Brevet FR2803535A1 — publié le 20010713

La présente invention est relative à la désodorisation biologique des gaz viciés et malodorants générés dans les stations d'epuration d'eaux usées. Selon l'état actuel de la technique dans ce domaine particulier, cette désodorisation s'effectue selon trois procédés distincts : - l'un de ces procédés consiste à collecter les gaz viciés et malodorants à l'aide d'un système de ventilation branché sur enceintes maintenues ou non sous dépression et à traiter les gaz ainsi recueillis un lit granulaire de matière adsorbantes, généralement du charbon actif ; - un autre procédé, physico-chimique, consiste à collecter les gaz viciés et malodorants par un système de ventilation dans enceintes généralement maintenues sous dépression et à leur faire subir un lavage par des solutions alcalines, oxydantes et; - le troisième procédé, biologique, qui est en fait le plus répandu et sans doute le mieux adapté, en particulier aux installations de grandes dimensions pour lesquelles les coûts de mise en oeuvre des techniques spécifiées ci-dessus deviennent vite prohibitifs, consiste à mettre en oeuvre des cultures fixées, dans lesquelles les bactéries épurantes sont liées à substrat porteur, tel que de la tourbe, des particules d'argile expansée, des fibres végétales ou textiles. Il est également fait mention dans la littérature technique concernant ce procédé, de cultures libres, dans la mesure où les gaz viciés malodorants sont injectés dans le traitement biologique par boues activées de la filière eau des stations d'épuration. La mise en oeuvre des procédés selon l'état antérieur de la technique mentionné ci-dessus pose un certain nombre de problèmes. Dans le cas des procédés physico-chimiques (adsorption des gaz sur un lit granulaire de matière adsorbante, notamment du charbon actif, ou lavage de ces gaz par des solutions de produits chimiques) ou des cultures fixées biologiques, la désodorisation s'effectue sur une installation dédiée, mettant en oeuvre des équipements, des régulations, ainsi que des dosages de réactifs spécifiques. Ces réactifs sont nécessaires même pour les techniques biologiques dans la mesure où la biomasse désodorisante ne peut être maintenue en activité que dans mesure où elle reçoit les quantités de nutriments appropriées à son fonctionnement. De plus, il est nécessaire d'assurer une humidification régulière et abondante du substrat porteur de ladite biomasse. En pratique, ces procédés connus de désodorisation mettent en oeuvre une usine de traitement des gaz, en parallèle avec l'usine de traitement d'effluents usés constituant la station d'épuration elle même. Il en résulte une charge notable en termes de coûts opératoires et de frais de main d'oeuvre qui résultent de la nature spécifique du traitement des gaz par ces procédés connus. Le troisième procédé évoqué ci-dessus consistant à réinjecter les gaz viciés et malodorants dans le ou les bassins de boues activées ne présente pas les inconvenients mentionnés ci-dessus mais il se caractérise par une faible efficacité due fait que la biomasse contenue dans les bassins de boues activees n'est absolument pas adaptée aux espèces chimiques gazeuses responsables des odeurs. L'acclimatation d'une fraction de ladite biomasse peut néanmoins se réaliser, généralement après une période d'adaptation relativement longue, mais alors pose un autre problème du fait de l'installation, dans la biomasse boues activées, de bactéries filamenteuses qui vont rapidement induire le phénomène de foisonnement des boues, ainsi qu'un moussage et une dégradation de l'indice de déshydratation des boues qui en résulte. La présente invention s'est donc fixé pour objectif de résoudre les problèmes soulignés ci-dessus. Le demandeur a constaté, de façon surprenante, qu'en mettant en oeuvre les équipements de dégradation biologique des graisses, il était possible d'obtenir une désodorisation efficace des gaz viciés et malodorants générés dans les stations de traitement d'eaux résiduaires. On sait que compte tenu de la nouvelle législation européenne relative à l'élimination des graisses domestiques, les équipements de dégradation biologique des graisses, sont de plus en plus fréquemment installés sur les stations d'épuration. Leur application au traitement des gaz viciés et malodorants, simultanément au traitement des graisses et des composés amoniacaux, soufrés et dérivés d'acides gras contenus dans ces eaux résiduaires, présente donc un grand intérêt, tant sur le plan industriel qu'économique. La presente invention est partie de la constatation que les installations de traitement biologique des graisses présentent des caractéristiques bien spécifiques qui en font un outil tout à fait approprié aux traitements de désodorisation biologique, particulier : biomasse concentrée, de l'ordre de 15 grammes par litre exprimés en matières volatiles, donc particulièrement active pour des polluants qui, pour être odorants n'en sont pas moins présents à des concentrations parfois très faibles et, surtout, - une biomasse parfaitement adaptée au traitement des odeurs ammoniacales, soufrées (mercaptans) et à base d'acides gras. En conséquence, la présente invention a pour objet un procédé désodorisation biologique