WO2024104950A1 - Method for separating an aqueous effluent containing algae-bacteria mixed granular biomass - Google Patents

Method for separating an aqueous effluent containing algae-bacteria mixed granular biomass Download PDF

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WO2024104950A1
WO2024104950A1 PCT/EP2023/081594 EP2023081594W WO2024104950A1 WO 2024104950 A1 WO2024104950 A1 WO 2024104950A1 EP 2023081594 W EP2023081594 W EP 2023081594W WO 2024104950 A1 WO2024104950 A1 WO 2024104950A1
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WO
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biomass
separation
aqueous
unit
granular
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/081594
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French (fr)
Inventor
Mathieu Haddad
Troy Holst
Clément ROCHE
Thibaut SAUR
Original Assignee
Suez International
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    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/001—Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance
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    • C05F17/20—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation using specific microorganisms or substances, e.g. enzymes, for activating or stimulating the treatment
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    • C05F7/00—Fertilisers from waste water, sewage sludge, sea slime, ooze or similar masses

Definitions

  • the invention relates to a process for separating an aqueous effluent containing mixed algae-bacteria granular biomass and treated water.
  • MABAs microalgae-bacterial aggregates
  • Microalgae-bacteria are symbiotic systems in which the algae provide dioxygen (O 2 ) by photosynthesis which is then used by the bacteria for nitrification and carbon reduction, and synthesize polyphosphate which reduces the consumption of energy, and use carbon dioxide (CO 2 ) produced by bacteria, thus reducing greenhouse gas emissions. Therefore, microalgae-bacteria systems have the potential to self-maintain their oxygen consumption, thereby reducing or even eliminating the aeration required for bacterial action and thus reducing associated energy costs. , while limiting the emission of greenhouse gases generated by bacteria.
  • O 2 dioxygen
  • CO 2 carbon dioxide
  • Aerobic algal-bacterial granular sludge (“AGS” or “Algal-bacterial Granular Sludge” in English), also called “OPS” or “Oxygenic Photo Granules” in English, has attracted the attention of researchers to the extent that the bacteria in granular form could significantly improve the settling speed of microalgae.
  • These sludges are obtained by introducing microalgae into an aerobic granular sludge (AGS) exploitation system leading to the establishment of granular algae-bacteria symbiosis systems.
  • AGS aerobic granular sludge
  • MABAs free culture consortia
  • Aerobic bacterial granular sludge has thus been proposed as an efficient and innovative technology for wastewater treatment, which possesses high settling speed, rich biomass retention, simultaneous removal capacity of organic matter and nutrients, and resistance to shock loads and toxic substances.
  • a first subject of the invention relates to a process for separating an aqueous effluent containing mixed algae-bacteria biomass present in granular and suspended form, and optionally impurities, and treated water, the process comprising: (a) A first step of physical separation of at least part of the granular biomass from the treated water carried out without prior addition of a separation aid compound, producing a first thickened flow enriched in granular biomass whose granules present dimensions greater than a threshold and a first aqueous flow depleted in granular biomass whose granules have dimensions lower than the threshold and enriched in suspended biomass; (b) A first step of dehydration of the first thickened flow enriched in granular biomass producing a first cake and a second aqueous flow depleted in granular biomass, (c) A second step of physical separation of the first aqueous flow producing a second thickened flow enriched in suspended biomass, and optionally in impurities, and a third aqueous flow forming treated
  • the granular biomass with high added value is recovered thanks to the first separation which corresponds to a coarse separation with a threshold determined to recover only algae-bacteria in granular form, generally without, or with a reduced quantity, of pollutants or other impurities .
  • This step therefore does not require the addition of chemical compounds such as polymers or coagulants to promote the separation of the biomass.
  • the second separation step corresponds to a fine separation whose aim is to separate the remaining biomass in suspension, and optionally the impurities and pollutants, present in the first aqueous flow resulting from the first separation step to obtain water processed in compliance with rejection standards.
  • the threshold may be at least 50 ⁇ m, optionally at least 70 ⁇ m, 125 ⁇ m, 0.250mm or 1mm.
  • the threshold is set so that only the granular biomass mixed with algae-bacteria is retained, advantageously without pollutants and impurities, which makes it possible to obtain after dehydration a cake with high added value, because it is devoid of chemical compounds to aid in separation, with a significant fraction of biomass.
  • the first physical separation step (a) can be a sieving separation step during which the aqueous effluent passes through a perforated support chosen from a grid, a sieve, a filter or a perforated plate.
  • This step can for example be implemented using a device chosen from a draining table, a sieve, a vibrating sieve, a grid, a belt filter, a filter, a vibrating filter.
  • the perforated support does not include, or is not, a membrane, which makes it possible to reduce the costs of implementing this step while ensuring effective separation of the granular biomass.
  • the second separation step (c) can be chosen from membrane filtration and mesh filtration. These two types of separation thus allow fine and precise separation to retain the suspended biomass, and optionally the pollutants and impurities, present in the treated aqueous flow. In addition, the risk of clogging of the membrane or the fabric is reduced because the concentration of suspended matter (biomass) is lower since a major part has already been retained during the first physical separation.
  • the first aqueous stream can be subjected to a biological treatment step before the second separation step (c). This can make it possible to further reduce nitrogen, carbon, phosphate and/or other pollution, and to improve the quality of the treated water leaving the second physical separation stage.
  • a coagulant can be added to the first aqueous stream before the second separation step (c).
  • a coagulant for example chosen from ferric chloride, alumina sulfate, polyaluminum chloride, WAC which is an aluminum polymer, or other, can be injected and thus make it possible to bind the residual phosphorus which could not be eliminated during the treatment of the aqueous effluent and to retain it during the second separation.
  • the coagulation of the first aqueous flow before the second separation step (c) can make it possible to reduce the colloidal load to be filtered on the second separation step (c), which makes it possible to further reduce clogging in the case of a membrane or canvas filtration.
  • a flocculant and/or a coagulant can be added to the second thickened stream enriched with suspended biomass before the second dehydration step (d).
  • the flocculant will make it possible to improve the capture rate of free biomass, pollutants and impurities and to more easily dehydrate the second thickened flow enriched with suspended biomass and also to integrate a maximum of pollutants and impurities into the cake and not in the treated water.
  • the second and/or fourth aqueous flow leaving steps (b) and (d) are sent upstream of the second separation step (c).
  • An advantage is to avoid reducing the hydraulic retention time (called “HRT” in English for “Hydraulic Retention Time”) in a water treatment basin by a mixed granular biomass algae-bacteria since the aqueous flows leaving the Steps (b) and (d) do not need further treatment.
  • HRT hydraulic retention time
  • the dimensions of such a pond can be reduced while allowing a better proportion of biomass in the biological system because the suspended biomass will be less diluted.
  • the flow rate in the separation step (a) can also be reduced, consequently the dimensions of the separation unit implementing step (a) can also be reduced.
  • the invention also relates to a wastewater treatment process in which: (A) Water to be treated containing pollutants and impurities is provided, optionally water to be treated that has been previously sieved, degreased and/or desanded; (B) The water to be treated is brought into contact with a mixed granular biomass of algae-bacteria, and an aqueous effluent is produced containing treated water depleted in pollutants, at least part of the biomass in granular form and at least part suspended biomass, and optionally impurities; (C) The treated water, the biomass, and optionally the impurities, contained in the aqueous effluent are separated by subjecting the latter to the separation process described above.
