Brevet FR2825998A1 — publié le 20021220

PROCEDE ET INSTALLATION D'EPURATION D'EFFLUENTS AU MOINS PARTIELLEMENT BIODEGRADABLES La présente invention concerne l'épuration d'effluents au moins partiellement biodégradables et exempts de produits toxiques. Elle concerne en particulier un procédé qui combine à la fois la technique d'épuration biologique aérobie ou anaérobie, entraînant la formation de boues, et la technique de micro irrigation. Elle concerne également une installation spécialement conçue pour la mise en oeuvre d'un tel procédé. Parmi les différentes techniques d'épuration d'effluents on connaît en particulier l'épuration biologique, qui concerne les effluents qui sont totalement ou partiellement biodégradables. Selon cette technique, les composés polluants biodégradables présents dans les effluents liquides sont transformés en boue, sous l'action de bactéries. Ces boues sont séparées de l'effluent traité par décantation puis asséchées par passage en presse. Elles sont ensuite éliminées par épandage, mises à la décharge ou incinérées. Cette technique d'épuration biologique concerne les effluents provenant de la plupart des industriels agroalimentaires, mais également d'autres industries telles que l'industrie du papier, du carton, de la cosmétique. L'inconvénient majeur de cette technique d'épuration biologique réside dans le problème de l'élimination des boues. L'incinération coûte cher. La mise à la décharge est très réglementée et sera vraisemblablement interdite. Quant à l'épandage, il est particulièrement réglementé et est confronté à la réticence des agriculteurs à accepter des boues qui peuvent apparaître comme suspectes et risquer de contaminer les cultures, voire retourner dans la chaîne alimentaire. Une autre technique se développe actuellement qui met en oeuvre un traitement naturel des effluents qui associe le pouvoir épurateur du sol, les capacités d'absorption de certains végétaux et la technologie d'irrigation. Les effluents sont injectés dans le sol par un réseau de micro irrigation, sorte de gouttes à gouttes. Les effluents apportent des matières en suspension qui sont retenues dans les premiers centimètres du sol. Les matières organiques ainsi apportées se dégradent lentement libérant des éléments minéraux. Les éléments minéraux contenus dans les effluents pénètrent dans le sol avec l'eau qui les contient et s'y fixent exception faite des nitrates et des chlorures qui restent en solution. Les végétaux qui sont choisis pour être implantés dans la zone irriguée ont la capacité d'absorber et de capter l'ensemble des éléments et oligo-éléments tels que les nitrates, les phosphates, les chlorures etc... Les micro organismes du sol agissent sur la matière organique et sur certains minéraux, ce qui complète l'action épuratrice des végétaux. La récolte périodique des végétaux ayant été fertilisée par ces effluents, permet d'exporter une partie des éléments minéraux captés, tout en produisant une énergie renouvelable peu polluante utilisable dans des chaufferies automatisées. Selon cette technique, ont donc déjà été mis en place des taillis à très courte rotation de saules, dénommées TTCR. Toutefois ce nouveau procédé d'épuration naturel ne convient qu'à certains types limités d'éffluents. Le but de la présente invention est de proposer un procédé qui permet de pallier les inconvénients de l'épuration biologique tout en bénéficiant des avantages de la fertirrigation. Le procédé de l'invention est un procédé d'épuration d'effluents au moins partiellement biodégradables et exempts de produits toxiques. Il comprend de manière connue une étape d'un traitement biologique, aérobie et/ou anaérobie, desdits effluents entraînant la formation de boues. De manière caractéristique selon l'invention, ledit procédé comprend les étapes suivantes : a) une étape de reprise des boues soit mélangées aux effluents traités soit mélangées avec un apport liquide, b) au moins une étape de filtration du mélange pour élimination des particules supérieures ou égales à 140 um environ et, c) une étape d'alimentation sous pression du mélange ainsi filtré dans un réseau de micro irrigation d'une zone plantée de végétaux, dont il constitue un fertiliser de croissance. On connaît par le document FR 2 782 508 un traitement d'effluents qui comprend une étape de traitement biologique à l'aide d'un lit bactérien, suivie de l'élimination des matières en suspension dans l'effluent ainsi traité et simultanément un traitement des boues par filtration-compostage sur des filtres plantés de roseaux. Cependant dans ce procédé, qui combine un traitement biologique et des végétaux, on n'en obtient pas moins une boue qui certes est stabilisée et non fermentescible mais qui doit néanmoins être éliminée pour une utilisation telle que la réalisation de remblais. Le mérite de la présente invention est d'éliminer