Brevet FR2876684A1 — publié le 20060421

La présente invention se rapporte à un procédé de traitement physique et biologique d'une biomasse, et à un dispositif de mise en oeuvre de ce procédé. Comme cela est connu en soi, les effluents d'origine urbaine, industrielle et agricole peuvent être traités par voie biologique en utilisant des micro-organismes (bactéries...) adaptés, présents ou non naturellement dans ces effluents. Le principe d'un traitement biologique est de transformer les effluents organiques en dioxyde de carbone et en eau, avec dégagement de chaleur. Ce principe permet une perte de matière. Ainsi, lors du traitement biologique, les micro-organismes se nourrissent des effluents organiques permettant la décomposition de ces derniers. La quantité de micro-organismes (aussi appelé biomasse ou boue biologique) augmente au fur et à mesure que la dégradation des effluents organiques progresse. En fonction du type de traitement biologique utilisé, il subsiste une biomasse en quantité plus ou moins importante mais toujours non négligeable. Cette biomasse constitue un déchet dont les coûts de valorisation (agricole...) ou d'élimination (incinération...) sont de plus en plus importants. Lors d'un traitement biologique, la dégradation de la biomasse est généralement réalisée en utilisant le vieillissement naturel des microorganismes (25 à 30 jours). Lesdits micro-organismes morts naturellement sont assimilés (consommés) par des micro-organismes plus jeunes. A chaque cycle, la quantité de matière va être réduite avec une production de dioxyde de carbone, d'eau et de chaleur. La présente invention a pour but principal de réduire la production de biomasse pour permettre une gestion de cette biomasse moins coûteuse. Un autre but de la présente invention est de transformer les microorganismes pathogènes ou non désirables en micro-organismes banals. Ces micro-organismes pathogènes peuvent être présents par exemple dans les effluents d'industries pharmaceutiques, dans les effluents de centres hospitaliers, etc. On atteint ces buts de l'invention avec un procédé de traitement physique et biologique d'un effluent organique, du type dans lequel on décompose ledit effluent au moyen de micro-organismes dans au moins une zone de traitement biologique, remarquable en ce que: - a) on récupère une fraction de la biomasse issue dudit traitement biologique, b) on soumet cette fraction à une très haute pression (avec ou sans présence de gaz) de manière à détruire ou endommager les micro-organismes situés dans cette fraction, et - c) on ré-injecte cette fraction ainsi traitée dans ladite zone de traitement biologique, ou dans une ou plusieurs autres zones de traitement biologique. La présente invention permet de réduire au maximum le temps de vie des micro- organismes afin d'accélérer le cycle de dégradation de la biomasse. La destruction des micro-organismes par application d'une très haute pression est simple et peu coûteuse à mettre en oeuvre, de sorte que le procédé selon l'invention est finalement nettement plus économique que tous les procédés d'élimination existant à ce jour. Suivant d'autres caractéristiques optionnelles de ce procédé : - on soumet ladite fraction de boue biologique à une pression comprise entre 380 et 10 000 bars, avec ou sans gaz, - on met en oeuvre plusieurs fois la succession des étapes a) à c), - entre les étapes a) et b) on épaissit ladite fraction de biomasse. La présente invention se rapporte également à un dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé conforme à ce qui précède, remarquable en ce qu'il comprend: - une zone de traitement biologique, - un désintégrateur cellulaire comportant une zone de compression et des moyens de mise sous pression, et - des moyens pour envoyer ladite fraction de biomasse de ladite zone de traitement vers ladite zone de compression, et inversement. Suivant d'autres caractéristiques optionnelles de ce dispositif: - ladite zone de compression comprend un réservoir de compression muni d'une mise à l'atmosphère, - lesdits moyens d'envoi comprennent un système d'alimentation pour extraire ladite fraction de biomasse de ladite zone de traitement et l'envoyer vers ledit réservoir, et un système d'évacuation pour envoyer ladite fraction dudit réservoir vers ladite zone de traitement biologique ou vers une ou plusieurs autres zones de traitement biologique, - lesdits moyens de mise sous pression comprennent une pompe très haute pression, ou un piston, - ledit dispositif comprend un système d'épaississement interposé entre ladite zone de traitement et lesdits moyens d'envoi. Afin d'illustrer au mieux la présente invention, deux figures ci-annexées représentent de manière schématique deux exemples de dispositifs permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. Comme on peut le voir sur la figure 1, ce dispositif peut comprendre une zone de traitement 1 pouvant consister typiquement en un réacteur biologique (tel que celui enseigné par la demande de brevet français n 97 00116). Ce dispositif comprend par ailleurs un désintégrateur cellulaire 3 comprenant un réservoir de compression 5 et un système de mise sous pression 7 en communication de fluide avec ce réservoir. Le système de mise sous pression 7 peut comprendre une pompe très haute pression apte à engendrer à l'intérieur du réservoir 5 une pression comprise entre 380 et 10 000 bars. Ce réservoir 5 est lui-même