FR2838428A1 - Procede de reduction de production de boues dans un procede par fermentation biologique aerobie d'epuration d'effluents aqueux - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un procédé de réduction de production de boues dans un procède par fermentation biologique aérobie d'épuration d'effluents aqueux organiques comportant les étapes suivantes :a) traitement en continu dans un réacteur par fermentation biologique aérobie d'effluents aqueux pour former un mélange réactionnel,b) soutirage en continu d'une partie du mélange réactionnel du réacteur, ultrafiltration de la dite partie et obtention d'un perméat et d'un rétentat avec élimination du perméat et recirculation dans le réacteur du rétentat de façon à maintenir un volume réactionnel sensiblement constant dans le réacteur, et c) soutirage en discontinu de tout ou partie du mélange réactionnel du réacteur dans un réacteur avec traitement thermique à une température comprise entre 50 et 100 °C, et traitement alcalin de la partie soutirée en vue d'obtenir un lysat bactérien recyclé dans le réacteur.Application du procédé de l'invention au traitement des eaux usées d'origine urbaine, agricole ou industrielle et contenant des matières organiques en suspension.

Description

comma support de cataseur notamment pour post combustion automobile.

PROCEDE DE REDUCTION DE PRODUCTION DE BOUES DANS UN PROCEDE PAR

FERMENTATION BIOLOGIQUE AEROBIE D'EPURATION D'EFFLUENTS AQUEUX

La présente invention concerne un procédé de réduction de production de boues dans un procédé par fermentation blologique aérobie d'épuration d'effluents aqueux Elle est également relative à l'application d ud it procédé au tra itement d es effluents provenant des égouts urbains et des déjections organiques, en

particulier des lisiers d'animaux, notamment du lisier de porc.

Elle concerne aussi l'application de ce procédé au traitement d'autres effluents provenant de l'industie agro-alimentaire, comme les effluents provenant de la production de produits laitiers, d'huiles d'olives et les effluents provenant de la production de vin (par exemple, les eaux usées issues du nettoyage des cuves

à vin).

Le traitement des déchets, notamment de type organique, en vue de leur élimination eVou de leur valorisation est un besoin qui se fait de plus en plus

ressentir dans le monde urbanisé, industriel et agricole d'aujourd'hui.

Un certain nombre de procédés de traitement a été proposé.

11 est connu de traiter des déchets solides comme les lisiers d'animaux par fermentation blologique aérobie pour assurer l'oxydation des combinaisons

sulfurées nauséabondes.

Il est également connu de traiter les déchets fermentescibles et

nauséabonds à l'aide d'agents oxydants.

11 a déjà été proposé de stériliser les gadoues des villes à l'aide de gaz

contenant des gaz nitreux.

De même, la possibilité de détruire les composés putrides contenus dans les ordures ménagères au moyen de gaz renfermant des oxydes d'azote a été

mentionnée dans le passé.

Les procédés à l'heure actuelle les plus utilisés sur une grande échelle sont les procédés d'épuration d'effluents aqueux par voie biologique aérobie, anoxique ou anaérobie consistant à réaliser un transfert de phase de la pollution organique ou minérale de la phase liquide dans laquelle elle est initialement dissoute, d'une part, vers une phase gazeuse par production de gaz divers: CO2, CH4, N2....et, d'autre part, vers une phase solide matérialisée sous la forme de boues organiques essentiellement constituées d'agrégats de micro-organismes épurateurs. Un inconvénient de ces procédés est que la dégradation et la destruction de déchets organiques, génère également des produits solides sous forme de boues plus ou moins inertes ou inactives qui sont la conséquence naturelle de ces procédés micro blologiques. Pour fixer un ordre de grandeur, chaque kilo de déchets à traiter sous forme de solides organiques dissous, appelées également Matières Volatiles en Suspension (MVS) ou blomasse, et qui est traité et digéré par le procédé blologique, peut produire jusqu'à un demi kilo ou plus par jour, de solides formés essentiellement de micro-organismes vivants eVou morts qui ont achevé leur cycle blologique et ne sont donc pratiquement plus actifs et se présent sous forme de boues, qu'ils soient vivants ou morts. Par conséquent, la quantité totale de blomasse dans le réacteur continue à augmenter tant que le processus d'épuration est en cours. Ainsi, les boues produites en excès et purgées des réacteurs blologiques par voie aérobie constituent un sous-produit du procédé d'épuration qu'il est nécessaire de traiter

par des procédés annexes en vue d'une utilisation finale telle qu'épandage, co-

incinération, décharge, etc....