totalement la production des boues tout en bénéficiant des avantages de l'épuration biologique et en combinant ces avantages avec ceux de la fertirrigation. Le mélange filtré doit avoir une teneur en liquide suffisante pour être utilisable dans le réseau de micro-irrigation. Cette teneur peut varier selon les dimensions des goutteurs et la pression mise en oeuvre. Elle est généralement d'au moins 80%, ce qui correspond à une siccité ou taux de matière sèche d'au plus 20%. De préférence il y a deux opérations de filtration du mélange obtenu, à savoir une première opération pour l'élimination des particules grossières, supérieures à 1 à 3 mm, par exemple par dégrillage, et une seconde opération de filtration fine par élimination des particules supérieures ou égales à 140 um environ. Bien sûr on peut se contenter de la seconde opération de filtration fine lorsque le mélange ne comporte pas de particules grossières. Dans une variante préférée de réalisation, l'apport de liquide, pour la réalisation du mélange avec les boues consiste au moins en partie dans de l'eau provenant de la décantation des effluents ayant subi le traitement biologique aérobie et/ou anaérobie ; ceci évite d'avoir à retraiter ultérieurement cette eau provenant de la décantation. L'apport liquide peut également consister en un apport d'autres effluents de type liquides, tels que lisier de porc ou d'autres animaux, jus de fumier, de lisier, jus de lessivage. Dans ce cas cet apport liquide génère une pollution complémentaire qui est prise en compte dans l'étape de micro-irrigation. De préférence la filtration fine est réalisée avec un contre lavage, éventuellement avec de l'eau provenant de la décantation des effluents ayant subi le traitement biologique. Certes la filtration avec contre lavage génère des eaux chargées ; avantageusement celles-ci sont réintroduites dans les effluents ayant subi le traitement biologique, éventuellement avant décantation. L'alimentation sous pression du mélange filtré dans le réseau de micro irrigation est réalisée sous régulation de débit et de pression. C'est un autre objet de l'invention que de proposer une installation spécialement conçue pour la mise en oeuvre du procédé d'épuration des effluents précité. Cette installation comporte : a) un dispositif de traitement biologique aérobie et/ou anaérobie, b) éventuellement un décanteur destiné à séparer en sortie du dispositif de traitement biologique, d'un côté les boues et d'un autre côté les effluents liquides, c) éventuellement un mélangeur apte à réaliser le mélange des boues provenant du décanteur et un apport liquide, notamment des effluents liquides sortant du décanteur, d) au moins un dispositif de filtration apte à permettre l'élimination des particules supérieures ou égales à 140 um environ, e) une pompe de circulation, f) un réseau de micro irrigation, composé de tuyaux micro perforés posés sur le sol ou enterrés dans une zone plantée de végétaux. De préférence l'installation comporte également un dégrilleur pour l'élimination des particules grossières, supérieures à 1 à 3 mm. La pompe de circulation du mélange est avantageusement équipée d'un régulateur de pression et de débit. Lorsque le réseau de micro irrigation est enterré, de préférence il l'est à une profondeur de 20 à 60 cm. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va être faite d'un procédé d'épuration d'effluents de l'industrie agroalimentaire illustré par le dessin annexé dont la figure unique est une représentation en diagramme des différentes étapes dudit procédé. Les effluents des industries, qui peuvent soit être traités par le procédé de l'invention soit intervenir comme apport liquide concerne toutes les branches des industries agroalimentaires à savoir légumes, fruits, chocolaterie, confiserie, industrie laitière, charcuterie, oeufs, vins, alcools, jus de fruits, pâtes alimentaires, riz, céréales, plats cuisinés, sucre et également : - industries de la viande (abattoirs et ateliers de transformation de bovins, d'ovins, de caprins, et plus généralement de tous les animaux), - industrie de traitement du poisson, de crustacés..., - élevage : lisiers de porcs, de bovins, d'ovins et plus généralement de tous les animaux etc..., - exploitations agricoles : jus de fumier, de lisiers, tout jus de lessivage..., - boues de station d'épuration industrielle, urbaine et rurale. Le point commun à toutes ces industries est que les effluents sont totalement ou partiellement biodégradables et ne contiennent pas de produits toxiques tels que des métaux lourds, des produits chimiques ou hydrocarbures. Bien sûr l'invention n'est pas limitée aux effluents ci-dessus mais à tous les effluents qui possèdent lesdites caractéristiques, en particulier les effluents des industries du papier, du carton ou de la cosmétique. Il peut également s'agir d'effluents