Brevet FR3114249A1 — publié le 20220325

L'invention concerne un procédé de traitement de l’eau salée d’un élevage aquacole, dans lequel : on réalise une première filtration de l’eau salée (7) pour en extraire des polluants sélectionnés dans le groupe comprenant des matières organiques, des solides en suspension, des phosphates, on réalise une deuxième filtration de l’eau salée (21) plus fine que la première filtration (7), pour en extraire des sulfates et des micropolluants sélectionnés dans le groupe comprenant des métaux lourds, des pesticides, des polluants présents à l’état de traces, et on renvoie l’eau ainsi traitée dans ledit bassin (1). (Fig. 1) Procédé de traitement de l’eau pour élevage aquacole, et installation pour la mise en œuvre de ce procédé La présente invention se rapporte au domaine de l’aquaculture, et plus particulièrement au domaine de l’élevage piscicole en eau salée. L’invention concerne notamment l’élevage du saumon. Classiquement, cet élevage comporte une première phase allant de l’écloserie jusqu’au saumoneau, qui se déroule en eau douce. Puis, dans une deuxième phase, les saumoneaux sont placés en eau salée jusqu’à l’âge adulte. Cette deuxième phase se déroule le plus souvent dans des cages placées en mer, ou bien dans des bassins situés à terre mais proches de la mer, alimentés en eau de mer. Dans ce dernier cas, il faut assurer un renouvellement constant de l’eau salée des bassins, pour évacuer les différents polluants engendrés par l’élevage : aliments, hormones, pesticides, déjections, etc. Typiquement, le volume d’eau salée à renouveler chaque jour dans ces bassins situés à terre, est de l’ordre de 5% du volume total de ces bassins : par exemple, pour un élevage de 10 000 t annuelles de saumon, le volume des bassins est de l’ordre de 200 000 m3 d’eau salée, ce qui implique donc qu’il faut renouveler 10 000 m3 d’eau par jour. Il existe des solutions techniques permettant de réduire ce volume d’eau à renouveler : à titre d’exemple, la demande de brevet WO2011/152862 propose un dispositif d’oxygénation et de filtration pour aquaculture, permettant de réduire le taux de renouvellement de l’eau des bassins d’un facteur 10 environ, soit une réduction de 5% à 0,5% du volume d’eau total des bassins. Lorsqu’il est utilisé avec des bassins d’eau salée, ce dispositif de la technique antérieure permet de ne consommer que à 15 ou 20 tonnes de sel par jour pour une installation de 200 000 m3. Ce sont toutefois 15 à 20 tonnes de sel qu’il faut amener et charger chaque jour dans les bassins, ce qui représente une logistique et des coûts considérables. Pour cette raison, des élevages en eau salée dans des bassins à terre situés loin de la mer, n’étaient jusqu’à ce jour pas envisageables, tant les quantités d’eau salée à renouveler sont importantes. La présente invention a ainsi notamment pour but réduire encore plus le taux de renouvellement de l’eau salée des bassins d’aquaculture, afin de réduire – voire de supprimer - les volumes d’apport d’eau et de sel, et ainsi de rendre les exploitations situées à terre économiquement et techniquement viables. On atteint ce but de l’invention avec un procédé de traitement de l’eau salée d’un élevage aquacole, dans lequel : on réalise une première filtration de l’eau salée pour en extraire des polluants sélectionnés dans le groupe comprenant des matières organiques, des solides en suspension, des phosphates, on réalise une deuxième filtration de l’eau salée plus fine que la première filtration, pour en extraire des sulfates et des micropolluants sélectionnés dans le groupe comprenant des métaux lourds, des pesticides, des polluants présents à l’état de traces, et on renvoie l’eau ainsi traitée dans ledit bassin. Grâce à ces caractéristiques et à ces deux niveaux de filtration, le procédé selon invention permet de nettoyer l’eau salée de la quasi-intégralité de ses polluants, et ainsi de la réinjecter pratiquement propre dans les bassins d’élevage aquacoles. L’installation d’élevage peut ainsi fonctionner pratiquement en circuit fermé, avec