  • part of the first thickened flow enriched with granular biomass leaving the first separation step (a) is sent to the step (B) of bringing the water to be treated into contact with a granular biomass.
  • step (B) of bringing the water to be treated into contact with a granular biomass.
  • step (B) the aqueous effluent produced can be subjected to a pre-separation step producing a first so-called muddy effluent comprising at least 90% by mass of the granular biomass, and a second so-called aqueous effluent containing the rest of the biomass, and, during step (C), the first muddy effluent is sent to step (a) of the separation process.
  • the second aqueous effluent is sent to step (c) of the separation process, optionally after a biological treatment step.
  • the invention also relates to an installation for separating an aqueous effluent containing mixed algae-bacteria biomass present in granular and suspended form, optionally impurities, and treated water, in particular suitable for implementing the separation process.
  • the installation includes: (a) A first physical separation unit, in particular adapted to carry out step (a) of the separation process, comprising an aqueous effluent supply pipe, a first evacuation pipe for a first thickened flow enriched in biomass granular whose granules have dimensions greater than a threshold and a second evacuation pipe for a first aqueous flow depleted in granular biomass whose granules have dimensions less than the threshold and enriched in suspended biomass; (b) A first dehydration unit, in particular adapted to carry out step (b) of the separation process, comprising a supply pipe connected to the first discharge pipe of the first separation unit and a discharge pipe a second aqueous flow depleted in granular biomass; (c) A second physical separation unit
  • the first separation unit may be a sieving separation unit in which the aqueous effluent passes through a perforated support chosen from a grid, a sieve or a perforated plate.
  • the second separation unit can be chosen from a membrane filtration unit and a fabric filtration unit.
  • a coagulant injection line can be connected to the supply line of the second separation unit.
  • At least one injection line for a flocculant and/or a coagulant can be connected to the supply line of the second dehydration unit.
  • the evacuation pipe for a second aqueous flow depleted in granular biomass and/or the evacuation pipe for a fourth aqueous flow depleted in suspended biomass, and optionally in impurities can be connected to the supply line of the second physical separation unit.
  • the separation installation may further comprise a biological treatment unit connected to the second discharge pipe of the first separation unit and to the supply pipe of the second physical separation unit.
  • the invention also relates to a wastewater treatment installation comprising: (A) A pipe supplying water to be treated containing pollutants, and optionally impurities; (B) A unit for bringing the water to be treated into contact with a mixed algae-bacteria granular biomass, comprising a supply pipe connected to the water supply pipe to be treated and a water evacuation pipe an aqueous effluent containing treated water depleted in pollutants, at least part of the biomass in granular form and at least part of the suspended biomass, and optionally impurities; (C) A separation installation according to the invention, said aqueous effluent discharge pipe being connected to the aqueous effluent supply pipe of the first physical separation unit of the separation installation according to the invention .
  • the first discharge pipe of the first thickened flow enriched with granular biomass is connected to a recirculation pipe connected to the unit for bringing the water to be treated into contact with granular biomass.
  • the contacting unit comprises pre-separation equipment having a first outlet for discharging a first muddy effluent and a second outlet for discharging the rest of the effluent forming a second effluent aqueous, the first outlet being connected to said discharge pipe of the contacting unit and the second outlet being connected to the supply pipe of the second physical separation unit of the separation installation, optionally via a biological treatment unit.
  • Mixed algae-bacteria biomass is a symbiotic system between microalgae and bacteria.
  • Bacteria are strict aerobic, micro-aerophilic, facultative aero-anaerobic or aerotolerant anaerobic microorganisms capable of eliminating carbon, nitrogen, phosphorus or even organic matter present in wastewater.
  • Microalgae are single-celled photosynthetic microorganisms less than 400 micrometers in size and normally between 1 and 30 micrometers in diameter.
  • the mixed algae-bacteria biomass can include a majority of eukaryotic microalgae or prokaryotic microalgae. The latter generally contain prokaryotic filamentous cyanobacteria as the main microalgae.
  • the mixed algae-bacteria biomass used is in granular form.
  • the dimensions of the granules are of the order of 50 to 500 micrometers.
  • biomass develops in granular form with the help of extracellular polymeric substances present in the system which are natural polymers secreted by microorganisms.
  • the size of the mixed algae-bacteria biomass granules can be measured, for example, by sieving, by laser diffraction according to ISO 13320:2020, by particle size analysis by a static image analysis method according to ISO 13322 -1:2014, for example by optical microscopy, or by a dynamic image analysis method according to standard ISI 13322-2-2021, or by dynamic light diffusion.
  • the most commonly used method for measuring granule size is sieving, which consists of pouring the product to be analyzed through a series of standardized sieves (e.g. according to ASTM E11-22) stacked in descending order of mesh openings, the last sieve having the smallest meshes. This method generally applies to regularly shaped particles with a size between 40 ⁇ m and 8mm.
  • Suspended biomass is biomass in free culture.
  • a mixed algae-bacteria biomass in suspension forms aggregates of 3 to 30 ⁇ m.
  • wastewater we mean urban wastewater whose origin is essentially domestic but a part of which may be of industrial origin, or even industrial wastewater, in particular that resulting from the agri-food industry or any other industry producing effluents loaded with carbonaceous matter and nitrogen for example.
  • Dryness is a unit of measurement representing the mass percentage of dry matter in a sludge.
  • TSS Total Suspended Solid and refers to the dry mass of suspended solids present in an aqueous effluent. It can be determined by standard NF EN 872 (June 2015) or ISO 11923:1997.
  • the wastewater treatment process firstly comprises a step (A) of supplying water to be treated typically containing pollutants (such as organic matter, in particular compounds containing carbon, nitrogen and /or phosphorus) and impurities (such as sand, microplastics, mineral matter, etc.).
  • pollutants such as organic matter, in particular compounds containing carbon, nitrogen and /or phosphorus
  • impurities such as sand, microplastics, mineral matter, etc.
  • the water to be treated may be municipal and/or industrial wastewater that has not undergone prior treatment or water to be treated that has already undergone one or more treatment stages beforehand.
  • the pretreatment step(s) may for example be primary treatment steps which generally make it possible to reduce the solids and/or organic matter content of the water to be treated. This may in particular involve sieving, desanding and/or degreasing.
  • the pretreatment step is only sieving (also called “screening”), desanding and/or degreasing, preferably without prior treatment by decantation.
  • These treatments are typically carried out by passing through successive meshes, comprising meshes of several centimeters (between 10 cm and 5 cm), then 10 mm, 6 mm, and, more rarely, 3 mm, 2 mm or 1 mm. .
  • These preliminary treatments are well known and will not be detailed further.
  • the treatment process then comprises a step (B) of bringing the water to be treated into contact with a mixed granular biomass of algae-bacteria.
  • Mixed algae-bacteria granular biomass is particularly capable of eliminating pollutants contained in the water to be treated.
  • part of the biomass develops in free culture and not in granular form so that the aqueous effluent leaving the wastewater treatment process comprises at the both biomass in granular form (or granular biomass) and biomass in suspension (in free culture).
  • the contacting step thus produces an aqueous effluent containing treated water depleted in pollutants, mixed algae-bacteria biomass in granular and suspended form, and optionally impurities.
