée sur des eaux chargées en atrazine (pesticide) d'une part en mettant en oeuvre une dose d'ozone de 5 g / m3 d'eau et une dose de peroxyde d'hydrogène de 0,75 g / m3 (traitement P) et d'autre part en mettant en oeuvre une dose d'ozone de 10 g / m3 d'eau et une dose de peroxyde d'hydrogène de 1,5 g / m3 (traitement 2 P), le rapport H202/03 restant constant à 0,15 g/g. Les résultats sur l'abattement de la teneur en atrazine, obtenus pour les trois configurations C1, C2 et C3, sont montrés au tableau 1 pour chaque point de piquage S1 et S2. Traitement Cl(Sl) Cl(S2) C2(S1) C2(S2) C3(S1) C3(S2) P 60% 70% 55 % 70 % 65 % 80 % 2P 65 % 85% 70% 90% 80% > 85% Tableau 1 Ces résultats montrent de bons résultats pour les trois configurations puisque celles-ci permettent d'observer un abattement d'au moins 85 % de la pollution en atrazine. Les résultats sur l'abattement de la teneur en différents microorganismes (bactéries et champignons) sont montrés aux tableaux 2, 3 et 4 et aux figures 2, 3 et 4 correspondantes. Les mesures ont été effectuées au point de piquage S1 et au point de piquage S2. Le tableau 2 et la figure 2 concernent l'abattement de la flore bactérienne aérobie mésophile. Le tableau 3 et la figure 3 concernent l'abattement de Pseudomonas fluorescens. Enfin, le tableau 4 et la figure 4 concernent l'abattement du champignon Pythim Sp (ce champignon pathogène pour les plantes est facilement quantifiable et considéré come un bon traceur). Dans le tableau 1 et le tableau 2, les teneurs sont indiquées en "Unité formant colonnie" par litre (UFC / litre). Dans le tableau 3, les teneurs sont indiquées en Propagules / litre (les propagules sont des colonnies de champignons). Configuration (dose P) Eau brute Piquage S 1 Piquage S2 C1 100 000 900 100 C2 80000 500 70 C3 70000 2000 300 Configuration (dose P) Eau brute Piquage S 1 Piquage S2 C1 100000 200 60 C2 90000 900 70 C3 110008 1100 100 Tableau 2 Configuration (dose P) Eau brute Piquage S1 Piquage S2 Cl 8000 500 20 C2 2000 500 20 C3 9000 600 100 Configuration (dose P) Eau brute Piquage S1 Piquage S2 C1 4000 100 10 C2 4000 100 5 C3 2000 300 100 Tableau 3 Configuration (dose P) Eau brute Piquage 81 Piquage S2 Cl 80 8 8 C2 80 50 20 C3 90 10 8 Configuration (dose P) Eau brute Piquage S1 Piquage S2 C1 80 10 3 C2 80 20 10 C3 80 10 5 Tableau 4 Les résultats obtenus montrent que le meilleur procédé de mise en oeuvre de l'installation est celui selon la configuration C1 qui permet à la fois un bon abattement de l'atrazine, des bactéries et du champignon Pythium Sp. Une telle configuration a l'avantage de mettre en oeuvre à la fois de l'ozone moléculaire (ler mélangeur) et des radicaux libres (2nd mélangeur). On notera toutefois que l'action de l'ozone et du peroxyde d'hydrogène ne conduit pas à une stérilisation complète des eaux traitées.Ceci constitue un avantage dans le cadre du traitement des effluents très particuliers que sont les eaux de serres. La stérilisation complète des eaux d'arrosage risquerait en effet de nuire aux plantes cultivées. Les eaux traitées dans l'installation représentée mise en oeuvre selon la configuration C3 ont été recyclées plusieurs fois. A la fin de chaque utilisation, ces eaux ont été analysées. Ces analyses ont permis de constater que ces eaux ne se détérioraient pas. Le mode de réalisation de l'invention ici décrit n'a pas pour objet de réduire la portée de l'invention. On pourra donc y apporter de nombreuses s modifications sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 Installation pour le traitement des eaux de serres en vue d'abattre leur teneur en micropolluants et de les désinfecter caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens d'amenée des eaux à traiter, des moyens d'amenée de peroxyde d'hydrogène, des moyens d'amenée d'ozone, des moyens de mise en contact de l'ozone et du peroxyde d'hydrogène avec lesdites eaux, et des moyens d'évacuation des eaux traitées, lesdits moyens de mise en contact étant constitués par au moins un premier mélangeur statique et au moins un deuxième mélangeur statique montés en série. 2 Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce que lesdits moyens d'amenée de peroxyde d'hydrogène permettent d'amener ce composé en amont de chacun desdits mélangeurs statiques. 3. Installation selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que lesdits moyens d'amenée d'ozone permettent d'amener ce composé en amont de chacun desdits mélangeurs statiques. 4 Installation selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que lesdits mélangeurs statiques sont à flux descendants. 5 o Installation selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que lesdits mélangeurs statiques sont des mélangeurs verticaux. 6. Installation selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un réservoir de stockage des eaux à traiter et/ou au moins un réservoir de stockage des eaux traitées. 7 Installation selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de production d'ozone à partir d'air et/ou d'oxygène. 8 0 Procédé de mise en oeuvre d'une installation selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il consiste à injecter seulement de l'ozone en amont d'un desdits mélangeurs et seulement du peroxyde d'hydrogène en amont de l'autre mélangeur statique. 9 0 Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce qu'il consiste à injecter l'ozone en amont dudit premier mélangeur statique et le peroxyde d'hydrogène en amont dudit deuxième mélangeur statique. 10 e Procédé de mise en oeuvre d'une installation selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il consiste à injecter de l'ozone et du peroxyde d'hydrogène en amont du premier mélangeur statique et à n'injecter ni peroxyde d'hydrogène ni ozone en amont du deuxième mélangeur statique. 11. Procédé de mise en oeuvre d'une installation selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il consiste à injecter de l'ozone et du peroxyde d'hydrogène en amont du premier mélangeur statique et à injecter de l'ozone seulement en amont du deuxième mélangeur statique. 12. Procédé selon l'une des revendications 7 à 11 caractérisé en ce que l'ozone est avantageusement injecté à une dose comprise entre 2,5 mg/ 1 et 50 mg/l et le peroxyde d'hydrogène à une dose comprise entre 0,1 g H202 / g 03 injecté et 0,8 g 11202/ g 03.