une quantité extrêmement faible d’eau salée à rajouter pour atteindre les objectifs de qualité visés. Suivant d’autres caractéristiques optionnelles du procédé selon l’invention, prises seules ou en combinaison : - on fait subir au refus de la deuxième filtration de l’eau salée un traitement d’osmose inverse : ce traitement optionnel et complémentaire permet de dessaler ce refus, et d’en ôter les derniers micro-polluants, et de renvoyer l’eau très faiblement salée résultant de ce traitement vers le bassin d’élevage, ou bien dans l’environnement ; dans le cas où l’eau est renvoyée vers le bassin d’élevage, on peut augmenter le taux de recyclage d’eau salée des bassins d’élevage : en pratique, on peut atteindre de l’ordre de 90 % de taux de recyclage de l’eau, et de l’ordre de 90 % de taux de recyclage du sel ; - préalablement à l’étape a), on fait subir à l’eau salée un traitement microbiologique : ce traitement microbiologique permet à des bactéries de réaliser une dégradation des matières organiques contenues dans l’eau provenant des bassins d’élevage ; - on ajoute un agent de précipitation des phosphates à l’eau salée préalablement à l’étape a) : cet agent facilite la séparation des phosphates de l’eau salée lors du passage dans les premiers moyens de filtration ; - on ajoute des agents biocides et anti-tartre à l’eau salée préalablement à l’étape b) : ces agents permettent de réduire le développement d’une faune bactérienne ainsi que l’encrassement des filtres lors du passage dans les deuxièmes moyens de filtration ; - on ajoute de l’acide sulfurique et un agent anti-tartre à l’eau salée préalablement à l’étape de traitement d’osmose inverse : ces agents permettent de réduire l’encrassement des membranes lors du passage dans les moyens de traitement d’osmose inverse. La présente invention se rapporte également à une installation pour la mise en œuvre d’un procédé conforme à ce qui précède, comprenant au moins un bassin aquacole destiné à recevoir un élevage en eau salée, au moins une unité d’ultrafiltration pour réaliser ladite étape a), au moins une unité de nanofiltration pour réaliser ladite étape b), et des canalisations et des moyens de pompage appropriés pour faire circuler l’eau salée entre ces unités, pour renvoyer l’eau traitée dans le bassin, et pour évacuer les refus de filtration en décharge ou dans l’environnement : une telle installation permet de réaliser un élevage aquacole en eau salée loin de la mer, grâce au fort taux de renouvellement de l’eau salée obtenu. Suivant d’autres caractéristiques optionnelles de cette installation, prises seules ou en combinaison : - cette installation comprend au moins une unité de traitement par osmose inverse, située en aval de ladite unité de nanofiltration ; - cette installation comprend un bioréacteur interposé entre ledit bassin et ladite unité d’ultrafiltration ; - cette installation comprend des moyens de récupération des boues provenant dudit bassin et de ladite unité d’ultrafiltration, et des moyens de centrifugation de ces boues : ces moyens permettent de séparer les boues de l’eau salée en provenance du bassin d’élevage, ces boues étant constituées par un mélange de matières organiques et de particules en suspension se trouvant dans l’eau salée. A la sortie des moyens de centrifugation, les boues récupérées peuvent être mises en décharge, incinérées, ou utilisées à des fins de production de biogaz. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence à la figure annexée qui illustre : : un schéma d’une installation conforme à la présente invention. Sur ce schéma, les rectangles indiquent des unités formant l’installation, et les flèches des conduits de circulation de fluide entre ces différentes unités. On se reporte à présent à la figure 1 ci-annexée, sur laquelle on a représenté de manière schématique une installation permettant de mettre en œuvre le procédé selon invention. Comme cela est visible sur cette figure, cette installation comporte au moins un, et en général une pluralité de bassins 1 remplis d’eau salée, permettant