Brevet FR2879590A1 — publié le 20060623

PROCEDE DE TRAITEMENT DE L'EAU La présente invention se rapporte die manière générale au domaine du traitement de l'eau. En particulier, la présente invention a trait à un procédé de traitement électrolytique d'effluents en présence d'ions oxydants. De nombreux secteurs industriels et collectifs utilisent de l'eau en grande quantité et cette eau se retrouve contaminée pendant le processus d'utilisation. L'eau est un élément essentiel de la plupart des grandes entreprises de transformation de produits alimentaires. Après avoir été utilisée, la plus grande partie cette eau de procédé est retournée au milieu naturel. Cette eau peut être chargée en matières organiques et elle devient dès lors une source de pollution importante pour le cours d'eau ou le milieu qui la reçoit. Parmi les différents types d'eaux usées, l'eau des abattoirs est sans doute une des plus chargées en matières organiques et en micro- organismes pathogènes. Dans un abattoir, l'eau usée résulte des eaux de process d'abattage, des eaux de nettoyage, des eaux de condensation et des eaux de refroidissements. Dans d'autres secteurs industriels, l'eau est utilisée pour refroidir un produit ou les équipements d'un procédé de fabrication, notamment au moyen de tours de refroidissement. Dans les tours de refroidissement, de l'eau est perdue par évaporation, par la purge du système et sous forme d'aérosol (brouillard de gouttelettes) ou entraînement vésiculaire. Les aérosols sont la part d'eau qui circule, entraînée dans les tours de refroidissement, sous forme de petites gouttelettes et qui se dispersent facilement dans l'environnement. Cette eau contient beaucoup de minéraux dissous, de produits chimiques et de micro-organismes incluant la legionella et d'autres bactéries. De nombreux procédés de traitement d'effluents sont connus à ce jour. 2879590 2 Certains procédés de traitement mettent en oeuvre des techniques électrolytiques de type électro-floculation, électro- flottation ou électrocoagulation. Ces méthodes de traitement permettent notamment de décomposer des substances chimiques polluantes et de débarrasser l'eau d'éléments solides en suspension. Ces procédés sont donc plus ou moins efficaces pour épurer chimiquement les effluents sans toutefois éliminer quantitativement les micro-organismes, pathogènes ou non, présents également dans les eaux usées. La présente invention se propose de pallier les inconvénients dus aux 10 procédés de traitement des effluents connus. Le but de la présente invention est de proposer un procédé de traitement d'un effluent ou d'une eau résiduelle chargée notamment en micro-organismes, permettant d'éliminer quantitativement les déchets chimiques ainsi que lesdits micro-organismes. L'utilisation de ce procédé permet notamment de diminuer l'impact sur l'environnement des eaux très polluées, telles que les eaux de récupération, mais aussi de rendre potables de point de vue microbiologique les eaux moins polluées, telles que l'eau des rivières. La présente invention concerne un procédé de traitement d'un effluent contenant des microorganismes pathogènes ou non, en vue de diminuer son impact sur l'environnement voire de le rendre potable, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: i. on introduit l'effluent dans une cuve comportant deux électrodes, on additionne l'effluent, après avoir ramené le pH à une valeur 25 comprise entre 6 et 12, d'une faible quantité d'un agent de traitement qui génère des ions oxydants, et iii. on applique entre lesdites électrodes un courant continu pendant une durée déterminée selon le type d'effluent. Selon diverses réalisations, le procédé de traitement présente les 30 caractères suivants, le cas échéants combinés: 2879590 3 - ledit agent de traitement est sélectionné dans le groupe des agents oxydants comprenant: - XO-, X03-, X04 où X est un halogène; - eau oxygénée; - ou autre composé oxydant capable de former un peroxyde et de libérer un équivalent oxydant à celui de 0,5 à 3 ml d'une solution d'eau de javel à 9 chlorométrique; l'effluent est additionné : d'eau de javel de commerce, à 9 chlorométrique, ou - d'eau oxygénée à 110 volumes, diluée 22 fois, à raison de 0,5 ml à 3 ml par litre d'eau; - lesdites électrodes sont métalliques ou en carbone; - on applique un courant continu de tension comprise entre 5 et 40 V entre électrodes voisines; - le courant continu est appliqué pendant une durée variable selon la nature des effluents; les microorganismes inactivés par ce traitement sont des bactéries et/ou des virus. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture des 20 exemples de réalisation suivants. Exemple 1. Essais de traitement des eaux de récupération provenant des abattoirs Un volume déterminé d'effluent provenant des abattoirs est traité selon le procédé de l'invention: - l'effluent est introduit dans une cuve comportant deux électrodes en fer; - le pH dudit effluent étant, si besoin est, amené à une valeur comprise entre 6 et 10, ledit effluent est additionné d'une quantité donnée d'agent de traitement. Comme agent de traitement est utilisé soit de l'eau de javel à 9 chlorométrique du commerce, soit du peroxyde d'hydrogène à 110 volumes, dilué 22 fois, à raison de 0,5 ml; 1,0 ml ou 1,5 ml par litre d'effluent; - on applique entre lesdits électrodes un courant continu (5 à 40 V) pendant une durée déterminée: 15 minutes ou 30 minutes. L'eau est soumise à une analyse microbiologique, avant et après traitement. L'analyse microbiologique des échantillons d'eau s'effectue à l'aide de boîtes de 5 pétri remplies d'un milieu de culture approprié (PCA), permettant notamment la croissance de bactéries, comme suit: - un volume déterminé d'effluent (de préférence 1 ml) est déposé à la surface dudit milieu de culture; - les boîtes de pétri sont incubées à 30 C pendant 24 à 48h; - à la fin de la période d'incubation, le développement éventuel de colonies est observé visuellement et est exprimé en nombre d'unités formant colonies (UFC) par litre. Les conditions de travail sont résumées ci-dessous dans le tableau 1. Les résultats obtenus sont présentés dans les figures 1 à 13 annexées, dans 15 lesquelles: - la figure 1 présente les essais Al, A2 et A3 conformément au tableau 1; - la figure 2 présente l'essai A3 de la figure 1, agrandi; - la figure 3 présente les essais B1, B2 et B3 conformément au tableau 20 1; - la figure 4 présente l'essai B3 de la figure 3, agrandi; la figure 5 présente les essais Cl, C2 et C3 conformément au tableau 1; la figure 6 présente l'essai C3 de la figure 5, agrandi; - la figure 7 présente les essais Dl, D2 et D3 conformément au tableau 1; - la figure 8 présente l'essai D3 de la figure 7, agrandi; - la figure 9 présente les essais F1, F2 et F3 conformément au tableau 1; X30 - la figure 10 présente l'essai F3 de la figure 9, agrandi; - la figure 11 présente les essais G1, G2 et G3 conformément au tableau 1; -la figure 12 présente l'essai G3 de la figure 11, agrandi; - la figure 13 présente les échantillons A3, B3, C3, D3, E3, F3 et G3 par 5 rapport à l'eau de récupération non traitée (brute). Essai Eau de javel (ml) Eau oxygénée (ml) Temps de traitement (min) Al - 0 A2 - - 15 A3 - - 30 B1 0,5 - 0 B2 0,5 - 15 B3 0,5 - 30 Cl 1,0 - 0 C2 1,0 - 15 C3 1,0 - 30 Dl - 0,5 0 D2 - 0,5 15 D3 - 0,5 30 El - 1,0 0 E2 - 1,0 15 E3 - 1,0 30 F1 1,5 - 0 F2 1,5 - 15 F3 1,5 - 30 G1 - 1,5 0 G2 - 1,5 15 G3 1,5 30 Tableau 1 Ces résultats montrent que le traitement d'une eau de récupération selon l'invention conduit à l'élimination substantielle des bactéries présentes dans ladite eau de récupération et ceci pour des temps de traitement de maximum 30 minutes. Les traitements sont les plus efficaces dans les conditions suivantes: - pour des rapports de 0,5 ml et 1 ml d'eau de javel par litre d'effluent et une durée de traitement de 15 min (essais B2 et C2, respectivement) ; - pour des rapports de 0,5 ml et 1,5 ml d'eau oxygénée par litre d'effluent et une durée de traitement de 30 min (essais D3 et G3, respectivement). Exemple 2. Analyses microbiologiques de l'eau de récupération avant et après traitement Des effluents provenant des abattoirs ou des tours de refroidissement ont été soumis, avant et après traitement selon l'invention (le courant continu étant appliqué pendant une durée comprise entre 10 et 30 minutes), à des analyses microbiologiques effectuées à l'Institut Pasteur de Lille (laboratoire de référence agréé pour l'analyse des eaux) et au Laboratoire Santé Environnement Hygiène de Lyon, respectivement. Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau 2. Effluent Paramètre Méthode Résultat Résultat avant après traitement traitement Eaux brutes Bactériophages ISO 10705- 3,14 x104/ml Tableau 2 Ces résultats démontrent que le procédé de traitement des eaux de récupération contenant des microorganismes pathogènes, provenant notamment des abattoirs ou des tours de refroidissement, permet de réduire drastiquement, voire de supprimer, la teneur en microorganismes pathogènes. Exemple 3. Essais de traitement des eaux de rivière, Des échantillons d'eau de rivière (eau provenant de la Somme) ont été soumis, avant et après traitement selon l'invention, à des analyses bactériologiques sur boîtes de pétri. Ces analyses ont été effectuées par le Laboratoire Départemental d'Amiens. Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau 3. Essai Caractéristiques Temps de Analyse Résultat traitement bactério A Eau brute 0 Tapis Al Eau brute lmin 30sec 1 UFC Non potable A2 Eau brute 3min 30 UFC A3 Eau brute + 1ml eau 0 6 UFC javel A4 Eau brute + lml eau imin 30sec 1 UFC Potable javel A5 Eau brute + 1mI eau 3min 0 UFC Potable javel Tableau 3 :15 Ces résultats montrent que le traitement d'une eau de rivière selon l'invention, appliqué pendant une durée comprise entre 1 et 5 minutes, conduit à l'élimination quasi complète des microorganismes présents dans ladite eau et ceci pour des temps de traitement aussi courts qu'une minute et demi (essai A4) ou trois minutes (essai A5). Par contre, l'ajout d'eau de javel à de l'eau de rivière, en l'absence de traitement électrolytique, ne suffit pas de rendre potable de point de vue microbiologique cette dernière (essai A3). Le procédé de traitement des eaux usées décrit présente de nombreux avantages: - sa mise en oeuvre est simple et nécessite juste un réacteur comprenant des électrodes métalliques; - les agents de traitement sont des produits usuels et bon marché du commerce, utilisés à dose faible. 15 20 25 2879590 9 REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement d'un effluent contenant des microorganismes pathogènes ou non, en vue de diminuer son impact sur l'environnement voire de le rendre potable, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: i. on introduit l'effluent dans une cuve comportant des électrodes, ii. on additionne l'effluent, à pH compris entre 6 et 10, d'une faible quantité d'un agent de traitement qui génère des ions oxydants, et iii. on applique entre lesdites électrodes un courant continu pendant une durée déterminée. 2. Procédé de traitement selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit agent de traitement est sélectionné dans le groupe des agents oxydants tels que XO-, X03-, X04 où X est un halogène; eau oxygénée; ou autre composé oxydant capable de former un peroxyde et de libérer un équivalent oxydant à celui de 0,5 à 3 ml d'une solution d'eau de javel à 9 chlorométrique. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit effluent est additionné : - d'eau de javel de commerce, à 9 chlorométrique, ou d'eau oxygénée à 110 volumes, diluée 22 fois, à raison de 0,5 ml à 3 ml par litre d'effluent. 4. Procédé selon l'une quelconques des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdites électrodes sont métalliques ou en carbone. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on applique un courant continu d'une tension comprise entre 5 et 40 V entre électrodes voisines. 6. Procédé selon l'une quelconques des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le courant continu est appliqué pendant une durée comprise 2879590 - 10 - entre 10 à 30 minutes pour des eaux de récupération provenant des abattoirs ou des tours de refroidissement. 7. Procédé selon l'une quelconques des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le courant continu est appliqué pendant une durée comprise 5 entre 1 à 5 minutes pour des eaux de rivière. 8. Procédé selon l'une quelconques des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les microorganismes inactivés par ce traitement sont des bactéries et/ ou des virus.