Les procédés de traitement de ces boues incluent généralement des procédés de réduction de volume par élimination d'eau eVou de masse (digestion aérobie,

anaérobie, compostage).

Il est clair que le traitement et la manutention de ces boues en excès sont

des processus lents et coûteux mettant en _uvre des tonnages impressionnants.

11 existe donc un besoin de procédés efficaces de réduction de production de boues dans un procédé continu par fermentation biologique aérobie d'épuration

d'effluents aqueux.

La présente invention a notamment pour objet de résoudre les problèmes susmentionnés. Dans ce but, la présente invention propose un procédé de réduction de production de boues dans un procède par fermentation biologique aérobie d'épuration d'effluents aqueux organiques comportant les étapes suivantes: a) traitement en continu dans un réacteur par fermentation blologique aérobie d'effluents aqueux pour former un mélange réactionnel, b) soutirage en continu d'une partie du mélange réactionnel du réacteur, ultrafiltration de la dite partie et obtention d'un perméat et d'un rétentat avec élimination du perméat et recirculation dans le réacteur du rétentat de façon à maintenir un volume réactionnel sensiblement constant dans le réacteur, et c) soutirage en discontinu de tout ou partie du mélange réactionnel du réacteur dans un réacteur avec traitement thermique à une température comprise entre 50 et 100 C, et traitement alcalin de la partie soutirée en vue d'obtenir un Iysat

bactérien recyclé dans le réacteur.

De plus, le rejet dans le milieu naturel (cours d'eau, irrigation...) de la partie aqueuse des effluents traités selon la présente invention, à savoir principalement le perméat généré par l'ultrafiltration, devient possible car elle est avantageusement inodore, limpide, stérile et relativement pauvre en DBO (demande biologique d'oxygène) et DCO (demande chimique d'ox,vgène). Selon le procédé de l'invention, au moins une fraction jusqu'à 100% de la boue org an iq ue en excès d u procédé d'épu ration est traitée au cou rs de l'étape c) par un traitement thermoalcalin de façon a mettre en _uvre la Iyse cellulaire

et donc la mort des micro-organismes constituant lesdites boues.

D'autres buts, détails et avantages de l'invention seront mieux compris à la

lecture de la description qui va suivre.

Au cours d'une première étape a), on soumet les effluents aqueux à un traitement en continu dans un réacteur par fermentation biologique aérobie pour

former un mélange réactionnel.

Au cours de l'étape c), une partie du mélange réactionnel du procédé d'épuration provenant de l'étape a), est purgée en discontinu du réacteur aérobie dans le réacteur de traitement de l'étape c), de préférence anoxique, dans lequoi la température est maintenue entre 50 et 100 C, le pH entre 7,5 et 12 au moyen d' agents alcalins de préférence minéraux, en particulier les hydroxydes alcalins et alcalino-terreux tels que la soude et la potasse et pour un temps de séjour généralement compris entre 2 minutes et 2 heures. La totalité de la blomasse

ainsi traitée est ensuite réintroduite à l'étape a) dans le réacteur aérobie.

Les Iysats cellulaires obtenus au cours de l'étape c) sont ensuite réintroduits à l'étape a) dans le réacteur aérobie et ces Iysats constituent une nouvelle source de substrat et donc de nourriture pour les micro-organismes épurateurs. Il en résulte une réduction globale du rendement de production de boues par rapport à la charge initialement traitée. De façon préférée, la concentration des matières organique ou biomasse (MVS) du mélange réactionnel à l'étape a) est de 10 à

g/l, de préférence de 12 à 25 g/l.