des gaz viciés et malodorants générés dans installations de traitement d'eaux résiduaires et simultanément de traitement graisses et des composés ammoniacaux, soufrés et dérivés d'acides gras contenus dans des eaux résiduaires caractérisé en ce que : - on collecte les gaz viciés et malodorants dans des enceintes maintenues de préférence sous dépression ; - on introduit les gaz ainsi collectés dans une zone de contact ménagée dans un réacteur contenant une liqueur mixte de boues activées à haute concentration, une partie de ladite liqueur mixte étant recirculée dans ladite zone de contact dans laquelle sont en outre introduits séparément les substrats graisseux; le mélange gaz-substrat graisseux - boues étant soumis, dans ladite zone de contact, à une aération continue et intense de manière que ladite zone soit maintenue dans un état aérobie strict et, - ledit mélange est ensuite introduit dans une zone réactionnelle dudit réacteur, maintenue également dans un milieu aérobie strict, la transformation biologique molécules des gaz malodorants et des substrats graisseux se poursuivant dans ladite zone. Selon caractéristique du procédé le temps de séjour du mélange gaz- substrat graisseux dans ladite zone réactionnelle est fonction de la quantité de substrats graisseux à traiter. Selon un mode de mise en oeuvre de ce procédé, le débit hydraulique de recirculation de la biomasse entre ladite zone réactionnelle et ladite zone de contact est fonction d'une part du débit de gaz viciés à traiter et d'autre part, du volume total réacteur. L'invention vise également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé spécifié ci-dessus caractérisé en ce qu'il comporte un réacteur dans lequel sont prévues une zone de contact, étanche à l'atmosphère et une zone reactionnelle , ladite zone contact étant délimitée par une jupe immergée dans laquelle sont introduits les viciés et la biomasse recirculée, ladite jupe comportant un mélangeur, paroi immergée assurant la circulation de la biomasse entre les zones de contact et réactionnelle, et un dispositif d'insuflation d'air étant prévu à la partie inférieure dudit réacteur de manière à maintenir lesdites zones dans un milieu aérobie strict. Selon un mode de réalisation de ce dispositif, ladite zone de contact est protégée des surpressions par une soupape de décharge. Selon un autre mode de réalisation de ce dispositif, ce dernier comporte un système de volet étanche permettant d'évacuer vers la zone réactionnelle la mousse susceptible d'être générée dans la zone de contact. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-après en référence au dessin annexé dont la figure unique représente de façon schématique une installation de traitement mettant en oeuvre le procédé objet de l'invention. En se référant au dessin, on voit que le dispositif objet de l'invention est réalisé sous forme d'un réacteur 1 contenant des substrats graisseux qui sont introduits par canalisation 5. Ce réacteur est mis en oeuvre par l'invention pour assurer simultanément la désodorisation biologique des gaz viciés et malodorants. Ces derniers sont collectés dans les différents emplacements générateurs d'odeurs de la station d'épuration, tels que le dégrillage, le stockage résidus de dessablage et de dégraissage, les stockages de matières de curage et de vidange, les traitements de la filière boues, etc.... ils sont stockés dans des enceintes généralement maintenues sous dépression, schématisées en 6 sur le dessin et ils sont introduits dans une zone dite de contact Zl ménagée dans le réacteur 1, cette introduction étant effectuée par l'intermédiaire de tout moyen approprié par exemple un mélangeur dynamique 2 à effet poussant associé à une jupe 3 immergée dans le réacteur 1. La capacité de brassage du mélangeur 2 est de préférence telle qu'elle doit permettre d'obtenir un gradient de vitesse de 280 s-'. Dans cette jupe étanche 3 est introduite une portion de la liqueur mixte de boues activées à haute concentration, contenue dans le réacteur 1, le recyclage de cette boue activée vers la jupe immergée 3 étant effectué par exemple à l'aide d'une pompe immergée 7. La biomasse contenue dans le réacteur présente une concentration comprise entre 8 et 25 grammes/litre, exprimée en matières volatiles. La zone de contact Zl est étanche vis à vis de l'atmosphère et, dans cet exemple de réalisation, elle est protégée des surpressions par une soupage de décharge 10. Les substrats graisseux sont introduits séparément dans la zone de contact Zl par la canalisation 5' dérivée sur la canalisation 5. La zone Zl est maintenue dans un milieu aérobie strict par l'intermédiaire dispositif d'insuflation d'air. L'air est injecté par un surpresseur 4 qui alimente un réseau équipé de bulleurs 8. Ainsi, le mélange gaz/substrat graisseux/boue recyclée, dans la zone de contact Zl est soumis à une aération continue et intense. Le volume de zone de contact Zl est déterminé sur la base temps de contact minimal adapté à la composition des gaz viciés et malodorants et des performances attendues sur la dégradation des molécules odorantes. Le réacteur 1 comporte également une zone réactionnelle Z2 permettant la poursuite de la transformation biologique des molécules odorantes