Brevet FR2899576A1 — publié le 20071012

La présente invention concerne un procédé et une station de traitement, en s particulier d'épuration, d'effluents, notamment urbains, industriels ou animaliers ainsi qu'une installation sanitaire, telle que douche, toilette, apte à être associée à une telle station de traitement. Le traitement des effluents d'origine diverse, en particulier le traitement des io eaux noires et grises, telles que celles issues des toilettes, pose problème aujourd'hui, notamment dans le cas de toilette embarquée sur un bateau, dans un camping car ou autre. Jusqu'à présent, les traitements utilisés comportent un traitement chimique 15 associé à un éventuel broyage des eaux noires récoltées dans une cuve et la vidange régulière de ladite cuve. C'est l'opération de vidange qui pose problème à l'utilisateur car il n'existe pas de lieu dédié au recueil de ces eaux traitées. 20 Des problèmes analogues de traitement se posent pour les jus issus du lisier, pour les effluents industriels ou autres. Un but de la présente invention est donc de proposer un procédé et une station de traitement du type précité dont les conceptions permettent de limiter les 25 opérations de vidange et le rejet de matières polluantes à l'extérieur de ladite station. Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé et une station de traitement dont les conceptions permettent à la fois un recyclage des 30 matières solides et des liquides contenus dans ledit effluent. Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé et une station de traitement dont les conceptions permettent un fonctionnement en autonomie sans vidange sur une période de plusieurs mois et une maintenance simplifiée. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de traitement, en particulier d'épuration, d'effluents, notamment urbains, industriels ou animaliers, du type comprenant au moins une étape de traitement biologique, généralement s bactérien, dudit effluent, caractérisé en ce qu'on fait suivre le traitement biologique d'une électro-floculation en vue de la formation de composés coagulés dans ledit effluent puis on soumet l'effluent à une filtration pour séparer le concentrat du filtrat. lo La réalisation au sujet d'un traitement biologique suivi d'une électro-floculation, elle-même suivie d'une filtration,de préférence tangentielle, permet de disposer d'un procédé apte à fonctionner en circuit fermé de manière à limiter les opérations de maintenance et de vidange des cuves dans lesquelles lesdits effluents peuvent être stockés. 15 L'invention a encore pour objet une station de traitement, en particulier d'épuration, d'effluents, notamment urbains, industriels ou animaliers, pour la mise en oeuvre du procédé du type précité, du type comprenant au moins une cuve de traitement biologique, généralement bactérien, caractérisée en ce que 20 la cuve de traitement biologique est associée à une cuve d'électro-floculation en vue de la formation dans l'effluent de composés coagulés, cette cuve d'électro-floculation alimentant une unité de filtration présentant au moins deux sorties, l'une d'évacuation du concentrat, de préférence accordée à la cuve de traitement biologique pour soumettre à nouveau le concentrat à un traitement 25 biologique, l'autre servant à l'évacuation du filtrat épuré. L'invention a encore pour objet une installation sanitaire telle que douche, toilette, du type comprenant au moins une conduite d'alimentation en eau et une conduite d'évacuation des eaux, caractérisée en ce que lesdites conduites 30 sont raccordées à une station de traitement des effluents du type précité. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 représente une vue schématique en coupe d'une installation sanitaire équipée d'une station de traitement conforme à l'invention; la figure 2 représente une vue en perspective d'une station de traitement 5 conforme à l'invention ; la figure 3 représente une vue en perspective d'une station de traitement conforme à l'invention vue côté filtre à particules ; io la figure 4 représente une vue en coupe d'une station de traitement conforme à l'invention, vue côté unité de filtration et la figure 5 représente une vue de dessus de la station de la figure 4. is Comme mentionné ci-dessus, le procédé de traitement, en particulier d'épuration, d'effluents, objet de l'invention, comprend au moins une étape de traitement biologique, généralement bactérien, dudit effluent suivie d'une