  • the mass proportion of granular biomass in the effluent can be from 25%m to 80%m.
  • the aqueous effluent resulting from the bringing into contact of water with the biomass can be subjected to a pre-separation step producing a first so-called muddy effluent comprising at least least 90% by mass of the granular biomass, and possibly part of the suspended biomass, and a second so-called aqueous effluent containing the rest of the biomass.
  • the first muddy effluent may in particular contain from 60 to 100% by mass, advantageously from 70 to 100% by mass or from 80 to 100% by mass, and more advantageously from 90 to 100% by mass, of granular biomass, and optionally part of the suspended biomass.
  • the second aqueous effluent then contains the rest of the biomass, namely mainly (generally more than 90% by mass) the suspended biomass, and, where appropriate, the rest of the granular biomass.
  • This second aqueous effluent may include a quantity of TSS solids from 10 mg/L to 2g/L, from 100mg/L to 1 g/L or in any range defined by two of these limits. These two effluents are then treated separately during step (C), as described below.
  • This pre-separation step is typically a decantation or clarification step.
  • the quantities of biomass present in each flow can be modulated as a function of the settling/clarification time in a manner known to those skilled in the art.
  • This pre-separation step can be implemented by means of pre-separation equipment which may include a decanter or clarifier integrated or not into the contacting unit in which step (B) is implemented. ).
  • the contacting unit may comprise at least one sequenced biological reactor (also designated by the acronym “SBR” from English “Sequenced Batch Reactor”) operating sequentially in mixing and rest modes. to separate the first muddy effluent from the second aqueous effluent.
  • the contacting unit may comprise a contacting reactor connected to a clarifier or decanter to separate the first muddy effluent from the second aqueous effluent.
  • the treated water present in the aqueous effluent is then separated from the biomass, and optionally from the impurities, during a step (C) corresponding to the separation process according to the invention described below.
  • step (B) comprises a pre-separation step
  • step (C) the first muddy effluent is sent to step (a) of the separation process according to the invention, the second effluent aqueous being sent to step (c) of the separation process.
  • the second aqueous effluent containing mainly the suspended biomass, can be treated during the second separation step (c) described below, optionally after a biological treatment step.
  • This biological treatment can be an aerobic or anoxic biological process for eliminating nitrogen and/or carbon and/or phosphate pollution using appropriate fixed, free or mixed bacterial cultures.
  • This treatment can be implemented in a biological treatment unit such as for example an activated sludge biological reactor, a sequenced biological reactor (SBR), a fluidized fixed culture biological reactor (also designated by the acronym "MBBR" from the English “Moving Bed Biofilm Reactor”), a reactor with free cultures and fixed cultures in suspension (e.g. implemented by IFAS technology – “Integrated fixed-film activated sludge”/fixed film activated sludge), a bacterial bed reactor, a biofiltration reactor, a biological disk reactor also called “Rotating Biological Contactor” in English. Since the biological treatment unit is produced on a smaller volume compared to the volume initially treated during the contacting stage, smaller equipment can be used. When the biological treatment unit uses free cultures, it produces a clarified effluent which is sent to the second separation stage (c) and sludge which can be sent to the second dehydration stage (d).
  • SBR sequenced biological reactor
  • MBBR fixed culture biological reactor
  • the aqueous effluent produced during step (B) of the wastewater treatment process, or the first pre-separated muddy effluent, is then sent to a first step (a) of physical separation without prior addition of compound separation aid, for example of the coagulant and/or flocculant type.
  • the first step (a) of physical separation produces a first thickened flow enriched in granular biomass whose granules have dimensions greater than a threshold and a first aqueous flow depleted in granular biomass whose granules have dimensions less than the threshold and enriched in biomass in suspension.
  • the objective of this step (a) is to separate the granular biomass from the treated water, and optionally also from pollutants and impurities, to obtain a flow enriched with mixed algae-bacteria granular biomass, advantageously comprising few pollutants and impurities.
  • the threshold is chosen in order to separate the majority of the granular biomass, in particular from 80% m to 100% m, preferably from 90% m to 99% m of the granular biomass. This threshold can be determined based on the dimensions of the biomass granules. In general, a threshold of at least 50 micrometers and optionally at least 1 millimeter allows the majority of the granular biomass to be recovered.
  • the threshold can also be at least 70 ⁇ m, in particular to separate biomass from silt and clay, or at least 125 ⁇ m or at least 250 micrometers, in particular to separate biomass from very fine or fine sand.
  • Step (a) is typically a sieving separation step during which the aqueous effluent passes through a perforated support chosen from a grid, a sieve, a filter or a perforated plate. This step therefore does not use membranes likely to clog and does not use chemical compounds to aid separation.
  • Step (a) can be implemented by means of a device chosen from a draining table, a sieve, a vibrating sieve, a grid, a belt filter, a filter, a vibrating filter, a filter press , a piston press, a screw press.
  • the vibrating screen, belt filter or vibrating filter is a screen or filter having openings through which the aqueous effluent circulates.
  • the vibrating screen or filter will vibrate to filter and separate the biomass. For this separation, the threshold can be reached by choosing a sieve whose openings have a diameter corresponding to the threshold.
  • Part of the first thickened flow enriched with granular biomass leaving step (a) can optionally be returned to step (B) of the wastewater treatment process.
  • the recirculation of the biomass makes it possible to return a fraction rich in biomass to the reactor of step (B) and thus increase the efficiency of wastewater treatment by improving the performance of biological treatment.
  • the first aqueous stream depleted of granular biomass produced by step (a) is subjected to an optional biological treatment step before being sent to step (c) of physical separation.
  • This biological treatment can be as previously described.
  • step (B) includes a pre-separation step and produces a second aqueous effluent which is subjected to a biological treatment step before being sent to step (c)
  • the same treatment unit can be used.
  • the first thickened flow enriched with mixed algae-bacteria granular biomass leaving step (a), or optionally a part of this first thickened flow enriched with granular biomass, is then dehydrated.
  • step (b) a first cake with high added value, without added chemical compounds, is produced as well as a second aqueous flow depleted in granular biomass.
  • This first step (b) of dehydration can be preceded by a thickening step to reduce the volume of the sludge.
  • the thickening step can be a thickening step by gravity settling with recovery of the granules at the bottom of the thickener while the liquid is evacuated by an overflow or a dynamic thickening step.
  • Dynamic thickening can be carried out by microbubble flotation (also called dissolved air flotation), by dewatering (e.g. using a drip or thickening grid, a dewatering table, or a dripping drum or thickener drum) or by centrifugation.
  • Microbubble flotation is based on the injection of gas into the liquid containing the granules, which separates the liquid and solid phases by difference in density.
  • the thickening step can also include thickening by gravity settling and dynamic thickening, advantageously thickening by gravity settling followed by dynamic thickening.
  • Dehydration makes it possible to reduce the water content of the biomass to reach a dryness of approximately 10% to 20%. Dehydration can be carried out by filtration (a filter press, a piston press, a screw press) and/or by centrifugation in the usual manner.
  • this cake has the advantage of having a very low content of pollutants, and optionally of impurities, and is free of chemical compounds to aid separation of the flocculant and/or coagulant type usually used to improve the recovery of mixed biomasses. Due to its low content of pollutants, and optionally impurities, this cake is therefore particularly suitable for use in agriculture, particularly in organic farming.