associées aux substrats graisseux. La circulation de la biomasse entre la zone de contact Zl et cette zone réactionnelle Z2 s'effectue par l'intermédiaire d'une paroi immergée 12. Cette zone réactionnelle Z2 est également maintenue dans un milieu aerobie strict grâce à l'aération continue et intense obtenue par la mise en oeuvre du surpresseur 4 et du réseau de bulleur 8. Cette aération intense assure à la fois l'oxygénation du milieu réactionnel dans les zones Zl et Z2, indispensable à la dégradation biologique des graisses et polluants de désodorisation ainsi que le brassage régulier et intégral du réacteur. La présence de la zone Z2 permet de poursuivre la transformation biologique des molécules odorantes associées aux substrats graisseux. Le temps de séjour est établi en fonction de la quantité de substrats graisseux à traiter et le débit hydraulique de recirculation de la biomasse à haute concentration est fonction d'une part, du débit d'air vicié à traiter et d'autre part, du volume total du réacteur. Selon la présente invention, on prévoit un système de volet étanche 11, par exemple à commande manuelle qui permet le cas échéant d'évacuer la mousse générée dans la zone de contact Zl vers la zone réactionnelle Z2. On comprend de la lecture de la description qui précède que procédé et les dispositif objet de l'invention assurent simultanément un traitement biologique des graisses et produits de dégradation des graisses ainsi que la désodorisation des gaz viciés, dans un milieu aérobie strict, en présence d'une biomasse concentrée acclimatée, connue pour assurer l'élimination biologique des graisses domestiques et parfaitement adaptée au traitement des gaz viciés et malodorants générés dans les installations d'epuration d'eaux usées. L'intégration proposée du traitement de désodorisation avec traitement des graisses apporte, outre sa réelle synergie, divers avantages complémentaires : il rentabilise la constructin d'équipement biologiques de traitement des graisses et rend caduques autres alternatives à 1 'élimination des graisses, telles que la mise en Centre d'Enfouissement Technique (ou décharge) pour laquelle minimum de siccité des graisses est fixé à 30%, (valeur difficile à obtenir) ou encore telle que l'incinération, methode coûteuse et génératrice de pollutions secondaires. Il demeure bien entendu que la présente invention n'est limitée aux modes de mise en oeuvre et aux exemples de réalisation décrits et/ou mentionnés ci-dessus mais qu'elle en englobe toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 - Procédé de désodorisation biologique des gaz viciés et malodorants générés dans les installations de traitement d'eaux résiduaires et simultanément de traitement des graisses et des composés ammoniacaux, soufrés et dérives d'acides gras contenus dans des eaux résiduaires caractérisé en ce que : - on collecte les gaz viciés et malodorants dans des enceintes maintenues de préférence sous dépression ; - on introduit les gaz ainsi collectés dans une zone de contact (Zl ménagée dans un réacteur (1) contenant une liqueur mixte de boues activées à haute concentration, une partie de ladite liqueur mixte étant recirculée dans ladite zone de contact dans laquelle sont en outre introduits séparément les substrats graisseux; le mélange gaz-substrat graisseux - boues étant soumis, dans ladite zone contact, à une aération continue et intense de manière que ladite zone soit maintenue dans un état aérobie strict et, - ledit mélange est ensuite introduit dans une zone réactionnelle (Z2) dudit réacteur (1), maintenue également dans un milieu aérobie strict, la transformation biologique des molécules des gaz malodorants et des substrats graisseux se poursuivant dans ladite zone. 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le temps de séjour du mélange gaz-substrat graisseux dans ladite zone réactionnelle (Z2) est fonction de quantité de substrats graisseux à traiter. 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le débit hydraulique de recirculation de la biomasse entre ladite zone réactionnelle (Z2) et ladite zone de contact (Zl) est fonction d'une part du débit de gaz viciés à traiter et d'autre part, du volume total du réacteur. 4 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'il comporte un réacteur (1) dans lequel sont prévues une zone de contact (Zl), étanche à l'atmosphère et une zone réactionnelle (Z2), ladite zone de contact étant délimitée par une jupe immergée (3) dans laquelle sont introduits les gaz viciés et la biomasse recirculée, ladite jupe comportant un mélangeur (2, 3), une paroi immergée (12) assurant la circulation de la biomasse entre les zones de contact et réactionnelle, et un dispositif d'insuflation d'ai r (4, étant prévu à la partie inférieure dudit réacteur de manière ' maintenir lesdites zones (Zl et Z2) dans un milieu aérobie strict. 5 Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que ladite zone de contact (Zl) est protégée des surpressions par une soupape de décharge 0). 6 - Dispositif selon l'une des revendications 4 ou 5 caractérisé ce q Vi 1 comporte un système de volet étanche (11) permettant d'évacuer vers la zone réactionnelle (Z2) la mousse susceptible d'être générée dans la zone de contact (Zi).