électro-floculation en vue de la formation de composés coagulés dans ledit effluent, cette étape d'électro-floculation étant elle-même suivie d'une étape de 20 filtration pour séparer le concentrat du filtrat. L'étape de traitement biologique, généralement bactérien dudit effluent, peut être opérée à l'aide d'un complexe bactérien comprenant au moins un bacillus et au moins un lactobacillus. Ce complexe bactérien utilise, comme source d'azote, de l'azote minéral, sous forme d'ammoniaque, de nitrates ou de nitrites, ou de l'azote organique, sous 25 forme d'urée, d'urates, d'amino-acides, de bases azotées ou de tout autre composé azoté. Ce complexe bactérien est apte à transformer l'azote minéral en azote organique sous forme de protéines bactériennes. Ce complexe bactérien permet donc la digestion, la décomposition et la transformation de résidus d'origine biologique sous forme de biomasse et de composés 30 organiques stables et non polluants. Un tel complexe est donc applicable au traitement de déchets d'origine biologique, tels que déjections (litières de porcs, de ruminants, d'équidés ou de volailles ou lisiers, déjections humaines) ou purins, cadavres, eaux stagnantes et leur transformation en compost ou autres composés azotés stables, biodégradables et non polluants. Cette étape de Io 4 traitement bactérien s'effectue sans dégagement d'odeur nauséabonde. A l'inverse, les odeurs des effluents à traiter sont absorbées. Un complexe bactérien apte à être mise en oeuvre lors de l'étape de traitement 5 biologique dans le cadre du présent procédé est notamment décrit dans le brevet FR-A-2.729.156. Ce traitement bactérien permet donc de réduire la masse des résidus d'origine biologique et d'en réduire les nuisances olfactives. Ce complexe biologique peut se présenter sous forme d'une composition sèche directement introduite dans la station de traitement. Cette étape de traitement biologique est suivie d'une étape d'électro-floculation. 15 L'électro-floculation, encore appelée électrocoagulation, est un procédé d'électrolyse à électrode soluble qui met en solution un cation métallique, tel que AI3+, Fei+, provoquant ainsi la coagulation des colloïdes. L'électrolyse a également une action sur les composés solubles oxydables ou réductibles contenus dans l'effluent. En effet, il est connu qu'il n'est: pas possible de 20 décanter naturellement les suspensions colloïdales contenant des particules ayant une taille comprise entre 10 pm et 1 mm, ces suspensions étant soumises d'une part aux forces d'attraction de Van der Waals, d'autre part aux forces de répulsion électrostatiques entre particules, la plupart du temps chargées négativement. Pour déstabiliser une telle suspension colloïdale, il 25 convient de neutraliser cette charge négative par ajout d'ions positifs. La coagulation ou floculation consiste donc en la déstabilisation de la suspension par décharge des édifices colloïdaux au moyen d'un réactif chimique appelé coagulant apportant des charges positives de sens opposé à celui des particules colloïdales négatives. Les conditions de coagulation et en particulier 30 le pH de coagulation peuvent être ajustés par ajout de base ou d'acide. A l'issue de cette étape d'électro-floculation qui amène à la formation de composés coagulés dans ledit effluent, on soumet l'effluent à une filtration pour séparer le concentrat du filtrat. De préférence, lors de l'étape de filtration, on soumet l'effluent à une filtration tangentielle de telle sorte qu'à l'issue de l'étape de filtration, on soumet à nouveau le concentrat à un traitement biologique tandis qu'on évacue le filtrat épuré. On peut ainsi travailler en circuit fermé au niveau des particules solides. En parallèle, on peut récupérer le filtrat en vue 5 par exemple de le réutiliser dans une installation sanitaire dont l'effluent traité est issu. Pour la mise en oeuvre d'un tel procédé, une station de traitement conforme à celle représentée aux figures 1 à 5 peut être utilisée. Cette station de traitement lo comprend au moins une cuve 1 de traitement biologique, généralement bactérien, associée à une cuve d'électro-floculation en vue de la formation dans l'effluent dont le contenu a été traité par les bactéries de composés coagulés. Cette cuve 2 d'électro-floculation alimente une unité 4 de filtration présentant au moins deux sorties 5, 6, l'une 6 d'évacuation du concentrat raccordée à la 15 cuve 1 de traitement biologique pour soumettre à