De préférence, le Iysat bactérien recyclé obtenu à l'étape c) n'est pas neutralisé et est recyclé tel quel dans le réacteur de l'étape a). Le réacteur de traitement de l'étape c) peut etre également d'un autre type, par exemple un

réacteur aorobie.

Avant leur réintroduction dans le réacteur aérobie, les boues peuvent éventuellement être soumises à un traitement complémentaire à l'ozone eVou aux ultrasons bien connus de l'homme du métier. Toutefois, la présente invention a permis de mettre en évidence que l'étape de traitement thermo-alcaline de soutirages discontinus du réacteur de l'étape a), permet d'atteindre un bon i compromis entre le taux de relargage du matériel intracellulaire (quantité de carbone solubilisé par rapport à la masse de boues traitées) et la blodégrabilité

ainsi que la bioassimibilté de ce matériel intracellulaire.

Le procédé de l'invention permet ainsi d'éviter une baisse de l'activité d'épuration du réacteur aérobie et permet au contraire de maintenir cette activité

de façon permanente et continue à un degré élevé.

On soumet ensuite une partie du mélange réactionnel obtenu à l'issue de

l'étape a) à une étape d'ultrafiltration (étape b)).

Cette étape d' ultrafiltration est de préférence précédée d' u ne opération de

filtration qui est une technique bien connue de l'homme du métier.

Cette opération de filtration est effectuée au moyen de tout filtre adéquat.

On utilisera de préférence un dispositif simple (au niveau de sa conception et de son entretien) et économique du point de vue énergétique, par exemple un filtre

de type tambour à toile. On obtient ainsi un gâteau de filtration et un filtrat.

Au moins une ou des parties du gâteau de filtration peut être recyclée vers l'étape (c) dans le réacteur aérobie eVou purgée définitivement et soumise

éventuellement à un traitement de dessiccation avant son épandage.

Le filtrat obtenu à l'issue de l'opération de filtration est dans son intagralité

soumise à l'étape d'ultrafiltration b).

On obtient alors un rétentat (ou concentrat) qui est intégralement recyclé

dans le réacteur aérobie et un ultrafiltrat (ou perméat) qui est évacué.

L'opération d' ultrafiltration est u ne tech nique bien con n ue de l'homme d u métier et fait partie des techniques séparatives à membranes dont la force

motrice du transfert est un gradient de pression.

El le est ici effectuée au moyen de tout d ispositif d'u ltrafiltration ad éq uat.

L'ultrafiltration employée dans la présente invention peut être frontale ou, de préférence, tangentielle. Dans ce dernier cas, le principe de fonctionnement consiste en général à faire circuler sous pression l'effluent à traiter le long d'une membrane perméable au solvant mais imperméable aux solutés que l'on souhaite retenir. La membrane employée pour effectuer l'opération d'ultrafiltration dans le

procédé selon l'invention peut être organique ou inorganique.

Elle peut être homogène, asymétrique ou composite. Une membrane est dite asymétrique lorsque la couche permsélective ne représente qu'une très fine épaisseur de la membrane; par opposition, la membrane homogène constitue dans son ensemble la couche permsélective; un cas particulier de membrane asymétrique est la membrane composite obtenue en déposant la couche

permsélective sur un support préexistant.

La configuration de la membrane employée est par exemple multicanale ou,

de préférence, tubulaire ou plane.

Son seuil de coupure est en général compris entre 20 000 daltons et 0,2 um. On peut employer comme membrane dans le cadre de l'invention notamment une membrane en zircone déposée sur un support en alumine ou, de préférence, en carbone (par exemple de seuil de coupure de 0,14 m) ou une

membrane en carbone déposée sur un support à base de fibres de carbone.

On peut également employer une membrane à base de polyacrylonitriles.

L'utilisation d'une membrane inorganique déposée sur un support

céramique peut être envisagée.