  • the second aqueous flow depleted in granular biomass produced by step (b) is sent entirely or in part to the second separation step (c), and optionally to step (B) of wastewater treatment described previously.
  • the granular biomass is mainly separated from the rest of the aqueous effluent: the first aqueous flow which results is thus (i) depleted in mixed granular biomass algae-bacteria whose granules present dimensions below the threshold and (ii) enriched in suspended biomass.
  • the first aqueous stream produced during separation step (a) is thus sent, directly or after the optional biological treatment step, to a second physical separation step (c) to produce a second thickened stream enriched in biomass. in suspension and a third aqueous flow depleted in mixed algae-bacteria biomass, generally also depleted in pollutants and impurities. This third flow forms treated water.
  • the objective of this step (c) is to carry out further separation of the remaining biomass, namely essentially suspended biomass, and advantageously pollutants and impurities, from the water to obtain treated water.
  • the conditions for implementing this second step (c) can thus be chosen based on target levels of pollutants and/or impurities in the treated water, these target levels being able to be set based on water discharge standards. processed.
  • the second thickened flow enriched in suspended biomass thus generally includes the pollutants and impurities initially present in the wastewater (sand, microplastics, mineral matter, etc.).
  • the second physical separation step (c) is typically chosen from membrane filtration (c1) and cloth filtration (c2).
  • Membrane filtration (c1) corresponds to membrane separation which consists of separating several compounds from a liquid using one or more membranes. Depending on the difference in permeability of the membrane with respect to the compounds present in the liquid and the size of the pores of the membrane, it is possible to separate biomass, pollutants and impurities from an aqueous effluent. Such membrane filtration (c1) will be favored when the treated water must respect a strict target solids content. For example, microfiltration and/or nanofiltration techniques could be used to carry out this step.
  • Cloth filtration (c2) consists of circulating the first flow enriched in biomass through a filter cloth which will help retain particles too large to pass through the mesh of the cloth. This type of filtration has the advantage of being inexpensive and will be preferred when the treated water must have a target solids content that is not restrictive.
  • a coagulant can be added to the first aqueous flow enriched with granular biomass.
  • the addition of coagulant can in particular make it possible to bind the residual phosphorus which could not be eliminated during the treatment of waste water and thus to be able to retain it during filtration.
  • the coagulant used can be, for example, ferric chloride, alumina sulfate, or polyaluminium chloride (PAC).
  • the treated water leaving the second physical separation stage can, before being rejected, reinjected as a tablecloth, or reused as bathing water, irrigation water, process water, or to be the source water for subsequent direct or indirect treatment aimed at the production of drinking water, undergo a treatment step, for example a biological treatment step of the type previously described, and/or a treatment step for eliminating micropollutants or microorganisms.
  • This elimination step can be disinfection, for example using oxidants (e.g. chlorine, peracids), ultraviolet rays, or ozonation.
  • step (c) The second thickened stream enriched with suspended biomass leaving step (c) is then dehydrated. During step (d), a second cake with low added value is produced as well as a fourth aqueous stream depleted of suspended biomass.
  • This second step (d) of dehydration can be preceded by a thickening step making it possible to reduce the volume of the sludge.
  • This thickening step can be carried out by gravity settling and/or by dynamic thickening as described previously.
  • the thickened stream leaving this thickening stage can be subjected to an anaerobic digestion stage producing biogas and digested sludge, which are then sent to the second dehydration stage (d). This makes it possible to convert the second thickened stream enriched with suspended biomass leaving step (c) into biogas and to reduce the volume of dehydrated effluent during step (d).
  • This anaerobic digestion step can be implemented in a free or mixed culture methanization reactor.
  • Dehydration makes it possible to reduce the water content of the biomass to reach a dryness of approximately 10% to 30%. Dehydration can be carried out by filtration and/or centrifugation, in the usual manner.
  • the cake thus produced cannot be used in agriculture since the second cake generally includes, in addition to the biomass, impurities from the aqueous effluent entering the separation process such as sand and pollutants, or even chemical compounds which had to be added to facilitate separation. It will therefore be disposed of in a landfill for example.
  • the fourth aqueous stream depleted in biomass produced by step (d) is sent partially or entirely to the second separation step (c), and optionally to the wastewater treatment step (B) described previously.
  • a flocculant and/or a coagulant can be added to the second thickened stream enriched with biomass before the second dehydration step (d) to flocculate the maximum amount of free biomass, pollutants and impurities in order to more easily dehydrate this stream and also to integrate a maximum of pollutants and impurities into the cake and not into the fourth aqueous flow depleted in biomass.
  • This cake with low added value due to the presence of these chemical reagents and pollutants and/impurities initially contained in the wastewater, although not recoverable, is in small quantity so that, overall, the separation process according to the invention makes it possible on the one hand to optimize the valorization of biomass, in particular in granular form, by obtaining the first cake, and on the other hand to optimize the treatment of water, in particular by reducing the CAPEX and OPEX of the second stages of separation and dehydration.
  • the installation 100 for separating an aqueous effluent containing mixed algae-bacteria biomass in granular and suspended form, pollutants, and optionally impurities, and treated water comprises a first physical separation unit 110 adapted to put implementing step (a) of the process, a first dehydration unit 120 adapted to implement step (b) of the process, a second physical separation unit 130 adapted to implement step (c) of the process process and a second dehydration unit 140 adapted to implement step (d) of the process.
  • the first separation unit 110 is a unit configured to separate granules of mixed algae-bacteria granular biomass of dimensions greater than a threshold.
  • the first separation unit 110 is for example a sieving separation unit.
  • a sieving separation unit For example, we could use a draining table, a sieve, a vibrating sieve, a grid, a belt filter, a filter, a vibrating filter.
  • the first unit 110 comprises a supply pipe 1 of an aqueous effluent, a first evacuation pipe 2 of a thickened flow enriched with mixed granular biomass algae-bacteria whose granules have dimensions greater than a threshold and a second evacuation pipe 3 of a first aqueous flow depleted in granular biomass mixed algae-bacteria whose granules have dimensions less than the threshold.
  • the first dehydration unit 120 is a unit chosen from a centrifugation unit, a filtration unit and a combination of these units, making it possible to produce a mixed algae-bacteria granular biomass cake with high added value.
  • the first unit 120 comprises a supply pipe 4 connected to the first discharge pipe 2 of the first separation unit 110 and an discharge pipe 5 of a second aqueous flow depleted in mixed granular biomass algae-bacteria.
  • the first unit 120 also includes a dehydrated biomass evacuation pipe not shown in the figures.
  • the second physical separation unit 130 is for example chosen from a membrane filtration unit and a fabric filtration unit.
  • the second separation unit 130 comprises a supply pipe 6 connected to the discharge pipe 3 of the first separation unit 110, a third discharge pipe 7 of a second thickened flow enriched with mixed algae-bacteria biomass in suspension and a fourth evacuation pipe 8 of a third aqueous flow depleted in mixed algae-bacteria biomass in suspension and forming treated water.
  • the second dehydration unit 140 is a unit chosen from a centrifugation unit, a filtration unit and a combination of these units, making it possible to produce a mixed algae-bacteria biomass cake with low added value also containing pollutants and impurities.
  • the second unit 140 comprises a supply pipe 9 connected to the third discharge pipe 7 of the first separation unit 130 and an discharge pipe 10 of a fourth aqueous flow depleted in mixed algae-bacteria biomass in suspension.