l’élevage de poissons, de crustacés ou de coquillages d’eau de mer. Cette installation est tout particulièrement adaptée à l’élevage des saumons, mais bien entendu d’autres applications peuvent être envisagées. Les bassins 1 sont situés à terre, et peuvent être alimenté en tant que de besoin par de l’eau de ville 3, à laquelle on ajoute la quantité de sel nécessaire à l’élevage concerné. À titre de rappel, la salinité de l’eau de mer est typiquement de l’ordre de 37 g de sel par litre, mais on peut réaliser des élevages en eau salée avec un taux de sel pouvant descendre jusqu’à 15 g de sel par litre. À la sortie des bassins 1, des moyens de pompage envoient l’eau salée vers un dispositif d’aération 5, pouvant typiquement comprendre au moins un réacteur biologique au fond duquel on souffle de l’air, en vue de favoriser l’activité de dégradation des composés organiques. De préférence, on injecte dans le dispositif d’aération 5 un adjuvant 9 permettant de faire précipiter les phosphates se trouvant dans l’eau salée, en vue de faciliter leur séparation de l’eau dans l’étape de filtration qui va suivre. À titre d’exemple, cet adjuvant de précipitation peut comprendre du chlorure de fer. L’eau salée provenant du dispositif d’aération 5 est ensuite envoyée dans des premiers moyens de filtration, pouvant comprendre typiquement une ou plusieurs unités d’ultrafiltration 7, permettant d’extraire de l’eau salée des polluants sélectionnés dans le groupe comprenant des matières organiques, des particules en suspension, des phosphates. Sans que cela soit limitatif, ces unités d’ultrafiltration 7 peuvent être du type ZeeWeed 500 proposé par la société SUEZ : les fibres de filtration de ces appareils comprennent typiquement des pores dont les dimensions nominales sont de l’ordre de 0,04 µm. Une fraction 11 du refus des unités d’ultrafiltration 7 est réinjectée dans le dispositif d’aération 5, et les boues récupérées à la sortie de ces unités de filtration sont envoyées dans un réservoir de stockage des boues 13, puis centrifugées et au moyen d’un centrifugeur 15 : la fraction liquide 17 résultant de cette centrifugation est renvoyée dans le dispositif d’aération 5, et la fraction solide est mise en décharge 19. En aval des unités d’ultrafiltration 7, l’eau salée filtrée est pompée vers des unités de nanofiltration 21. Sans que cela soit limitatif, ces unités de nanofiltration 21 peuvent être du type PROflex 72-3S proposé par la société SUEZ : typiquement, les dimensions nominales de micropores de filtration de ces unités de nanofiltration sont de l’ordre de 0,004 µm. Ces unités de nanofiltration 21 permettent de débarrasser l’eau salée de sulfates et micropolluants tels que métaux lourds, pesticides, polluants présents à l’état de traces. De préférence, on injecte dans l’eau salée destinée à être traitée par ces unités de nanofiltration 21 des adjuvants 23 biocides et antitartre permettant d’optimiser le fonctionnement de ces unités. L’eau salée nanofiltrée 25 est renvoyée vers les bassins d’élevage 1, et le refus 27 de l’eau salée nanofiltrée est réinjecté dans les unités d’ultrafiltration 7. De manière optionnelle, une autre partie 28 de ce refus est envoyé vers des unités de traitement par osmose inverse 29. Sans que cela soit limitatif, les unités de traitement par osmose inverse 29 peuvent être du type SeaPRO 8 proposé par la société SUEZ. Ces unités de traitement par osmose inverse 29 permettent de dessaler le refus provenant des unités de nanofiltration 21, et d’en ôter les derniers micropolluants. De préférence, on injecte dans ces unités de traitement par osmose inverse 29 de l’acide sulfurique et des agents antitartre 33 permettant d’optimiser le fonctionnement de ces unités de traitement. L’eau faiblement salée récupérée à la sortie des unités de traitement par osmose inverse 29 est réinjectée 35 dans les bassins d’élevage 1, ou bien rejetée dans l’environnement 37 si la composition de cette eau est compatible avec la réglementation en vigueur. Les déchets provenant des unités de traitement par osmose