On peut ainsi utiliser une membrane inorganique d'ultrafiltration telle que

décrite dans la demande de brevet européen n 0 585 152.

La Demanderesse a constaté que l'ultrafiltrat (ou perméat) obtenu à l'issue de l'étape b) d'ultrafiltration est inodore et également stérile, limpide et très pauvre en DBO (Demande Biologique en Oxygène) et DCO (Demande Chimique

en Oxygène).

Par conséquent, cet ultrafiltrat peut être non seulement envoyé dans des stations d'épuration de l'eau mais également directement rejeté dans le milieu

naturel: il peut être versé dans des cours d'eau ou utilisé pour irriguer les cultures.

Le rétentat (ou concentrat) obtenu à l'issue de l'étape b) d'ultrafiltration est.

de préférence, recyclé vers l'étape a), ainsi, aucun déchet non valorisé ne

subsiste à l'issue de cette variante du procédé selon l'invention.

Les étapes a) et b) sont mises en oeuvre en continu, alors que l'étape c) est mise en _uvre en discontinu. Selon une variante préfére, le procédé de l'invention comporte en outre l'étape suivante:

d) purge non recyclée d'une partie du mélange résctionnel de l'étape a).

Le procédé selon l'invention peut être utilisé pour épurer les milieux (ou effluents) contenant des déjections organiques, notamment des déjections organiques d'origine humaine ou des lisiers d'animaux, en particulier d'animaux du type bovin, ovin ou porcin, ou de volailles. Le procédé selon l'invention peut aussi s'appliquer au traitement des effluents d'origine urbaine (eaux d'égouts) ou

industrielles, en particulier des industries alimentaires.

D'autres avantages et caractéristiques de l' invention appara^'tront à la lecture de l'exemple suivant de réalisation donné à titre illustratif nullement limitatif référence sera faite au dessin annexé sur le quel la figure unique représente un schéma de l'installation utilisée pour la mise en _uvre desdits

exemples.

Sur la figure unique, on voit que le réacteur aérobie 1 mini d'un système d'aération non représenté, est alimenté en effluents frais suivant un débit Q0 par un canalisation 2 et d'une purge 3. Une partie du mélange réactionnel du réacteur 1 est injecté dans le module d'ultrafiltration tangentielle à membranes 4 au moyen de la canalisation 5 et de la pompe 6 suivant un débit Qrec. Du module 4 est rejeté un perméat par la canalisation 7 et le rétentat est recyclé dans le réacteur 1 au moyen de la canalisation 8. Une partie de la blomasse est soutirée de façon discontinue du réacteur 1 au moyen de la vanne 9 et de la canalisation 5, passe à travers l'échangeur de chaleur 10 et est injecté dans le réacteur de thermolyse alcaline 11 au moyen de la canalisation 12 et de la vanne 13. Le réacteur 11 est muni d'un agitateur 14, d'une résistance chauffante 15, d'un évent 16, d'une sonde 17 pour la mesure de la température de la thermolyse et d'un trop-plein 18 se déversant dans le bac 19. Cette blomasse, une fois traitée, est recyclée dans le réacteur 1 à l'aide de la pompe Pr et de la canalisation 20 passant à travers

I'échangeur de chaleur vers le réacteur 1.

Exemple 1:

On utilise un appareillage à l'échelle laboratoire et suivant le schéma d'installation

représenté sur le dessin annexé.

Les paramètres de fonctionnement et les conditions opératoires de l'installation

schématisée sur la figure unique sont rassemblés dans le tableau 1 ciaprès.

Tableau 1

PARAMETRES

Débit d'alimentation Q0 0,8 i/h Matière en suspension [MVS] 10 - 12 régulée (g/l) Température ( C) Non réqulée

PH 7,5

AGE DE BOUES () Non réqulé CONCENTRATION EN OXYGENE (MG/) 2 mg/l Charge massique (kg DCO.kg 0,1-0,2 MVS.j) Volume de l'aérateur (Va) 401 Type de module RayFlow 50 Surface membranaire (cm2) 3x65 Vitesse transmembranaire (m/s) 2,0 Pression transmembranaire (m/s) 2,0 (bar) Débit de recirculation Qrec 0,9 m3/h

IRIS 3038

L'eau usée utilisée représentant les éffluents à traiter est une eau usée synthétique représentative d'un effluent de type laitier. Cette eau usée a la

composition indiquée dans le tableau 2 ci-aprés.

