Brevet FR2786480A1 — publié le 20000602

DISPOSITIF DE TRAITEMENT BIOLOGIQUE DES EAUX INDUSTRIELLES USEES, NOTAMMENT DE REJETS VINICOLES La présente invention concerne un dispositif de traitement biologique des eaux industrielles usées, notamment les rejets vinicoles. On sait que les eaux industrielles doivent tre traitées avant leur rejet dans le réseau commun des eaux usées pour éviter d'avoir des coûts de traitement trop élevés puisque ces taxes sont généralement proportionnelles à la turbidité. Ces coûts sont encore plus élevés lorsque les eaux traitées sont rejetées directement dans le milieu naturel car le traitement des eaux doit tre encore plus poussé. On connaît par exemple le problème des effluents de lavage rejetés par les caves et autres lieux de traitement du raisin en vue de l'élaboration du vin. Ces effluents ne peuvent tre rejetés tels quels. En effet, il faut dégrader les sucres et les matières d'origine végétale, ceci sans générer d'odeurs ou pour le moins en les minimisant. Si de tels effluents sont simplement stockés dans des cuves en attendant leur dégradation lente, ii faut prévoir de préférence, des cuves fermées car t'odeur émise par les particules organiques en décomposition est nauséabonde. Cette mise en cuve est délicate car il y a formation de gaz qui sont à évacuer, avec une filtration sur lit désodorisant, si bien que l'installation nécessaire devient vite compliquée. De plus, une fois la dégradation naturelle jugée suffisante, il faut pouvoir se débarrasser des résidus obtenus et une solution consiste à les épandre, ce qui du point de vue des odeurs n'est pas une solution d'avenir. De plus pour mettre en oeuvre une telle solution, il faut disposer de champs d'épandage, ce qui est de plus en plus rare. En outre, la réglementation risque de mettre fin à de telles pratiques. Quant à dessécher de telles matières gorgées d'eau et à les incinérer, il faut prévoir d'une part de l'énergie pour assurer la dessiccation et d'autre part, il faut ensuite prévoir un lieu de décharge ou d'incinération qui est payant, ce qui conduit à des coûts de traitement déraisonnables, sans compter qu'il faut aussi ajouter des frais de transport et de manutention. Dans le domaine vinicole, la période d'utilisation d'une installation de traitement est sensiblement d'un mois, ce qui est court pour un amortissement. Ceci engendre des contraintes nombreuses. La première est le coût qui doit tre réduit si bien que cela exclue le recours à des chauffages ou à des unités mécaniques délicates. La fiabilité doit tre grande car le dispositif doit fonctionner pendant cette courte période mais de façon sûre car tout retard de mise en route est inadmissible. En effet, il est impossible de retarder la vendange et les phases de travail postérieures, le traitement doit tre simultané ou pour le moins immédiatement consécutif. Vu le temps d'utilisation très limité, le dispositif doit requérir un entretien nul pendant la saison et une entretien limité entre deux saisons. En effet, l'idéal est de pouvoir placer le dispositif à l'arrt sans démontage particulier d'où un besoin d'accessibilité et de simplicité. Le dispositif doit pouvoir travailler en continu car la période est courte mais intense. Une installation mobile pourrait aussi présenter un avantage pour certaines applications et notamment pour les entrepreneurs viticoles. De ce fait, il faut éviter de préférence le recours à du génie civil. Le volume de l'ensemble doit tre aussi réduit que possible pour qu'il puisse tre logé dans un endroit de surface restreinte, ce qui est la situation courante des caves vinicoles pour ne citer qu'elles. La présente invention propose un dispositif de traitement biologique des eaux usées industrielles usées, notamment de rejets vinicoles qui est simple et donc fiable, qui est mis en route très rapidement et en toute sûreté, qui est adaptable à différents effluents, qui est compact, qui peut tre mobile, qui est sans entretien à l'intersaison, qui fonctionne en continu, et qui évite le recours à du génie civil. A cet effet, le dispositif de traitement biologique des eaux industrielles usées selon l'invention, notamment de rejets vinicoles comprenant une conduite d'alimentation et une conduite de rejet, se caractérise en ce qu'il comprend une cuve de prétraitement recevant la conduite d'alimentation, un réacteur biologique, relié à la conduite de rejet, un circuit de recirculation avec une pompe de recirculation interposée entre cette cuve de prétraitement et le réacteur biologique ainsi que des moyens de régulation du taux de recirculation. Plus particulièrement, ce dispositif de traitement biologique comprend un filtre biologique comportant un bac de rétention perforé contenant, de façon amovible, un support de charge bactérienne et/ou enzymatique confiné dans une enveloppe en géotextile. En outre, il est prévu des moyens d'oxygénation dans la cuve de prétraitement et/ou dans le bioréacteur. Selon un perfectionnement, une