Brevet FR2983469A1 — publié le 20130607

PROCEDE ET INSTALLATION DE TRAITEMENT D'EAUX USEES FROIDES, CONCENTREES EN MATIERES ORGANIQUES SOLUBLES. L'invention est relative à un procédé de traitement d'eaux usées froides, concentrées en matières organiques solubles. L'invention concerne plus particulièrement, mais non exclusivement, le traitement d'eaux glycolées provenant d'opérations de dégivrage sur des plates-formes d'aéroport. En effet, en période hivernale, au cours de laquelle des conditions de gel se produisent, les avions sont soumis à dégivrage avant décollage par aspersion de produits glycolés, ce qui génère d'importantes charges de pollution, notamment en produits glycolés, dans les effluents recueillis sur les plates-formes d'aéroport. Ces effluents doivent être traités avant rejet au milieu récepteur. Le traitement des eaux concentrées en matières organiques solubles facilement dégradables ne pose pas de problème lorsque la température de l'eau est comprise entre 10°C et 30°C. Par contre, pour des températures froides inférieures à 10°C et jusqu'au voisinage de 0°C, le traitement est problématique car cette température relativement basse n'est pas favorable au développement d'une biomasse épuratrice. L'invention a pour but, surtout, de fournir un procédé de traitement d'eaux usées froides, concentrées en matières organiques solubles, qui permet un traitement efficace de ces eaux même si leur température est inférieure à 5°C. Selon l'invention, le procédé de traitement d'eaux usées froides concentrées en matières organiques solubles, en particulier d'eaux glycolées provenant d'opérations de dégivrage sur un aéroport, est caractérisé en ce que - on met en oeuvre un réacteur biologique séquentiel SBR ; - pendant une période d'acclimatation, précédant la période hivernale froide, on fait fonctionner le réacteur SBR en traitant des eaux usées/pluviales après ensemencement du réacteur par une boue de station d'épuration selon une concentration d'au moins 0,12 g/L (ou 0,12 kg/MES/m3 de réacteur) de manière à développer une biomasse à bactéries psychrophiles, efficace même à des températures inférieures à 5°C ; - puis, pendant la période froide, on alimente le réacteur SBR en eaux usées froides concentrées en matières organiques solubles, en particulier en eaux glycolées ou autre dégivrant soluble facilement assimilable, provenant des opérations de dégivrage sur un aéroport. De préférence, pendant la période d'acclimatation, on ajoute, dans le réacteur SBR, du glycol et, avantageusement, également de l'azote et du phosphore. Avantageusement, à la fin de la période d'acclimatation, la concentration en boue dans le réacteur SBR atteint 1 à 4 g/L. La période d'acclimatation est d'au moins 10 jours avant le début de la période froide hivernale. Le mode de fonctionnement d'un réacteur SBR est cyclique et comprend une phase d'alimentation en eaux à traiter, une phase de traitement, une phase de décantation et une phase de purge. Selon l'invention, la phase de traitement, pendant la période froide, a une durée comprise entre 5 h (5 heures) et 24 h (24 heures), avantageusement de l'ordre de 20 h. Pour un cycle journalier, la durée de la phase d'alimentation est de préférence inférieure à 1 h tandis que celle de la phase de décantation est inférieure à 2 h et celle de la phase de purge inférieure à 1 h. L'invention est également relative à une installation de traitement d' eaux usées froides concentrées en matières organiques solubles, en particulier d'eaux glycolées provenant d'opérations de dégivrage sur un aéroport, caractérisée en ce qu'elle comporte un réacteur biologique séquentiel SBR, des moyens pour alimenter ce réacteur en eaux usées/pluviales, pendant une période d'acclimatation précédant la période froide, ainsi que des moyens d'ensemencement du réacteur avec une boue de station d'épuration, et des moyens d'alimentation du réacteur en eaux usées/pluviales, en particulier glycolées, pendant la période froide. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci- dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'un exemple de réalisation décrit avec référence aux dessins annexés, mais qui n'est nullement limitatif. Sur ces dessins : Fig. 1 est un schéma d'une installation de traitement d'eaux usées froides, en particulier d'eaux glycolées, provenant d'une plate-forme d'aéroport, et Fig. 2 est un diagramme illustrant l'incidence d'une forte surcharge journalière quant au résultat du traitement, le temps exprimé en jours étant porté en abscisse tandis que la charge volumique Cv exprimée en kgDCO/m3/j est portée en ordonnée sur l'échelle de gauche, et la qualité du rejet (DCO soluble, MES en mg/L), est portée en ordonnée sur l'échelle de droite. En se reportant à Fig. 1 des dessins, on peut voir schématiquement représentée une plate-forme 1 d'aéroport sur laquelle un avion 2 est soumis à une opération de dégivrage par projection 3 de glycol ou produits glycolés à l'aide d'une lance 4 équipant un camion-pompe non représenté. Cette projection de produits glycolés sur les ailes et sur le fuselage de l'avion est destinée à prévenir le givrage en période hivernale de gel et/ou lors de chutes de neige 5. Les effluents récupérés par un réseau de collecte 6 