inverse 29 sont mis en décharge 39. L’installation qui vient d’être décrite permet de mettre en œuvre un procédé de nettoyage de l’eau salée en provenance des bassins d’élevage 1 particulièrement efficace : quand on met en œuvre successivement les unités d’ultrafiltration 7, de nanofiltration 21, et de traitement par osmose inverse 29, on peut réinjecter environ 90 % de l’eau dans les bassins 1, et 90 % du sel. Quand de surcroît on utilise une installation de filtration et d’oxygénation du type décrit par exemple dans la demande de brevet WO2011/152862, on peut recycler la quasi-totalité de l’eau salée. Les quantités d’eau et de sel à apporter à l’installation sont ainsi minimes, ce qui permet d’envisager des élevages aquacoles en pleine terre, loin de la mer. A titre de simple exemple, pour des bassins d’élevage 1 de 100 000 m3, on peut dimensionner les unités d’ultrafiltration 7 de manière à traiter 2500 m3 d’eau salée par jour, les unités de nanofiltration 21 de manière à traiter 2200 m3 d’eau salée par jour, et les unités de traitement par osmose inverse 29 de manière à traiter 170 m3 d’eau salée par jour. Accessoirement, le centrifugeur 15 pourra être adapté pour traiter de l’ordre de 720 m3 de boues par jour. Naturellement, l’invention est décrite dans ce qui précède à titre d’exemple. Il est entendu que l’homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l’invention sans pour autant sortir du cadre de l’invention. Procédé de traitement de l’eau salée d’un élevage aquacole, dans lequel : on réalise une première filtration de l’eau salée (7) pour en extraire des polluants sélectionnés dans le groupe comprenant des matières organiques, des solides en suspension, des phosphates, on réalise une deuxième filtration de l’eau salée (21) plus fine que la première filtration (7), pour en extraire des sulfates et des micropolluants sélectionnés dans le groupe comprenant des métaux lourds, des pesticides, des polluants présents à l’état de traces, et on renvoie l’eau ainsi traitée dans ledit bassin (1). Procédé selon la revendication 1, dans lequel, on fait subir au refus de la deuxième filtration de l’eau salée (21) un traitement d’osmose inverse (29). Procédé selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel, préalablement à l’étape a), on fait subir à l’eau salée un traitement microbiologique (5). Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on ajoute un agent de précipitation des phosphates (9) à l’eau salée préalablement à l’étape a). Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on ajoute des agents biocides et anti-tartre (23) à l’eau salée préalablement à l’étape b). Procédé selon la revendication 2, dans lequel on ajoute de l’acide sulfurique et un agent anti-tartre (33) à l’eau salée préalablement à l’étape de traitement d’osmose inverse (29). Installation pour la mise en œuvre d’un procédé conforme à l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins un bassin aquacole (1) destiné à recevoir un élevage en eau salée, au moins une unité d’ultrafiltration (7) pour réaliser ladite étape a), au moins une unité de nanofiltration (21) pour réaliser ladite étape b), et des canalisations et des moyens de pompage appropriés pour faire circuler l’eau salée entre ces unités, pour renvoyer l’eau traitée dans le bassin (1), et pour évacuer les rebuts de filtration en décharge (39) ou dans l’environnement (37). Installation selon la revendication 9 pour la mise en œuvre d’un procédé conforme à la revendication 2, comprenant au moins une unité de traitement par osmose inverse (29), située en aval de ladite unité de nanofiltration (21). Installation selon l’une des revendications 7 ou 8 pour la mise en œuvre d’un procédé conforme à la revendication 3, comprenant un bioréacteur (5) interposé entre ledit bassin (1) et ladite unité d’ultrafiltration (7). Installation selon l’une quelconque des revendications 7 à 9, comprenant des moyens de récupération des boues (13) provenant dudit bassin et de ladite unité d’ultrafiltration (7), et des moyens de centrifugation (15) de ces boues.