  • the second unit 140 also includes a dehydrated biomass evacuation pipe not shown in the figures.
  • a wastewater treatment installation 250 comprising a separation installation 200.
  • the units 210, 220, 230 and 240 are identical to the units 110, 120, 130 and 140 described with reference to the , the pipe numbering remains the same for these units.
  • the wastewater treatment installation 250 comprises a supply pipe 11 of water to be treated containing pollutants, and optionally impurities, capable of carrying out step (A) of the treatment process, a unit 251 of bringing into contact the water to be treated capable of carrying out step (B) of the treatment process and an evacuation pipe 12 of an aqueous effluent capable of carrying out step (C) of the treatment process.
  • Unit 251 is a unit for bringing water to be treated into contact with a mixed granular biomass of algae-bacteria capable of eliminating pollutants. It comprises a supply pipe 13 connected to the pipe 11 for supplying the water to be treated and an evacuation pipe 12 of an aqueous effluent connected to the supply pipe 1 of the unit 210 of the installation 200 separation.
  • Unit 251 can be a photobioreactor, in particular an open culture tank in which the water to be treated circulates with a certain residence time, a bubble column or a closed tubular reactor.
  • a recirculation pipe 14 connects the evacuation pipe 2 of the separation unit 210 of the installation 200 and the unit 251 of the treatment installation 250 so that part of the first flow is enriched with granular biomass mixed algae-bacteria leaving step (a) is returned to step (B) of the wastewater treatment process.
  • the evacuation pipes 5, 10 of the units 220 and 240 of the separation installation 200 are connected to the supply pipe 6 of the second separation unit 230 by a pipe 20.
  • the evacuation pipes 5, 10 can also be connected to pipe 11 of installation 250 via pipe 15.
  • wastewater treatment installation 350 comprising a separation installation 300.
  • the units 310, 320, 330, 340 and 351 are identical to the units 210, 220, 230, 240 and 251 described in reference to the , the pipe numbering remains the same for these units.
  • the separation installation 300 comprises a coagulant injection line 16 connected to the supply line 6 of the second separation unit 330.
  • the separation installation 300 also includes a flocculant and/or coagulant injection line 17 connected to the supply line 9 of the second dehydration unit 340.
  • the installation 300 finally comprises, downstream of the second separation unit 330, a unit 360 for disinfection of the treated water comprising a supply pipe 18 connected to the evacuation pipe 8 of the unit 330 and a pipe evacuation 19 of disinfected water.
  • This unit 360 can also be a biological treatment unit or include both a disinfection unit and a biological treatment unit.
  • wastewater treatment installation 450 comprising a separation installation 400.
  • the units 410, 420, 430, 440 and 451 are identical to the units 310, 320, 330, 340 and 351 described in reference to the , the pipe numbering remains the same for these units.
  • the separation installation 400 comprises a biological treatment unit 470 connected to the second discharge pipe 3 of the first separation unit 410 and to the supply pipe 6 of the second separation unit 430.
  • This treatment unit optional biological 470 can also be provided in the embodiments shown in Figures 1-3.
  • the separation installation 400 also includes an anaerobic digestion unit 480 supplied with effluent by the evacuation pipe 7 of the second separation unit 430 and supplying digested sludge to the supply pipe 9 of the second dehydration unit 440.
  • the anaerobic digestion unit 480 also produces biogas recovered via a pipe 21.
  • This optional anaerobic digestion unit 480 can also be provided in the embodiments shown in Figures 1-3.
  • wastewater treatment installation 550 comprising a separation installation 500.
  • the units 510, 520, 530, 540, 570, 580 are identical to the units 410, 420, 430, 440, 460, 470, 480 described with reference to the , the pipe numbering remains the same for these units.
  • the contacting unit 551 is equipped with pre-separation equipment 552, whether or not integrated into a reactor of the contacting unit, as previously described.
  • This pre-separation equipment 552 comprises a first outlet 552a for evacuating a first muddy effluent and a second outlet 552b for evacuating the rest of the effluent forming a second aqueous effluent.
  • the first outlet 552a is connected to the discharge pipe 12 of the unit 551 to send the first muddy effluent into the first separation unit 510.
  • the second outlet 552b is connected either directly to the supply pipe 6 of the second separation unit 530, or at the inlet of the optional biological treatment unit 570 via a pipe 12b.
  • two biological treatment units 570 could be considered instead of just one, each unit then treating a flow coming from one of the units 551 and 510.
  • the first aqueous flow leaving the first unit of separation 510 via the evacuation pipe 3 could be sent directly to the second separation unit 530 without going through the biological treatment unit 570.
  • Such pre-separation equipment 552 can also be provided in the contacting units of the embodiments previously described.
  • screening and/or degreasing and/or grit removal units could be provided upstream of units 251, 351, 451, 551 to treat incoming wastewater. Preferably these units are not preceded by a decantation unit.
  • the anaerobic digestion unit 480, 580 may be located downstream of an optional thickening unit.

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Abstract

The invention relates to a method for separating an aqueous effluent containing algae-bacteria mixed biomass, present in granular form and in suspension, and treated water, the method comprising: (a) a first step of physically separating at least a portion of the granular biomass from the treated water, carried out with no prior addition of a separation aid compound, producing a first thickened stream enriched in granular biomass, the granules of which have dimensions larger than a threshold, and a first aqueous stream depleted of granular biomass, the granules of which have dimensions smaller than the threshold, and enriched in biomass in suspension; (b) a first step of dehydrating the first thickened stream enriched in granular biomass, producing a first cake and a second aqueous stream depleted of granular biomass; (c) a second step of physically separating the first aqueous stream, producing a second thickened stream enriched in biomass in suspension and a third aqueous stream forming a treated water; and (d) a second step of dehydrating the second thickened stream enriched in biomass in suspension, producing a second cake and a fourth aqueous stream depleted of biomass in suspension.

Description

Procédé de séparation d’un effluent aqueux contenant de la biomasse granulaire mixte algues-bactériesProcess for separating an aqueous effluent containing mixed algae-bacteria granular biomass Domaine de l’inventionField of the invention
L’invention se rapporte à un procédé de séparation d’un effluent aqueux contenant de la biomasse granulaire mixte algues-bactéries et une eau traitée.The invention relates to a process for separating an aqueous effluent containing mixed algae-bacteria granular biomass and treated water.
Etat de la techniqueState of the art
Les procédés conventionnels de traitement des eaux usées sont confrontés à des pressions croissantes en raison de leur grande consommation d'énergie, de leurs importantes émissions de gaz à effet de serre et de leur faible potentiel de récupération des ressources. Conventional wastewater treatment processes face increasing pressures due to their high energy consumption, significant greenhouse gas emissions and low resource recovery potential.
Pour répondre à ces besoins, les procédés mettant en œuvre des agrégats microalgues-bactéries (« MABAs » ou « Microalgal-bacterial aggregates » en anglais) pour le traitement des eaux usées se sont développés.To meet these needs, processes using microalgae-bacterial aggregates (“MABAs” or “Microalgal-bacterial aggregates” in English) for the treatment of wastewater have been developed.