cuve tampon de recirculation est prévue pour recevoir les effluents traités et pour assurer un second passage à travers la cuve de prétraitement et le bioréacteur. De façon à améliorer encore les performances, notamment pour les liquides chargés, un filtre mécanique peut tre disposé en amont de la cuve de prétraitement. Un tel filtre mécanique comprend un arbre central creux, tournant, des bras à sortie tangentielle, un panier de filtration disposé à la périphérie virtuelle cylindrique des bras et un carter. La présente invention est maintenant décrite selon un mode de réalisation particulier, non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels les différentes figures représentent : -figure 1, une vue d'un dispositif de traitement selon la présente invention, -figure 2, une vue de ce mme dispositif de traitement avec un filtre mécanique, et -figure 3, une vue d'une installation complète avec une cuve de retraitement. Sur la figure 1, le dispositif comprend une cuve 10 de prétraitement, un bioréacteur 12 et des circuits 14 de liaison. La cuve 10 de prétraitement comprend un réservoir 16 avec une alimentation 18 en produit à traiter. Cette alimentation débouche dans la cuve de façon connue, par une distribution répartie en partie basse. Immédiatement au-dessus de cette distribution, il est prévu une rampe 20 d'injection d'oxygène ou plus exactement d'air contenant l'oxygène. Un premier piquage 22 est disposé au-dessus de cette rampe dans la zone particulièrement oxygénée. Ce piquage est relié à une pompe 24 de circulation. Cette pompe de circulation est reliée à une conduite 26 qui débouche dans le bioréacteur. Ce bioréacteur comporte deux zones inférieure 28 et supérieure 30, séparées par un filtre 32 biologique. La conduite 26 débouche ainsi dans la zone inférieure 28 du bioréacteur, avec une répartition sensiblement sur toute la surface. Immédiatement au-dessus, une rampe 34 d'injection d'oxygène du mme type que la rampe 20 assure une oxygénation du contenu de cette zone inférieure. Le filtre 32 biologique comprend un bac 36 de rétention perforé dans lequel est disposé un support 38 de bactéries et d'enzymes schématiquement représentées en 40. Un tel support est par exemple un produit du commerce comme le"lithotamme"ou carbonate de calcium, contenu dans une enveloppe 41 en géotextile. Dans la zone 30 supérieure, il est prévu un piquage 42 de prélèvement. Ce piquage de prélèvement se divise en deux conduites l'une 44 de recirculation et l'autre 46 de rejet équipée d'une vanne 48. Le fonctionnement de ce dispositif est maintenant décrit. Le filtre 32 biologique doit d'abord tre mis en service. A cet effet, il est adjoint au support 38 une charge 40 de bactéries et/ou d'enzymes, adaptée en fonction du type d'effluents. Des effluents sont introduits dans la cuve de prétraitement, en un volume donné, puis l'alimentation est interrompue. Après oxygénation de ce volume donné d'effluents, la pompe de recirculation est mise en marche pour introduire dans le bioréacteur, en continu, un certain volume des effluents oxygénés de la cuve de prétraitement. Ce volume est à nouveau oxygéné puis passe à travers le filtre 32 biologique, ce qui a pour effet de provoquer la multiplication rapide des bactéries qui trouvent là des conditions idéales de développement. Durant cette recirculation interne, la vanne 48 du circuit de rejet est fermée. Dès que le bioréacteur a atteint sa capacité biologique de retraitement, opération qui dure de l'ordre de quelques heures, le dispositif est mis en service pour retraiter de nouveaux volumes d'effluents, en continu. Ainsi, les effluents sont admis dans la cuve de prétraitement en continu jusqu'à la remplir et la pompe de recirculation assure le passage de la cuve de prétraitement vers le bioréacteur. La vanne 48 permet de régler le débit du rejet et donc le taux de recirculation, ceci en fonction de la nature des effluents. Ce qui n'est pas rejeté est ramené dans la cuve de prétraitement pour subir une nouvelle oxygénation et un nouveau mélange avant de repasser par le filtre biologique pour améliorer la dégradation. Cette recirculation totale pour le lancement de la culture biologique et la recirculation partielle pour le fonctionnement sont des atouts particulièrement intéressants pour l'utilisateur car les manipulations sont très simples et peuvent mme tre automatisées en fonction de la turbidité mesurée ou en fonction de l'analyse de prélèvements. Si l'on souhaite améliorer les résultats obtenus, il faut associer à l'installation un filtre 50 mécanique, représenté sur la figure 2. Ce filtre mécanique est particulièrement adapté au mode préférentiel de réalisation du dispositif de traitement de la présente invention. Ce filtre mécanique est du type centrifuge et à auto décolmatage. L'admission est prévue par une pompe 52 pour liquides chargés qui délivre les effluents bruts dans un arbre central 54, creux, tournant, en communication avec des bras 