provenant de petites et moyens collectivités, de 100 à 10 000 Eh (équivalent-habitant). Les effluents bruts, après avoir éventuellement subi un dégrillage, sont d'abord traités par un procédé de traitement biologique aérobie ou anaérobie qui de manière connue, sous l'action de bactéries transforme en boue les composés polluants biodégradables qui sont présents dans les effluents liquides. Un tel traitement biologique et le dispositif correspondant est bien connu par ailleurs et ne sera pas décrit plus précisément. Il revient à l'homme du métier de déterminer les conditions opératoires et le matériel adéquats en fonction des effluents. L'ensemble constitué des effluents traités et des boues produites lors du traitement biologique précité est soumis à une opération de décantation dans un décanteur également conventionnel qui permet la séparation des boues et des effluents liquides traités. Sur la figure on a indiqué le circuit habituel de traitement de ces boues à savoir, après assèchement par passage en presse, une élimination par épandage, mise à la décharge ou incinération. De manière caractéristique, selon l'invention les boues provenant du décanteur, éventuellement après assèchement par passage en presse, sont mélangés dans un mélangeur conventionnel, avec un apport liquide, apport qui peut au moins en partie, provenir des effluents traités sortant du décanteur ; pour le reste, les effluents traités sont soumis à un traitement final d'épuration avant de retourner dans le milieu naturel. L'apport liquide peut provenir d'autres liquides que les effluents issus du décanteur, que ce soit de l'eau de process, de l'eau brute ou de l'eau potable ou d'autres effluents considérés comme liquides tels que lisiers de porcs ou d'autres animaux ou jus de fumier, de lisier ou de lessivage. Bien sûr il est préférable que les boues sortant du décanteur soient reprises immédiatement pour la réalisation du mélange. Cependant en fonction du type d'installation il pourrait éventuellement être nécessaire de réaliser un passage en presse pour assécher partiellement les boues, en vue de leur transport jusqu'à la station de mélange. Le mélange est ensuite soumis à une opération de dégrillage, dans un dégrilleur dont la taille des mailles est comprises entre 1 à 3 mm, ayant pour effet d'éliminer les particules grossières. Le mélange ainsi dégrillé est ensuite soumis à une opération de filtration fine, sur un dispositif de filtration avec filtre auto nettoyant à contre lavage. On peut utiliser comme liquide de contre lavage une partie des effluents traités sortant du décanteur ou éventuellement d'autres liquides. Quant au retour de contre lavage, ce liquide peut lui-même être recyclé avec les effluents traités et les boues sortant du traitement biologique, notamment en tête du décanteur. L'opération de filtration fine a pour but d'éliminer les particules égales ou supérieures à 140 um environ. Dans le système automatisé de contre lavage qui permet de maintenir une efficacité optimale de la filtration, ledit contre lavage est commandé de préférence par une mesure d'encrassement par pression différentielle. Elle peut être commandée également par déclenchement périodique réglable par l'opérateur. Les effluents liquides ainsi filtrés, sont transportés sous pression vers les réseaux d'irrigation grâce à une pompe qui est elle-même équipée d'un système de régulation de débit et de pression. Un réseau de micro irrigation est composé de tuyaux d'irrigation comportant des goutteurs qui sont des orifices de passage faisant de l'ordre de 130 pm. Les tuyaux d'irrigation peuvent être posés sur le sol ou bien enterrés, de préférence à une profondeur de 20 à 60 cm. La zone d'irrigation est elle-même plantée de végétaux qui complètent l'action épuratoire du sol. Ces végétaux peuvent être des taillis à très courte rotation (TTCR) de saules, des taillis à courte rotation (TCR) de peupliers, d'eucalyptus ou tout autre feuillu adapté au climat du pays où a été implanté ce système. Ces végétaux peuvent être également des rhysophites. De plus la zone dans laquelle sont plantés lesdits végétaux peut également comprendre des lits de tourbe. Dans le cas des taillis à très courte rotation de saules ou des taillis à courte rotation de peupliers, eucalyptus ou autres feuillus, les effluents qui contiennent des éléments nutritifs jouent le rôle de fertiliser de croissance des végétaux. Lesdits végétaux sont régulièrement coupés et génèrent eux-mêmes de la biomasse ce qui est un élément positif à prendre en considération dans le coût global du traitement des effluents. Il est à noter que contrairement à certaines pratiques d'épandage sur culture, les effluents traités selon le procédé de l'invention n'intègrent pas la chaîne alimentaire. Dans la description qui vient d'être faite, les boues sortant du décanteur sont mélangées avec un