Les microalgues-bactéries sont des systèmes symbiotiques dans lesquels les algues fournissent par photosynthèse du dioxygène (O2) qui est ensuite utilisé par les bactéries pour la nitrification et l’abattement en carbone, synthétisent du polyphosphate ce qui permet de réduire la consommation d'énergie, et utilisent le dioxyde de carbone (CO2) produit par les bactéries, réduisant ainsi les émissions de gaz à effet de serre. Par conséquent, les systèmes microalgues-bactéries ont le potentiel d'auto-entretenir leur consommation d’oxygène, ce qui permet de réduire, voire de supprimer, l’aération nécessaire à l’action des bactéries et de réduire ainsi les coûts énergétiques associés, tout en limitant l’émission des gaz à effet de serre générés par les bactéries. Microalgae-bacteria are symbiotic systems in which the algae provide dioxygen (O 2 ) by photosynthesis which is then used by the bacteria for nitrification and carbon reduction, and synthesize polyphosphate which reduces the consumption of energy, and use carbon dioxide (CO 2 ) produced by bacteria, thus reducing greenhouse gas emissions. Therefore, microalgae-bacteria systems have the potential to self-maintain their oxygen consumption, thereby reducing or even eliminating the aeration required for bacterial action and thus reducing associated energy costs. , while limiting the emission of greenhouse gases generated by bacteria.
Cependant, en raison de leur petite taille (3-30 µm) et de leurs cellules algales chargées négativement, il est difficile et coûteux de séparer les microalgues et/ou MABAs de leur milieu de croissance. De plus, les algues libres ont une faible capacité de décantation, ce qui nécessite un temps de décantation long ou des surfaces de sédimentation de grandes dimensions. On estime qu'environ 20 à 30 % des coûts d'exploitation de la culture des microalgues sont liés à la séparation des algues, principalement par coagulation/floculation, centrifugation, flottation, etc. Récemment, l'utilisation de procédés d'immobilisation ou de fixation des algues pour résoudre ce problème de séparation a suscité un intérêt croissant. L'immobilisation des algues dans plusieurs matériaux tels que l'alginate et le chitosan a ainsi montré une meilleure décantabilité. Cependant, leur application à grande échelle pour la récupération des ressources est limitée en raison du coût élevé de l'opération (provenant principalement des matériaux ajoutés) et des matériaux polymères résiduels ajoutés dans le milieu de culture.However, due to their small size (3-30 µm) and negatively charged algal cells, it is difficult and expensive to separate microalgae and/or MABAs from their growth medium. In addition, free algae have a low settling capacity, which requires a long settling time or large sedimentation surfaces. It is estimated that approximately 20-30% of the operating costs of microalgae cultivation are related to the separation of algae, mainly through coagulation/flocculation, centrifugation, flotation, etc. Recently, there has been growing interest in using algal immobilization or fixation processes to address this separation problem. The immobilization of algae in several materials such as alginate and chitosan thus showed better settleability. However, their large-scale application for resource recovery is limited due to the high cost of the operation (mainly coming from the added materials) and the residual polymer materials added in the culture medium.
Il existe typiquement quatre stratégies de récolte et de déshydratation des MABAs qui sont la centrifugation directe, la décantation par gravité suivie d'une centrifugation, la flottation à l'air dissous suivie d'une centrifugation et la filtration sur membrane suivie d'une centrifugation. De plus, une étape d'épaississement en amont de la déshydratation permet de réduire la taille et la consommation d'énergie de l'étape de déshydratation, qui est généralement réalisée par centrifugation. There are typically four strategies for harvesting and dehydrating MABAs which are direct centrifugation, gravity decantation followed by centrifugation, dissolved air flotation followed by centrifugation and membrane filtration followed by centrifugation . In addition, a thickening step upstream of dehydration makes it possible to reduce the size and energy consumption of the dehydration step, which is generally carried out by centrifugation.
Aujourd'hui, les première et deuxième stratégies sont généralement considérées comme non rentables lors du traitement des eaux usées. En effet, la centrifugation directe induit des CAPEX et OPEX élevés tandis que l'utilisation de la décantation gravitaire nécessite une empreinte importante en raison du faible Indice de Mohlman (« SVI » ou « sludge volume index » en anglais) des boues. L'utilisation d’un procédé de flottation à l’air dissous impose le recours à l’ajout de polymères ce qui engendre des coûts élevés et complexifie le procédé. Enfin, même si la filtration sur membrane comme approche d'épaississement semble intéressante dans la mesure où elle ne nécessite pas l’ajout de composés chimiques tels que des polymères, elle est limitée par le coût et la durée de vie de la membrane (environ 8 ans), ce qui compromet la faisabilité économique à l'échelle industrielle. De plus, toutes les solutions mentionnées ci-dessus concentrent les agrégats granulaires microalgues-bactéries avec tous les sables et microsables et autres contaminants (microplastiques, composés chimiques éventuellement ajoutés, etc.) présents dans les eaux usées. Ces contaminants ne présentent aucune valeur du point de vue de l'application (agronomique, extraction de produits à valeur ajoutée) et réduisent donc la qualité du produit final. Today, the first and second strategies are generally considered uneconomical when treating wastewater. Indeed, direct centrifugation induces high CAPEX and OPEX while the use of gravity decantation requires a large footprint due to the low Mohlman Index (“SVI” or “sludge volume index” in English) of the sludge. The use of a dissolved air flotation process requires the addition of polymers, which generates high costs and complicates the process. Finally, although membrane filtration as a thickening approach seems attractive in that it does not require the addition of chemical compounds such as polymers, it is limited by the cost and lifespan of the membrane (approximately 8 years), which compromises economic feasibility on an industrial scale. In addition, all the solutions mentioned above concentrate the granular microalgae-bacteria aggregates with all the sands and microsands and other contaminants (microplastics, possibly added chemical compounds, etc.) present in the wastewater. These contaminants have no value from an application point of view (agronomic, extraction of value-added products) and therefore reduce the quality of the final product.
Les boues granulaires aérobies algales-bactéries (« AGS » ou « Algal-bacterial Granular Sludge » en anglais), également appelées « OPS » ou « Oxygenic Photo Granules » en anglais, ont attiré l’attention des chercheurs dans la mesure où les bactéries sous forme granulaire pouvaient significativement améliorer la vitesse de décantation des microalgues. Ces boues sont obtenues par introduction des microalgues dans un système d'exploitation des boues granulaires aérobies (AGS) conduisant à l’établissement de systèmes de symbiose algues-bactéries granulaires. Par rapport aux MABAs (consortiums en cultures libres), l’utilisation des granulés aérobies tend à être plus attractive. Les boues granulaires bactériennes aérobies ont ainsi été proposées comme une technologie efficace et innovante pour le traitement des eaux usées, qui possède une vitesse de décantation élevée, une riche rétention de biomasse, une capacité d'élimination simultanée des matières organiques et des nutriments, et une résistance aux charges de choc et aux substances toxiques.Aerobic algal-bacterial granular sludge (“AGS” or “Algal-bacterial Granular Sludge” in English), also called “OPS” or “Oxygenic Photo Granules” in English, has attracted the attention of researchers to the extent that the bacteria in granular form could significantly improve the settling speed of microalgae. These sludges are obtained by introducing microalgae into an aerobic granular sludge (AGS) exploitation system leading to the establishment of granular algae-bacteria symbiosis systems. Compared to MABAs (free culture consortia), the use of aerobic pellets tends to be more attractive. Aerobic bacterial granular sludge has thus been proposed as an efficient and innovative technology for wastewater treatment, which possesses high settling speed, rich biomass retention, simultaneous removal capacity of organic matter and nutrients, and resistance to shock loads and toxic substances.