nouveau le concentrat à un traitement biologique, l'autre 5 servant à l'évacuation du filtrat épuré. La cuve 1 de traitement biologique est alimentée en bactéries qui se présentent sous forme d'une composition sèche parallèlement à l'alimentation en effluent. A cet effet, cette cuve 1 de filtration de traitement biologique est munie d'une entrée 20 8 d'alimentation en effluent à traiter et d'alimentation en bactéries. Cette cuve est également équipée d'une entrée 17 dont le rôle sera décrit ci-après. Une fois soumis à un traitement biologique, l'effluent est amené dans la cuve 2 d'électro-floculation. Il est prévu, dans la zone de communication entre la cuve 1 de traitement biologique et la cuve 2 d'électro-floculation, un filtre 7 à 25 particules. Ce filtre est destiné à retenir, à l'intérieur de la cuve 1 de traitement biologique, les particules de dimension supérieure à 1 micron. Ce filtre 7 à particules est monté de manière amovible dans ladite zone de communication pour pouvoir être aisément lavé ou changé. Ce filtre à particules est un filtre en céramique ou en pouzzolane bien connu à ceux versés dans cet art. La 30 présence de ce filtre à particules empêche un colmatage dans les zones aval de ladite station de traitement. Généralement, la communication entre la cuve 1 de traitement biologique et la cuve 2 d'électro-floculation s'effectue par trop plein, l'effluent contenu dans la cuve 1 de traitement biologique parvenant par débordement dans la cuve 2 d'électro-floculation. Tout autre mode de circulation de l'effluent entre lesdites cuves peut également être envisagé. Cette cuve 2 d'électro-floculation comporte au moins deux électrodes 3, de préférence planes verticales, formant l'une, une anode soluble et l'autre, une cathode. Ces deux électrodes sont montées sur un bouchon apte à être vissé ou dévissé d'une ouverture ménagée dans ladite cuve 2 d'électro-floculation. A nouveau, il en résulte la possibilité de procéder aisément au changement desdites électrodes lorsqu'elles sont usées. Les anodes, qui sont des électrodes consommables, sont en usage courant remplacées tous les deux ou io trois mois. La disposition des électrodes facilite également le regroupement du floc à la partie supérieure de ladite cuve sous l'effet des bulles de gaz, tel qu'oxygène et hydrogène, dégagées par les électrodes. L'une des configurations les plus courantes comporte une anode centrale, entourée de deux cathodes, situées à 10 cm environ des parois de la cuve. Les bulles 15 d'hydrogène dégagées sur ces cathodes contribuent à l'agitation de l'effluent à épurer. Pour accroître cette agitation et éviter ainsi l'accumulation de dépôt sur les parois de la cuve, on peut injecter de l'air dans le courant d'effluent qui traverse la cuve 2 d'électro-floculation. La cuve 2 d'électro-floculation et la cuve 1 de traitement biologique peuvent être réalisées d'une seule pièce par 20 exemple par rotomoulage. En sortie, la cuve 2 d'électro-floculation communique avec une unité 4 de filtration. Cette unité 4 de filtration est une unité de filtration tangentielle formée d'une batterie de canaux parallèles à l'intérieur desquels circule le concentrat 25 tandis que le filtrat est évacué à travers les parois desdits canaux. De telles cartouches de filtration tangentielle sont à nouveau bien connues à ceux versés dans cet art. Généralement, les canaux contiennent un matériau de filtration dont les caractéristiques sont fonctions des caractéristiques du concentrat à filtrer. Les canaux sont donc reliés en sortie à l'entrée 17 de la cuve 1 de 30 traitement biologique pour réinjecter le concentrat à l'intérieur de ladite cuve et le soumettre à un nouveau traitement biologique. Le filtrat est quant à lui évacué de l'unité 4 de filtration par la sortie 5. Dans le cas où la station de traitement est associée à une installation sanitaire de type toilette, comme cela est représenté dans les figures, la cuve 1 de traitement biologique comporte son entrée 17 d'effluents raccordée à la conduite 10 d'évacuation des eaux d'une installation 9 sanitaire, telle que toilette ou douche, tandis que l'une 5 des sorties 5, 6 de l'unité 4 de filtration est raccordée à la conduite 11 d'alimentation en eau de ladite installation 9 sanitaire pour un traitement en circuit fermé dudit effluent. On réutilise ainsi le filtrat pour l'alimentation de l'installation sanitaire dont on vient de traiter l'effluent. II est également prévu, sur le