en communication de fluide avec la zone de traitement 1 d'une part par un système d'alimentation 9 et d'autre part par un système d'évacuation 11. En 13, on introduit dans la zone de traitement biologique 1 un effluent organique à traiter. La zone de traitement biologique 1 contient des micro-organismes aptes à dégrader l'effluent organique. On laisse alors le processus de dégradation biologique se dérouler à l'intérieur de la zone de traitement 1. Ce faisant, on met en fonctionnement le système d'alimentation 9 de manière à remplir le réservoir de compression 5 d'une fraction de biomasse située dans la zone de traitement 1. Lorsque le réservoir 5 est rempli, on l'isole et on met en fonctionnement le système de mise sous pression 7 de manière à mettre le réservoir 5 sous pression. Sous l'effet de cette élévation de pression, les membranes des microorganismes situés à l'intérieur du réservoir 5 sont endommagées ou éclatent, transformant ainsi ces micro-organismes en simple matière organique inerte. Une fois que l'on a procédé à cette opération, on arrête le système de mise sous pression 7 et on laisse la matière organique située à l'intérieur du réservoir 5 redescendre à la pression ambiante par un système de mise à l'atmosphère 14. Après quoi on met en fonctionnement le système d'évacuation 11 de manière à envoyer cette matière biologique à l'intérieure de la zone de traitement 1 ou vers une autre zone de traitement. On reproduit l'ensemble de ces opérations autant de fois qu'il est nécessaire. Comme on peut le comprendre à la lumière de ce qui précède, le fait de soumettre une fraction de biomasse à une très haute pression permet de détruire ou d'endommager les membranes des micro-organismes situés dans cette fraction, et donc ces micro-organismes se trouvent réduits à l'état de simple matière organique inerte. Lorsque cette matière organique inerte est injectée dans une zone de traitement biologique, elle va servir de nourriture aux autres microorganismes en vie. En consommant cette matière organique inerte, lesdits autres microorganismes la convertissent essentiellement en protéines nécessaires à leur croissance, ainsi qu'en dioxyde de carbone, en eau rejetée dans la zone de traitement biologique, et en chaleur. Ainsi à chaque cycle, on réduit la masse globale de la biomasse. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus et illustré par la figure 1. Ce mode de réalisation est donné à titre illustratif et non limitatif. C'est ainsi par exemple que l'on peut recueillir la fraction de biomasse extraite de la zone de traitement biologique 1 dans un système d'épaississement 17 (voir figure 2) avant de l'envoyer dans le réservoir de compression 5 du désintégrateur cellulaire 3. En éliminant une partie de l'eau de la biomasse, ceci permet d'envoyer dans le désintégrateur cellulaire un maximum de micro-organismes pour un même volume. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement physique et biologique d'un effluent organique, du type dans lequel on décompose ledit effluent au moyen de microorganismes dans au moins une zone de traitement biologique (1), caractérisé en ce que: - a) on récupère une fraction de la biomasse issue dudit traitement biologique, - b) on soumet cette fraction à une très haute pression (avec ou sans présence de gaz) de manière à détruire ou endommager les micro-organismes situés dans cette fraction, et - c) on ré-injecte cette fraction ainsi traitée dans ladite zone de traitement biologique (1), ou dans une ou plusieurs autres zones de traitement biologique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on soumet ladite fraction de boue biologique à une pression comprise entre 380 et 10 000 bars, avec ou sans gaz. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on met en oeuvre plusieurs fois la succession des étapes a) à c). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'entre les étapes a) et b) on épaissit ladite fraction de biomasse. 5. Dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend: - une zone de traitement biologique (1), - un désintégrateur cellulaire (3) comportant une zone de compression (5) et des moyens de mise sous pression (7), et - des moyens (9, 11) pour envoyer ladite fraction de biomasse de ladite zone de traitement (1) vers ladite zone de compression (5), et inversement. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite zone de compression comprend un réservoir de compression (5) muni d'une mise à l'atmosphère (14). 7. Dispositif selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que lesdits moyens d'envoi comprennent un système d'alimentation (9) pour extraire ladite fraction de biomasse de ladite zone de traitement (1) et l'envoyer vers ledit réservoir (5), et un système d'évacuation (11) pour envoyer ladite fraction dudit réservoir (5) vers ladite zone de traitement biologique (1) ou vers une autre zone de traitement biologique 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7 pour la mise en oeuvre d'un procédé conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de mise sous pression comprennent une pompe très haute pression (7), ou un piston. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 8 pour la mise en oeuvre d'un procédé conforme à la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend un système d'épaississement (17) interposé entre ladite zone de traitement (1) et lesdits moyens d'envoi (9, 11).