Néanmoins, les techniques de séparation et déshydratation de ces boues granulaires restent similaires aux techniques présentées plus haut pour les MABAs avec les mêmes inconvénients.However, the separation and dehydration techniques for these granular sludges remain similar to the techniques presented above for MABAs with the same drawbacks.
Il existe donc un besoin pour un procédé amélioré de séparation de la biomasse granulaire microalgues-bactéries d’un effluent aqueux, permettant notamment de déshydrater la biomasse sans nécessiter d’ajout de composé chimique et de produire un résidu solide de haute qualité qui contient principalement de la biomasse bactérienne algale contenant avantageusement une quantité très limitée de sable ou de microsable, microplastiques et matières minérales ou autres contaminants qui ne font pas partie de la biomasse et qui sont présents dans les eaux usées. Il existe également un besoin pour un procédé amélioré de séparation de la biomasse permettant de récupérer un effluent aqueux présentant une teneur très faible en solides.There is therefore a need for an improved process for separating microalgae-bacteria granular biomass from an aqueous effluent, making it possible in particular to dehydrate the biomass without requiring the addition of a chemical compound and to produce a high quality solid residue which mainly contains algal bacterial biomass advantageously containing a very limited quantity of sand or microsand, microplastics and mineral materials or other contaminants which are not part of the biomass and which are present in wastewater. There is also a need for an improved biomass separation process making it possible to recover an aqueous effluent having a very low solids content.
Un premier objet de l’invention concerne un procédé de séparation d’un effluent aqueux contenant de la biomasse mixte algues-bactéries présente sous forme granulaire et en suspension, et optionnellement des impuretés, et une eau traitée, le procédé comprenant :
(a) Une première étape de séparation physique d’au moins une partie de la biomasse granulaire de l’eau traitée réalisée sans ajout préalable de composé d’aide à la séparation, produisant un premier flux épaissi enrichi en biomasse granulaire dont les granules présentent des dimensions supérieures à un seuil et un premier flux aqueux appauvri en biomasse granulaire dont les granules présentent des dimensions inférieures au seuil et enrichi en biomasse en suspension ;
(b) Une première étape de déshydratation du premier flux épaissi enrichi en biomasse granulaire produisant un premier gâteau et un deuxième flux aqueux appauvri en biomasse granulaire,
(c) Une seconde étape de séparation physique du premier flux aqueux produisant un deuxième flux épaissi enrichi en biomasse en suspension, et optionnellement en impuretés, et un troisième flux aqueux formant une eau traitée ;
(d) Une seconde étape de déshydratation du deuxième flux épaissi enrichi en biomasse en suspension, et optionnellement en impuretés, produisant un deuxième gâteau et un quatrième flux aqueux appauvri en biomasse en suspension.A first subject of the invention relates to a process for separating an aqueous effluent containing mixed algae-bacteria biomass present in granular and suspended form, and optionally impurities, and treated water, the process comprising:
(a) A first step of physical separation of at least part of the granular biomass from the treated water carried out without prior addition of a separation aid compound, producing a first thickened flow enriched in granular biomass whose granules present dimensions greater than a threshold and a first aqueous flow depleted in granular biomass whose granules have dimensions lower than the threshold and enriched in suspended biomass;
(b) A first step of dehydration of the first thickened flow enriched in granular biomass producing a first cake and a second aqueous flow depleted in granular biomass,
(c) A second step of physical separation of the first aqueous flow producing a second thickened flow enriched in suspended biomass, and optionally in impurities, and a third aqueous flow forming treated water;
(d) A second step of dehydration of the second thickened stream enriched in suspended biomass, and optionally in impurities, producing a second cake and a fourth aqueous stream depleted in suspended biomass.
Cet enchaînement d’étapes, et en particulier l’utilisation de deux étapes successives de séparation de la biomasse granulaire puis de la biomasse en suspension permet de déshydrater la biomasse sans nécessiter d’ajout de composé d’aide à la séparation de type polymère et de produire un premier gâteau qui forme un résidu solide de haute qualité contenant principalement de la biomasse granulaire mixte algues-bactéries. Ce résidu pourra notamment être réutilisé dans l’agriculture par exemple, notamment en tant que biostimulant. De plus, un second avantage est que le résidu solide à haute valeur ajoutée contient une quantité très limitée de sable ou de microsable, microplastiques et matières minérales ou autres contaminants qui ne font pas partie de la biomasse et qui proviennent du traitement des eaux usées ayant produit l’effluent aqueux séparé par le procédé selon l’invention. This sequence of steps, and in particular the use of two successive steps of separation of the granular biomass then of the suspended biomass, makes it possible to dehydrate the biomass without requiring the addition of a polymer-type separation aid compound and to produce a first cake which forms a high quality solid residue containing mainly mixed algae-bacteria granular biomass. This residue could in particular be reused in agriculture for example, particularly as a biostimulant. In addition, a second advantage is that the high value-added solid residue contains a very limited quantity of sand or microsand, microplastics and mineral materials or other contaminants which are not part of the biomass and which come from the treatment of wastewater having produces the aqueous effluent separated by the process according to the invention.
La biomasse granulaire à haute valeur ajoutée est récupérée grâce à la première séparation qui correspond à une séparation grossière avec un seuil déterminé pour ne récupérer que des algues-bactéries sous forme granulaire, généralement sans, ou avec une quantité réduite, de polluants ou autres impuretés. Cette étape ne nécessite donc pas l’ajout de composés chimiques tels que des polymères ou des coagulants pour favoriser la séparation de la biomasse. The granular biomass with high added value is recovered thanks to the first separation which corresponds to a coarse separation with a threshold determined to recover only algae-bacteria in granular form, generally without, or with a reduced quantity, of pollutants or other impurities . This step therefore does not require the addition of chemical compounds such as polymers or coagulants to promote the separation of the biomass.
La seconde étape de séparation quant à elle correspond à une séparation fine dont le but est de séparer la biomasse restante en suspension, et optionnellement les impuretés et les polluants, présents dans le premier flux aqueux issu de la première étape de séparation pour obtenir une eau traitée respectant les normes de rejet. The second separation step corresponds to a fine separation whose aim is to separate the remaining biomass in suspension, and optionally the impurities and pollutants, present in the first aqueous flow resulting from the first separation step to obtain water processed in compliance with rejection standards.
Avantageusement, le seuil peut-être d’au moins 50µm, optionnellement d’au moins 70µm, 125µm, 0,250mm ou 1mm. Le seuil est fixé de sorte que seule la biomasse granulaire mixe algues-bactéries soit retenue, avantageusement sans les polluants et impuretés, ce qui permet d’obtenir après la déshydratation un gâteau à haute valeur ajoutée, car dépourvu de composés chimiques d’aide à la séparation, avec une importante fraction de biomasse.Advantageously, the threshold may be at least 50µm, optionally at least 70µm, 125µm, 0.250mm or 1mm. The threshold is set so that only the granular biomass mixed with algae-bacteria is retained, advantageously without pollutants and impurities, which makes it possible to obtain after dehydration a cake with high added value, because it is devoid of chemical compounds to aid in separation, with a significant fraction of biomass.