contiennent d'importantes charges en produits glycolés, et doivent être traités avant rejet au milieu récepteur. Or, pour des températures froides inférieures à 10°C, et jusqu'au voisinage de 0°C, le traitement des eaux froides concentrées en matières organiques pose un problème difficile pour le développement d'une biomasse épuratrice. Selon l'invention, le traitement des effluents chargés en produits glycolés est assuré à l'aide d'un réacteur biologique séquentiel SBR 7, précédé d'une capacité de stockage 8. En période hivernale, les eaux collectées au niveau d'un aéroport sont des eaux chargées en DCO (Demande Chimique en Oxygène) soluble. Cette DCO soluble est composée des molécules constituant les produits de dégivrage qui sont généralement du monoéthylèneglycol, acétate ou formiate. Le traitement biologique de ces eaux est soumis à trois facteurs principaux : 1/ La température de fonctionnement du procédé : les eaux présentent une température froide (période hivernale), parfois inférieure à 5°C. L'invention prévoit, pour un traitement dans cette gamme de températures, d'imposer le développement stable et réactif d'une population bactérienne psychrophile. Cette biomasse doit être capable de traiter la DCO soluble à température froide, égale ou inférieure à 5°C. 2/ La variabilité extrême de la charge entrante : la charge résulte des pratiques sur l'aéroport, c'est-à-dire de la consommation des produits de dégivrage et des méthodes de "brossage" des pistes et des conditions climatiques. L'ensemble aboutit à un débit et à une concentration en DCO variable dans la production d'eaux usées. 3/ La mise en service du procédé de traitement : le caractère saisonnier de ces eaux usées concentrées en matières organiques solubles nécessite une stratégie adaptée pour le démarrage du procédé. La mise en service du réacteur SBR 7 est effectuée pendant une période d'acclimatation, de préférence d'au moins 10 jours, qui précède la période froide et l'arrivée des premières eaux glycolées et du froid. Par exemple, dans l'hémisphère nord, la période d'acclimatation du réacteur 7 pourrait débuter, selon les prévisions météorologiques, vers la mi-novembre dans la mesure où les premiers froids et périodes de gel seraient prévus pour décembre. Pendant cette période d'acclimatation, le réacteur SBR 7 fonctionne de manière cyclique habituelle avec les eaux usées et/ou pluviales de l'aéroport additionnées de substrat carboné facilement assimilable. Un cycle du réacteur SBR se compose d'une phase d'alimentation, d'un temps de traitement par boues activées avec injection d'air en partie basse, une phase de décantation et, enfin, une purge du volume introduit. Pour développer la biomasse, en particulier la biomasse psychrophile pendant cette période d'acclimatation, on ensemence le liquide du réacteur 7 avec une boue de station d'épuration traditionnelle selon une concentration d'au moins 0,12 g/L, ou 0,12 Kg/MES/m3 de réacteur, cette concentration pouvant s'élever jusqu'à 3 à 4 g/L en fonctionnement normal (l'abréviation MES désigne les matières en suspension). Avantageusement, on ajoute dans le réacteur 7 du glycol ou plus généralement des produits glycolés, ainsi que de l'azote N et du phosphore P 20 sous forme de composés contenant ces éléments. L'ensemencement peut être effectué avec une boue issue d'une station d'épuration d'eaux municipales, avec des moyens E tels qu'un camion citerne. Cette phase d'acclimatation permet de développer une biomasse 25 efficace même à des températures basses égales ou inférieures à 5°C. Lorsque débute la période froide, le réacteur 7 contient une quantité de biomasse, en particulier psychrophile, suffisante pour traiter, malgré les températures basses égales ou inférieures à 5°C, les effluents glycolés engendrés par les opérations de dégivrage avant décollage des avions sur 30 l'aéroport. Les réglages des phases du cycle du réacteur SBR 7 lors du traitement des effluents glycolés sont avantageusement les suivants : - phase d'alimentation : de préférence inférieure à 1 h ; la phase sera ponctuelle et pourra avoir lieu durant la phase suivante dite de traitement, pour un 35 traitement au fil de l'eau ; - phase de traitement : durée de 5 à 24 h, de préférence d'environ 20 h ; pendant cette phase, l'effluent subit un traitement de boues activées avec insufflation d'air en partie basse du réacteur et brassage du réacteur ; - phase de décantation : durée inférieure à 2 h ; - phase de purge : durée inférieure à 1 h pendant laquelle le liquide traité est évacué par une conduite de sortie 9 reliée à une goulotte mobile 10 qui récupère l'eau traitée au niveau supérieur; par suite de la purge, le niveau de liquide dans le réacteur 7 passe du niveau maximal 11 au niveau minimal 12 pour retrouver le niveau maximal après la phase d'alimentation. La purge de la boue en partie inférieure du récipient est effectuée en fonction de la stratégie de traitement. Il convient de maintenir un pied de cuve du réacteur 7 suffisant pour stabiliser le traitement et fonctionner de manière satisfaisante pendant toute la période hivernale. Il peut être opportun de gérer les flux de glycol (concentré) pour maintenir toute l'année, dans le réacteur 7, une boue prête à l'emploi. Un exemple