circuit d'alimentation en eau de l'installation 9 sanitaire, une réserve 12 d'eau, de type ballon, susceptible d'être évacuée en io direction de l'unité 4 de filtration pour le décolmatage de ladite unité. Enfin, la station comporte des moyens 13 de circulation forcée dudit effluent, ces moyens 13 de circulation étant asservis en fonctionnement au fonctionnement de l'installation 9 sanitaire à laquelle la station de traitement est 15 raccordée. Dans les exemples représentés, ces moyens 13 de circulation forcée sont constitués par une pompe dont la mise en marche et l'arrêt sont asservis au tirage de la chasse d'eau de l'installation sanitaire. II doit être noté que le tirage de la chasse d'eau provoque une dépression dans le circuit. Cette dépression qui peut être détectée, peut déclencher d'une part le 20 fonctionnement de la pompe 13, d'autre part l'alimentation des électrodes de la cuve 2 d'électro-floculation. Bien évidemment, l'installation comporte, de manière en soi connue, des organes de commande de type flotteur, des capteurs anti-retour, des 25 pressostats... qui permettent de réguler les différents cycles du traitement. La station est commandée par un automatisme basse tension autonome sur pile et batterie qui permet un cycle de traitement en continu dans le cas d'une installation de traitement embarquée. Au démarrage de la station, il faut remplir la cuve 1 de traitement biologique à l'aide de l'installation sanitaire, par exemple en tirant la chasse d'eau dans le cas d'une toilette, et compléter l'eau amenée par le retour d'eau de la cuve 2 d'électro-floculation. Un clapet anti-retour de sécurité permet d'éviter tout 30 débordement des contenus desdites cuves. Le niveau d'eau permet la mise en service de la station de traitement. Les micro-organismes sont amenés dans la cuve 1 de traitement biologique à nouveau à l'aide de l'installation sanitaire. Il suffit en effet de disposer les micro-organismes dans la cuvette des toilettes puis de tirer la chasse d'eau pour entraîner les micro-organismes jusque dans la cuve 1 de traitement biologique. Cette opération pourra être répétée plusieurs fois. Une fois ces opérations effectuées, la station est prête à fonctionner. Bien évidemment, un io rechargement en micro-organismes sera opéré régulièrement par l'utilisateur en fonction de la durée de fonctionnement de l'installation. De la même manière, le filtre à particules devra être lavé et vérifié régulièrement pour éviter un colmatage de ce dernier. En ce qui concerne la cuve 2 d'électro-floculation, il conviendra également de vérifier régulièrement l'usure des électrodes et de les is changer lorsque cela est nécessaire. Généralement, cela représente plus de 1 000 heures d'utilisation. De la même manière, la cartouche de filtration tangentielle devra être changée régulièrement. En cas de non utilisation d'une telle station, il conviendra de vidanger l'ensemble des cuves de l'installation. 20 Pour parfaire ladite station, il est prévu, au niveau de la cuve 1 de traitement biologique, un évent permettant l'évacuation des gaz contenus dans la cuve 1 de traitement biologique. De même, l'entrée en effluent dans la cuve 1, représentée en 8 et 17 aux figures, est couplée avec un système venturi pour permettre, parallèlement au transfert de l'effluent de l'installation sanitaire vers 25 la cuve, un apport en oxygène facilitant la croissance et le maintien en vie desdites bactéries. Bien que la station de traitement ait ici été représentée associée à une installation sanitaire de type toilette, toute autre application de la station de 30 traitement peut être envisagée. Dans le cas d'une application à une toilette embarquée, par exemple sur un bateau, si l'on suppose que le nombre d'usagers sur ledit bateau est égal à 4, que le nombre d'utilisations de la chasse d'eau est de 8 fois par jour, que le y volume d'eau de la chasse d'eau est de 2,5 litre par tirage, soit 20 litres par jour, et que le volume de matières solubles et solides produites par jour est de 1,2 kg, on aboutit à un volume total d'effluent à traiter de 21,2 litres par jour. A l'intérieur des cuves, il est stocké un volume d'eau correspondant au volume des matières solides sur 5 jours, soit environ 6 litres. La cuve 1 de traitement biologique présente généralement une contenance maximale voisine de 40 litres tandis que la cuve 2 d'électro-floculation est apte à contenir environ 16 litres de fluide. L'énergie nécessaire au fonctionnement d'une telle station de traitement correspond à celle nécessaire au fonctionnement des électrodes et de la pompe de circulation auto-amorçante. Il en résulte une faible consommation en énergie de ladite station qui peut fonctionner sur batterie. Une telle station de traitement a ici été décrite dans le cas d'une application à un circuit fermé. Il est bien évident que cette station de traitement peut être utilisée dans le cas d'un circuit ouvert, les filtrats étant dans ce cas récupérés et par exemple rejetés dans la nature sans provoquer de nuisance de l'environnement. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement, en particulier d'épuration, d'effluents, notamment urbains, industriels ou animaliers, du type comprenant au moins une étape de 5 traitement biologique, généralement bactérien, dudit effluent, caractérisé en ce qu'on fait suivre le traitement biologique d'une électrofloculation en vue de la formation de composés coagulés dans ledit effluent puis on soumet l'effluent à une filtration pour séparer le concentrat du filtrat. io 2. Procédé de traitement selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lors de l'étape de filtration, on soumet l'effluent à une filtration tangentielle. 3. Procédé de traitement selon l'une des revendications 1 et 2, is caractérisé en ce que, à l'issue de l'étape de filtration, on soumet à nouveau le concentrat à un traitement biologique tandis qu'on évacue le filtrat épuré. 4. Station de traitement, en particulier d'épuration, d'effluents, notamment urbains, industriels ou animaliers, pour la mise en oeuvre du procédé conforme 20 à l'une des revendications 1 à 3, du type comprenant au moins une cuve (1) de traitement biologique, généralement bactérien, caractérisée en ce que la cuve (1) de traitement biologique est associée à une cuve (2) d'électro-floculation en vue de la formation dans l'effluent de composés coagulés, cette cuve (2) d'électro-floculation alimentant une unité (4) de 25 filtration présentant au moins deux sorties (5, 6) d'évacuation du concentrat, l'une (6), de préférence raccordée à la cuve (1) de traitement biologique pour soumettre à nouveau le concentrat à un traitement biologique, l'autre (5) servant à l'évacuation du filtrat épuré. 30 5. Station de traitement selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'il est prévu, dans la zone de communication entre la cuve (1) de traitement biologique et la cuve (2) d'électro-floculation, un filtre (7) à particules. lo 2899576 Il 6. Station de traitement selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisée en ce que l'unité (4) de filtration est une unité de filtration tangentielle formée d'une batterie de canaux parallèles à l'intérieur desquels circule le concentrat tandis que le filtrat est évacué à travers les parois desdits s canaux. 7. Station de traitement selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que la cuve (1) de traitement biologique comporte une entrée (17) d'effluents raccordée à la conduite (10) d'évacuation des eaux io d'une installation (9) sanitaire, telle que toilette, douche, et en ce que l'unité (4) de filtration comporte une sortie (5) raccordée à la conduite (11) d'alimentation en eau de ladite installation (9) sanitaire pour un traitement en circuit fermé dudit effluent. 15 8. Station de traitement selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'il est prévu, sur le circuit d'alimentation en eau de l'installation (9) sanitaire, une réserve (12) d'eau susceptible d'être évacuée en direction de l'unité (4) de filtration pour le décolmatage de ladite unité. 20 9. Station de traitement selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (13) de circulation forcée dudit effluent, ces moyens (13) de circulation étant asservis en fonctionnement au fonctionnement de l'installation (9) sanitaire à laquelle la station de traitement est raccordée. 25 10. Station de traitement selon l'une des revendications 4 à 9. caractérisée en ce que la cuve (2) d'électro-floculation comporte au moins deux électrodes (3) formant l'une, une anode soluble et l'autre, une cathode. 30 11. Installation (9) sanitaire telle que douche, toilette, du type comprenant au moins une conduite (11) d'alimentation en eau et une conduite (10) d'évacuation des eaux, caractérisée en ce que lesdites conduites (10, 11) sont raccordées à une station de traitement des effluents conforme à l'une des revendications 4 à 10.