56, solidaires de cet arbre tournant et disposés en étoile, régulièrement répartis, trois bras à 120 étant un nombre adapté. La forme des bras est telle que le liquide, en sortant sous pression avec une orientation tangentielle de t'extrémité des bras, assure la mise en rotation sans l'adjonction d'une motorisation spécifique. Un panier 58 de filtration, périphérique entoure le périmètre extérieur virtuel cylindrique des bras. Un carter 60 forme l'enveloppe extérieure. L'espace 62 entre ce carter et le panier 58 de filtration assure la récupération du filtrat pour le conduire à travers la canalisation 18 vers la cuve de prétraitement. Ce filtre est de type centrifuge et assure un décolmatage mécanique lors de la rotation des bras. On note aussi la grande facilité d'accès par le dessus, ce qui permet de nettoyer aisément le panier, simplement en ôtant le couvercle. Sur la figure 3, le dispositif est perfectionné et adapté pour traiter des effluents très fortement chargés. De ce fait, il est prévu en amont, un séparateur-dégrilleur 70 pour supprimer les corps étrangers de trop grandes dimensions, les effluents étant collectés dans un bassin 72. Une pompe 74 assure le relevage des effluents pour les introduire dans une cuve tampon 76 d'alimentation. Cette cuve tampon est reliée au dispositif selon l'invention par un réseau adapté de canalisations et de vannes, un automate 78 programmable assurant la gestion des flux en fonction des différents niveaux et des programmations choisies de traitement. Un filtre du type du filtre 50 centrifuge et auto décolmatant peut tre adjoint pour obtenir encore de meilleurs résultats. Cette installation perfectionnée comporte en outre une cuve tampon 80 de retraitement. Cette cuve reçoit les effluents traités lors d'un premier passage à recirculation dans le bioréacteur. Pour des effluents fortement chargés comme les rejets vinicoles, les résultats obtenus après le premier passage : -DCO de départ : 13 000 -DCO, après un premier passage : 1 300, et Dans le cas où cette DCO est trop importante, il est possible de prévoir un second passage en admettant dans la cuve de prétraitement, uniquement des effluents de la cuve tampon 80 de retraitement. L'alimentation à partir de la cuve tampon 76 d'alimentation est interrompue. Les résultats obtenus sont une DCO de 260 après un second passage. Dans ce cas, 1'eau peut tre rejetée en milieu naturel et les rejets sont utilisés pour le lavage et/ou l'arrosage ciblé par exemple. Cette installation est plus particulièrement destinée aux constructions fixes de plus grande importance. Dans le cas du mode de réalisation sans cuve de retraitement, les volumes de 2 à 10 m3 peuvent tre envisagés. La cuve et le réacteur biologique ont alors des dimensions telles que 1'ensemble, y compris l'armoire électrique de commande et les pompes peut tre logé sur une palette de dimensions standardisées, ce qui facilite la mise en place dans les lieux d'utilisation et surtout le transport. Ceci est particulièrement intéressant pour les entrepreneurs vinicoles qui assurent des prestations comme le pressage, la filtration ou l'embouteillage car le dispositif de traitement biologique selon l'invention peut tre embarqué, notamment sur camion. REVENDICATIONS 1. Dispositif de traitement biologique des eaux industrielles usées, notamment de rejets vinicoles comprenant une conduite (18) d'alimentation et une conduite (46) de rejet, caractérisé en ce qu'il comprend une cuve (10) de prétraitement recevant la conduite d'alimentation, un réacteur (12) biologique, relié à la conduite de rejet, un circuit (22,24,44) de recirculation entre cette cuve de prétraitement et le réacteur biologique ainsi que des moyens (48) de régulation du taux de recirculation. 2. Dispositif de traitement biologique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réacteur (12) biologique comprend un filtre (32) biologique comportant un bac (36) de rétention perforé contenant, de façon amovible, un support (38) de charge (40) bactérienne et/ou enzymatique confiné dans une enveloppe (41) en géotextile. 3. Dispositif de traitement biologique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (20,34) d'oxygénation dans la cuve de prétraitement et/ou dans le bioréacteur. 4. Dispositif de traitement biologique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une cuve (80) tampon de recirculation prévue pour recevoir les effluents traités et pour assurer un second passage à travers la cuve de prétraitement et le bioréacteur. 5. Dispositif de traitement biologique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un filtre (50) mécanique disposé en amont de la cuve de prétraitement. 6. Dispositif de traitement biologique selon la revendication 5, caractérisé en ce que le filtre (50) mécanique comprend un arbre (54) central creux, tournant, des bras (56) à sortie tangentielle, un panier (58) de filtration disposé à la périphérie virtuelle cylindrique des bras et un carter (60).