de fonctionnement psychrophile et de performances obtenues avec le procédé de l'invention est donné ci-après. Le procédé avec réacteur SBR 7 a été testé sur une charge nominale de 0,25 kgDCO/m3/j (jour) entre 5°C et 10°C, avec des eaux glycolées présentant une concentration de 500 mgDCO/L. Le temps de séjour hydraulique est de 2 jours et l'âge de boue 20 jours. La stabilité de ce fonctionnement a été validée sur une période d'observation de trois mois qui est significative et représentative de la période hivernale de six mois au maximum. Cette stabilité a évolué à travers les concentrations de la DCO soluble et des MES (matières en suspension) en sortie du procédé. Le rendement d'abattement (DCO soluble) est de 92 % et la faible teneur en MES témoigne de la bonne décantabilité de la boue spécifiquement développée (indice de boue IB = 100 mL/gMES), en adéquation avec la séparation de la boue de l'effluent traité lors de l'opération de décantation in situ. Il apparaît qu'il n'est pas nécessaire de réguler la température et le pH à condition, pour ce dernier, de minimiser la nitrification qui s'installe même à 5°C et qui est source d'acidité. Pour cela, il faut ajuster l'apport en azote N et en phosphore P à la production de boues et donc à la stratégie de conduite du procédé. Il est en effet possible de piloter le procédé sans purge de boue (fonction de la charge moyenne traitée). La capacité du procédé à absorber des surcharges ponctuelles est illustrée par Fig. 2 du dessin pour une surcharge égale à 0,75 kgDCO/m3/j soit trois fois la charge nominale mentionnée précédemment. Le diagramme de Fig. 2 démontre que la surcharge ponctuelle est absorbée sans détérioration de la qualité de l'eau de sortie. Sur cette Fig. 2, la courbe Cv illustre les variations de la charge volumique en DCO suivant l'échelle en ordonnée située à gauche et graduée en kgDCO/m3/j, en fonction du temps porté en abscisse et exprimé en jours. Les valeurs de DCO soluble et de MES en sortie sont représentées respectivement par des carrés pleins pour la DCO soluble et des cercles vides pour les MES, avec graduation sur l'échelle droite des ordonnées en mg/L. Il apparaît qu'une multiplication par le facteur 3 de la charge de DCO à traiter n'entraîne qu'une faible variation de la DCO soluble en sortie qui passe d'environ 35 à 50 mg/L. Les MES, après le pic de charge, restent inférieures à 50 mg/L. REVENDICATIONS1. Procédé de traitement d'eaux usées froides, concentrées en matières organiques solubles, en particulier procédé de traitement d'eaux glycolées 5 provenant d'opérations de dégivrage sur des plates-formes d'aéroport, caractérisé en ce que : - on met en oeuvre un réacteur biologique séquentiel SBR (7) ; - pendant une période d'acclimatation précédant la période hivernale froide, on fait fonctionner le réacteur SBR en traitant les eaux usées/pluviales, après 10 ensemencement du réacteur par une boue de station d'épuration selon une concentration d'au moins 0,12 g/L (ou 0,12 kg/MES/m3 de réacteur) de manière à développer une biomasse à bactéries psychrophiles, efficace même à des températures inférieures à 5°C ; - puis, pendant la période froide, on alimente le réacteur SBR en eaux usées 15 froides concentrées en matières organiques solubles, en particulier en eaux glycolées provenant des opérations de dégivrage sur un aéroport. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pendant la période d'acclimatation, on ajoute, dans le réacteur SBR, du glycol. 20 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, pendant la période d'acclimatation, on ajoute dans le réacteur SBR également de l'azote et du phosphore. 25 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, à la fin de la période d'acclimatation, la concentration en boue dans le réacteur SBR atteint 1 à 4 g/L. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé 30 en ce que la période d'acclimatation est d'au moins 10 jours avant le début de la période froide hivernale. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, selon lequel le mode de fonctionnement du réacteur SBR est cyclique et comprend 35 une phase d'alimentation en eaux à traiter, une phase de traitement, une phase de décantation et une phase de purge, caractérisé en ce que la phase de traitement, pendant la période froide, a une durée comprise entre 5 h et 24 h, avantageusement de l'ordre de 20 h. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que, pour un cycle journalier, la durée de la phase d'alimentation est inférieure à 1 h tandis que celle de la phase de décantation est inférieure à 2 h et celle de la phase de purge inférieure à 1 h. 8. Installation de traitement d'eaux usées froides concentrées en matières organiques solubles, en particulier d'eaux glycolées provenant d'opérations de dégivrage sur un aéroport, caractérisée en ce qu'elle comporte un réacteur biologique séquentiel SBR (7) et des moyens pour alimenter ce réacteur en eaux usées/pluviales normales pendant une période d'acclimatation précédant la période froide, ainsi que des moyens d'ensemencement (E) du réacteur avec une boue de station d'épuration traditionnelle, et des moyens d'alimentation (6) du réacteur en eaux usées/pluviales, en particulier glycolées, pendant la période froide.