Tableau 2

Produits et concentration Lait en poudre (mg/l) (Régilait 4/ 4000 écrémé) NH4CI (Prolabo) (mg/l) 400 ComDosition et caractéristiques DCO (mg/l) 5000 DBO5 (mg/l) 3000

DCO/DBO5 1.66

N-NTK (mg/l) 150

N-NH3 106

N-NO3 0.0

N-NO2 0.0

P-total 120

P-PO4 122

DBO5 / N / P 100/5/4

PH 7.3

_ Les paramètres réqulés au cours des essais sont le pH, la concentration en oxygène dissous et la hauteur de mousse. Ils sont régulés de la façon suivante: À Régulation de pH: au cours de l'éssai, le pH est régulé à 7,5 par addition

d'une solution de soude à 20 % en poids.

À Réqulation des mousses: la formation de mousse est éliminée par addition d'antimousse (Rhodorsil 416) puis par la mise en place d'un spray sur le

retour du rétentat.

À Régulation de la teneur en oxygène: elle est maintenue entre 2 et 4 mg/l

par régulation de la vitesse d'agitation du réacteur.

Estimation de la biodégradabilité de Ivsats cellulaires 1 Traitement thermo-alcalin à la soude sur des boues activées issues du

bassin d'aération de Valenton (agglomération de la région de Paris).

1.a. Cinétique de dissolution des boues activées par un traitement à

la soude à une température de 60 C.

Dans un premier temps, on mesure la cinétique de relargage de la DCO de la

boue lors du traitement thermo-alcalin.

Analvses de la boue activée utilisée pour cette étude: La boue activée provient de l'aérateur de la station d'épuration de la commune de Valenton. À Matières En Suspension (MES): 2,2 g/L À Demande Chimique en Oxygène totale (D.C.O.): 3387 mg/L À pH surnageant: 8,21 À Polysaccharides dans le surnageant: 2,4 mg/L À Protéines dans le surnageant:11,2 mg/L À D.C.0 du surnageant: 53 mg/L Condition opératoire de l'essai: Les conditions de traitement des boues activées sont les suivantes: À Agitation magnétique à 60 C dans le réacteur 2 à double enveloppe À Ajout de 4 g de soude par litre de boue activée À Prélèvement au cours du temps pour mesure de la D.C.0 d'un échantillon filtré à 0,45, um Les résultats obtenus sont rassemblés dans le tableau 3 ci-après:

Tableau 3

Temps de réaction (mnJ D C.0 filtrat (mg/1) 0 67 1208 1292 1402 1496 1492 1510 1486 1516 Cette expérience montre que l'on obtient un relargage efficace de D.C.O. dans le

filtrat de la boue traitée.

Le temps de relargage optimal est de 20 minutes à 60 C.

Le rendement de relargage de la D.C.O. de la boue est alors de 44,1 % Suite à cette expérience, on forme un lot de Iysats par traitement de la boue

activée 20 minutes à 60C.

Analyses du lot de Iysats obtenu à 20 minutes 60 C pour la suite des essais: À Demande Chimique en Oxygène: 1714 mg/L À pH de la solution: 13, 01 À Protéines: 187 mg/L À Polysaccharides: 70,9 mg/L 1.b Hétéroassimilation des Iysats générés par traitement thermo alcalin Le lot de Iysat est réensemencé par le surnageant de la boue activée obtenue après une aération de 4 heures suivie d'une décantation de 30 minutes à raison de 10 % de Iysat en volume, soit une concentration finale d'environ 200 mg

D.C.O./I).