apport liquide avant de subir les opérations de dégrillage et de filtration fine, afin d'être injectées avec régulation de débit et de pression, dans le réseau de micro irrigation. Cependant la mise en oeuvre de ce mélange n'est pas strictement obligatoire. Pour certains types de traitement biologiques et certains types d'effluents, l'ensemble effluents traités et boues sortant du traitement biologique, aérobie ou anaérobie, peut présenter des caractéristiques souhaitables du mélange sans nécessité de décantation puis d'apport liquide complémentaire. D'une manière générale, on estime qu'il faut que le mélange boues décantées /apport liquide ou boues/effluents traités doit avoir une teneur en liquide d'au moins 80%, cette teneur étant déterminée en fonction du réseau de micro-irrigation, notamment la dimension des orifices de passage ou goutteurs et la pression d'injection. REVENDICATIONS 1. Procédé d'épuration d'effluents au moins partiellement biodégradables et exempts de produits toxiques, comprenant un traitement biologique, aérobie et/ou anaérobie, desdits effluents entraînant la formation de boues, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : a) une étape de reprise des boues soit mélangées avec les effluents traités soit mélangées avec un apport liquide, b) au moins une étape de filtration du mélange pour élimination des particules supérieures ou égales à 140 um environ et, c) une étape d'alimentation sous pression du mélange ainsi filtré dans un réseau de micro irrigation d'une zone plantée de végétaux, dont il constitue un fertiliser de croissance. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le mélange filtré a une teneur en humidité d'au moins 80%. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que la reprise des boues se fait après une opération de décantation et séparation des boues et des effluents liquides traités. 4. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'apport de liquide, pour la réalisation du mélange avec les boues consiste au moins en partie dans de l'eau provenant de la décantation des effluents ayant subi le traitement biologique aérobie et/ou anaérobie. 5. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'apport de liquide, pour la réalisation du mélange avec les boues consiste au moins en partie dans d'autres effluents liquides, notamment lisier de porcs ou d'autres animaux, jus de fumier, de lisier ou jus de lessivage. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'il comprend deux opérations de filtration du mélange obtenu, à savoir une première opération pour l'élimination des particules grossières, supérieures à 1 à 3 mm, par exemple par dégrillage, et une seconde opération de filtration fine par élimination des particules restantes supérieures ou égales à 140 um environ. 7. Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce que la filtration fine est réalisée avec un contre lavage, éventuellement avec de l'eau provenant de la décantation des effluents ayant subi le traitement biologique. 8. Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que les eaux chargées de contre lavage sont réintroduites dans les effluents ayant subi le traitement biologique, éventuellement avant décantation. 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que l'alimentation sous pression du mélange filtré dans le réseau de micro irrigation est réalisée sous régulation de débit et de pression. 10. Installation conçue pour la mise en oeuvre du procédé d'épuration des effluents selon l'une des revendications 1 à 8 comporte : a) un dispositif de traitement biologique aérobie et/ou anaérobie, b) éventuellement un décanteur destiné à séparer en sortie du dispositif de traitement biologique, d'un côté les boues et d'un autre côté les effluents liquides, c) éventuellement un mélangeur apte à réaliser le mélange des boues provenant du décanteur et un apport liquide, notamment des effluents liquides sortant du décanteur, d) au moins un dispositif de filtration apte à permettre l'élimination des particules supérieures ou égales à 140 um environ, e) une pompe de circulation, f) un réseau de micro irrigation, composé de tuyaux micro perforés posés sur le sol ou enterrés dans une zone plantée de végétaux. 11. Installation selon la revendication 10 caractérisée en ce qu'elle comporte un dégrilleur pour l'élimination des particules grossières, supérieures à 1 à 3 mm et un dispositif de filtration auto nettoyant à contre-lavage pour l'élimination des particules restantes supérieures ou égales à 140 micromètres environ. 12. Installation selon l'une des revendications 10 ou 11 caractérisée en ce que la pompe de circulation du mélange est équipée d'un régulateur de pression et de débit. 13. Installation selon l'une des revendications 10 à 12 caractérisée en ce que le réseau de micro irrigation est enterré, à une profondeur de 20 à 60 cm.