Les cultures sont réalisées en discontinu en fioles Erlenn-Meyer sur une table

agitante thermostatée à 30 C.

Des échantillons sont prélevés au cours du temps puis filtrés à 0,45,um afin

d'analyser l'évolution de la DCO soluble dans l'eau interstitielle.

On réalise les quatre essais suivants: 1 - ajout du surnageant tel quel de boues activées et obtention d'un pH de

solution égale à 11.

2 - idem 1 mais ajout d'une solution de nutriment.

3 - solution 1 neutralisée à pH 8 puis ajout de nutriment (complément azote et phosphore). 4 - solution 1 neutralisée à pH 7 puis ajout de nutriment (complément azote et phosphore). Le tableau 4 ci-après présentent les évolutions de la D.C.O. interstitielle dans

chacune des cultures.

D.C.O. mu/L en fonction du temps:

Tableau 4

Etesmaps 0 3 27 96 130 151 60 208 276 300

1 194 195 179 114 124 125 119 84 63 59

2 198 214 179 109 107 97 98 69 56 50

3 209 202 96 84 78 68 58 37 32 35

4 208 192 80 67 69 65 53 28 27 29

De même, on suit l'évolution de la concentration en protéines et en

polysaccharides au cours du temps.

Suivi de la concentration en protéines au cours du temps: Les résultats obtenus sont rassemblés dans le tableau 5 ci-après:

Tableau 5

Essai/temp 96 130 204 280 s

1 25.2 21.5 2.88 3.07 0 0

2 25.2 24.6 5.6 2.7 0 0

3 25.2 15.17 0 0 0 0

4 25.2 13.44 0 0 0 0

Suivi de la concentration en polvsaccharides au cours du temps: Les résultats obtenus sont rassemblés dans le tableau 6 ci-après:

Tableau 6

Essai/ temps 0 3 96 130 151

1 9.26 7.7 7.1 6.85 5.72

2 9.26 8.94 7.2 6.61 6.61

3 9.26 8.95 8.95 3.06 1.61

4 9.26 8.7 6.2 3.14 2.74

1.c. Remarques sur les résultats obtenus: Suivi de la D.C.O.: Très rapidement à t = 24 h pour les essais à pH 7 et 8 on atteint un palier de digestion de 50 à 60 % de la D.C.O Alors que pour les essais à pH 11 il faut attendre environ 100 heures pour obtenir 50% de perte en D.C.O.. Ce palier dure environ 100 heures pour chacun des essais. Ensuite les conditions de pH plus favorables (7 et 8) conduisent à une diminution de la D.C.O. de 80 à 85 % à partir de 200 heures. A pH 11 la baisse de D.C.O. plafonne à 70 %. Ces résultats sont

à relier aux baisses de concentration en protéines et polysaccharides observées.

Il appara^t d'autre part que les protéines sont plus rapidement consommées que les polysaccharides Conclusion La dissolution optimale de la boue activée a lieu à 60 C avec 4 g/l de soude (2 g NaOH/gMES) pour un temps de mélange de 20 minutes. Cette opération permet d'extraire de la boue 1714 mg/L de D.C.O. soit un pourcentage de relargage de 44.1 %. Il faut noter qu'il s'agit de la D.C.O. soluble, obtenue après microfiltration

de la boue traitée.

Les rendements d'assimilation des Iysats sont à 80-85 % d'assimilation par les boues activées (voir tableau 7 ci-dessous, ou les résultats obtenus sont rassemblés). De plus, on peut constater que ces suspensions sont bien équilibrées en nutriments puisque l'ajout de ceux-ci dans le milieu de culture

n'augmente pas significativement l'efficacité de croissance.

Rendements de digestion obtenus (%): Les résultats obtenus sont rassemblés dans le tableau 7 ci-après:

Tableau 7

Essai Palier 1 (100 h) Palier 2 (200 h) Fin essai 300 h Neutralisé pH 7 avec ajout de 67 86 85 nutriments Neutralisé pH 7 sans ajout de 60 82 83 nutriments

11 appara^'t du tableau 7 que l'addition de nutriments n'est pas necessaire.

Exemple 2 (phase 1): L'objectif de cet exemple est double: À Etablir une référence sur les performances d'un bloréacteur à membranes

pour le traitement de l'effluent modèle sélectionné à l'exemple 1 cidessus.

À Produire une boue de bloréacteur à membrane permettant des tests de Iyse alcaline afin de confirmer la transposition des études préliminaires réalisées

sur la boue de Valenton.

Ces résultats montrent qu'une stabilisation à 10 g/l de biomasse est obtenue dans le bioréacteur à membranes. Dans le tableau 8 ci-après sont rassemblés les

performances du système.

Tableau 8

MVS stabilisées (g/1) 9,6 Charge massique O,18 (gDCO/gMVS.jour) Abattement de DCO 75 blologique ( /0) Abattement DCO perméat (%) Age de boue théorique 41 (jour) Production de boues 0,14 (gMVSlgDCO

Exemple 3:

A partir des boues obtenues dans le bioréacteur à membranes lors de la phase 1, il est possible en utilisant les purges quotidiennes, d'étudier les effets de Iyse alcaline et de les optimiser. Le but de ces manipulations est de trouver des conditions de traitement qui permettent une Iyse optimale dans des conditions les plus économiques possibles. L'indicateur suivi ici sera donc la quantité de DCO des boues qui est solubilisée par le traitement. Les boues utilisées avaient une concentration de 10 g/l, soit une DCO équivalente à 14000 gA. Les résultats sont

rassemblés dans le tableau 9 ci-après.

Tableau 9

Temps 13 22 50 62

D.C.O. 4000 6500 7500 7700 8100

Le tableau 9 ci-dessus montrent que le relargage de DCO est efficace sur les boues de bloréacteur à membranes. Le rendement de solubilisation est proche de celui obtenu sur les boues de Valenton après 1 h de traitement (60 %) et tend à atteindre 70-80 % après 20 h. D'autres part, ces expériences attestent qu'il est possible de réduire le ratio

NaOH/MVS de 1 g/g à 0,5 g/g tout en conservant le même rendement.

Ces résultats permettent donc d'envisager le retour des Iysats vers le bassin pour assurer leur biodégradation. Dans un premier temps, on a donc réalisé un retour

de leur fraction soluble, séparée des insolubles par une étape de centrifugation.

Exemole 4: retour de la totalité des Ivsats vers le réacteur (phase 3)

Recyclage simultané des solubles et des insolubles des Iysats.

Pour cette phase 3, le bioréacteur à membrane est géré de façon identique à la phase 1. Les conditions de traitement alcalin des purges quotidiennes de boues

sont traitées par Iyse alcaline pendant 24 h, à 60 C, avec 0,5 gNaOH/gMVS.

Cette phase montre qu'on observe un développement progressif des MVS. Ce résultat est cohérent puisque la charge entrante est augmentée par le retour des

Iysats et que le taux de purge par rapport à la phase précédente reste inchangé.

Au jour 1 13 on réalise une purge additionnelle permettant de se maintenir à 12 g/l de MVS. Au cours de cette phase de recyclage total des Iysats, les performances épuratoires sont restées optimales dans le réacteur biologique. En outre, on n'a pas observé d'accumulation de matières organiques dans le réacteur en mesurant le rapport MVS/MES qui reste inchangé. Cet indicateur est important car u ne augmentation de ce rapport au rait p u se prod uire en cas d 'adsorption des

Iysats insolubles sur la boue.

Ces différentes observations permettent d'affirmer que la biodégradation des Iysats solubles et insolubles a été très satisfaisante. En effet: À Le taux d'épuration est resté supérieur à 97 % dans le réacteur biologique. Le rapport MVS/MES est resté constant, attestant du fait que si la DCO n'est pas présente dans l'eau interstitielle, elle ne s'est pas davantage adsorbée sur la boue À Le taux de MVS peut être conservé à une concentration constante moyennant un taux de purge (et donc de recyclage des Iysats) adapté à la charge entrante. À De plus, le taux de matières insolubles n'a pas augmenté dans les Iysats

comme cela aurait pu se produire en cas d'accumulation de ces composés.

Au contraire, on constate l'apparition d'une fraction insoluble supérieure en fin

de phase 3, passant des 70% habituels, à plus 80 %.

Les résultats sont rassemblés dans le tableau 10 ci-après.

Tableau 10

MVS stabilisées (g/l) 12 Charge massique 0,15 (gDCOlgMVS.j) Abattement de DCO 96 blologique (%) Abattement DCO perméat 99 (%) Age de boue théorique 0) 21 Production de boues 0,2 (gMVS/gDCO) Production de boues réelle (gMVS/gDCO) 0 Ce point de fonctionnement montre qu'avec un recyclage total, il est possible de réduire la production de boue. Par contre, celle-ci doit s'accompagner d'une adaptation du taux de purge (donc du taux de recyclage) qui permette de stabiliser les MVS. Il faut considérer que ceci conduit à une variation de l'age de boue dont il faut tenir compte dans les dimensionnements. Le point important de cette phase 3 est que: Le recyclage total des Iysats permet de conserver une activité biologique optimale et doit pouvoir conduire à une production de boues nulle. Par contre il est

possible de réaliser des purges conventionelles si nécessaire.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1- Procédé de réduction de production de boues dans un procède par fermentation blologique aérobie d'épuration d'effluents aqueux organiques comportant les étapes suivantes: a) traitement en continu dans un réacteur par fermentation biologique aérobie d'effluents aqueux pour former un mélange réactionnel, b) soutirage en continu d'une partie du mélange réactionnel du réacteur, ultrafiltration de la dite partie et obtention d'un perméat et d'un rétentat avec élimination du perméat et recirculation dans le réacteur du rétentat de façon à maintenir un volume réactionnel sensiblement constant dans le réscteur, et c) soutirage en discontinu de tout ou partie du mélange réactionnel du réscteur dans un réacteur avec traitement thermique à une température comprise entre 50 et 100 C, et traitement alcalin de la partie soutirée en vue d'obtenir un Iysat

bactérien recyclé dans le réacteur.

2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape c) est mise

en _uvre dans un réacteur anoxique.

3- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre l'étape suivante:

d) purge non recyclée d'une partie du mélange réactionnel de l'étape a).

4- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce

que la concentration des matières organique ou blomasse (MVS) du mélange

réactionnel à l'étape a) est de 10 à 30g/l, de préférence de 12 à 25 g/l.

- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce

le Iysat bactérien recyclé obtenu à l'étape c) n'est pas neutralisé et est recyclé tel

quel dans le réacteur de l'étape a).

6- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce

que les étapes (a) et (c) sont effectuées simultanément.

7- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce

que les étapes (a) et (b) sont effectuées simultanément.

8- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce

que les étapes (a), (b) et (c) sont effectuées simultanément.

9- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce

que l'ultrafiltration consiste en une ultrafiltration tangentielle. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'ultrafiltration est effectuée au moyen d'une membrane ayant un seuil de coupure compris entre

0,001 et 0,2 m.

11- Procédé selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que

l'ultrafiltration est effectuée au moyen d'une membrane de configuration tubulaire

ou plane.

12- Procédé selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que

l'ultrafiltration est effectuée au moyen d'une membrane en zircone déposée sur un support en carbone ou en alumine ou une membrane en carbone déposée sur

un support à base de fibres de carbone.

13- Procédé selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que

l'ultrafiltration est effectuée au moyen d'une membrane à base de polyacrylonitriles.

14- Procédé selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que

I'ultrafiltration est effectuée au moyen d'une membrane inorganique déposée sur

un support céramique.

- Application du procédé selon l'une des revendications 1 à 14 au traitement

des eaux usées d'origine urbaine, industrielle ou agricole.