Préférentiellement, la première étape de séparation physique (a) peut être une étape de séparation par tamisage au cours de laquelle l’effluent aqueux passe au travers d’un support perforé choisi parmi une grille, un tamis, un filtre ou une plaque perforée. Cette étape peut par exemple être mise en œuvre au moyen d’un dispositif choisi parmi une table d’égouttage, un tamis, un tamis vibrant, une grille, un filtre à bandes, un filtre, un filtre vibrant. Ainsi, le support perforé ne comprend pas, ou n’est pas, une membrane, ce qui permet de réduire les coûts de mise en œuvre de cette étape tout en assurant une séparation efficace de la biomasse granulaire.Preferably, the first physical separation step (a) can be a sieving separation step during which the aqueous effluent passes through a perforated support chosen from a grid, a sieve, a filter or a perforated plate. This step can for example be implemented using a device chosen from a draining table, a sieve, a vibrating sieve, a grid, a belt filter, a filter, a vibrating filter. Thus, the perforated support does not include, or is not, a membrane, which makes it possible to reduce the costs of implementing this step while ensuring effective separation of the granular biomass.
Préférentiellement, la seconde étape de séparation (c) peut être choisie parmi une filtration membranaire et une filtration sur toile. Ces deux types de séparation permettent ainsi une séparation fine et précise pour ainsi retenir la biomasse en suspension, et optionnellement les polluants et les impuretés, présents dans le flux aqueux traité. De plus, le risque d’encrassement de la membrane ou de la toile est réduit car la concentration en matière en suspension (biomasse) est plus faible puisqu’une majeure partie a déjà été retenue lors de la première séparation physique. Preferably, the second separation step (c) can be chosen from membrane filtration and mesh filtration. These two types of separation thus allow fine and precise separation to retain the suspended biomass, and optionally the pollutants and impurities, present in the treated aqueous flow. In addition, the risk of clogging of the membrane or the fabric is reduced because the concentration of suspended matter (biomass) is lower since a major part has already been retained during the first physical separation.
Dans un mode de réalisation, le premier flux aqueux peut être soumis à une étape de traitement biologique avant la seconde étape (c) de séparation. Ceci peut permettre de réduire davantage la pollution azotée, carbonée, phosphatée et/ou d’autres pollutions, et d’améliorer la qualité de l’eau traitée en sortie de la seconde étape de séparation physique.In one embodiment, the first aqueous stream can be subjected to a biological treatment step before the second separation step (c). This can make it possible to further reduce nitrogen, carbon, phosphate and/or other pollution, and to improve the quality of the treated water leaving the second physical separation stage.
Dans un mode de réalisation, un coagulant peut être ajouté au premier flux aqueux avant la seconde étape (c) de séparation. Par exemple, lorsque l’eau traitée doit respecter des normes de rejets strictes en phosphore, un coagulant, par exemple choisi parmi le chlorure ferrique, le sulfate d’alumine, du chlorure de polyaluminium, WAC qui est un polymère d’aluminium, ou autre, peut être injecté et ainsi permettre de lier le phosphore résiduel qui n’a pas pu être éliminé lors du traitement de l’effluent aqueux et de le retenir lors de la deuxième séparation. La coagulation du premier flux aqueux avant la seconde étape (c) de séparation peut permettre de réduire la charge colloïdale à filtrer sur la seconde étape (c) de séparation, ce qui permet d’encore réduire l’encrassement dans le cas d’une filtration sur membrane ou sur toile.In one embodiment, a coagulant can be added to the first aqueous stream before the second separation step (c). For example, when the treated water must comply with strict phosphorus discharge standards, a coagulant, for example chosen from ferric chloride, alumina sulfate, polyaluminum chloride, WAC which is an aluminum polymer, or other, can be injected and thus make it possible to bind the residual phosphorus which could not be eliminated during the treatment of the aqueous effluent and to retain it during the second separation. The coagulation of the first aqueous flow before the second separation step (c) can make it possible to reduce the colloidal load to be filtered on the second separation step (c), which makes it possible to further reduce clogging in the case of a membrane or canvas filtration.
Dans un mode de réalisation, un floculant et/ou un coagulant peut être ajouté au deuxième flux épaissi enrichi en biomasse en suspension avant la seconde étape de déshydratation (d). Le floculant va permettre d’améliorer le taux de capture de la biomasse libre, de polluants et d’impuretés et de déshydrater plus facilement le deuxième flux épaissi enrichi en biomasse en suspension et aussi d’intégrer un maximum de polluants et d’impuretés dans le gâteau et non dans l’eau traitée. In one embodiment, a flocculant and/or a coagulant can be added to the second thickened stream enriched with suspended biomass before the second dehydration step (d). The flocculant will make it possible to improve the capture rate of free biomass, pollutants and impurities and to more easily dehydrate the second thickened flow enriched with suspended biomass and also to integrate a maximum of pollutants and impurities into the cake and not in the treated water.
Préférentiellement, le deuxième et/ou le quatrième flux aqueux sortant des étapes (b) et (d) sont envoyés en amont de la seconde étape (c) de séparation.Preferably, the second and/or fourth aqueous flow leaving steps (b) and (d) are sent upstream of the second separation step (c).
Un avantage est d’éviter de réduire le temps de rétention hydraulique (appelé « HRT » en anglais pour « Hydraulic Retention Time ») dans un bassin de traitement de l’eau par une biomasse granulaire mixte algues-bactéries puisque les flux aqueux sortant des étapes (b) et (d) n’ont pas besoin d’être davantage traités. Ainsi les dimensions d’un tel bassin peuvent être réduites tout en permettant une meilleure proportion de biomasse dans le système biologique car la biomasse en suspension sera moins diluée. De plus, le débit dans l’étape (a) de séparation peut également être réduit, en conséquence les dimensions de l’unité de séparation mettant en œuvre l’étape (a) peuvent également être réduites.An advantage is to avoid reducing the hydraulic retention time (called "HRT" in English for "Hydraulic Retention Time") in a water treatment basin by a mixed granular biomass algae-bacteria since the aqueous flows leaving the Steps (b) and (d) do not need further treatment. Thus the dimensions of such a pond can be reduced while allowing a better proportion of biomass in the biological system because the suspended biomass will be less diluted. In addition, the flow rate in the separation step (a) can also be reduced, consequently the dimensions of the separation unit implementing step (a) can also be reduced.
L’invention se rapporte également à un procédé de traitement d’eaux usées dans lequel :
(A) On fournit une eau à traiter contenant des polluants et des impuretés, optionnellement une eau à traiter préalablement tamisée, dégraissée et/ou dessablée ;
(B) On met en contact l’eau à traiter avec une biomasse granulaire mixte algues-bactéries, et on produit un effluent aqueux contenant une eau traitée appauvrie en polluants, au moins une partie de la biomasse sous forme granulaire et au moins une partie de la biomasse en suspension, et optionnellement des impuretés ;
(C) On sépare l’eau traitée, la biomasse, et optionnellement les impuretés, contenues dans l’effluent aqueux en soumettant ce dernier au procédé de séparation décrit précédemment.The invention also relates to a wastewater treatment process in which:
(A) Water to be treated containing pollutants and impurities is provided, optionally water to be treated that has been previously sieved, degreased and/or desanded;
(B) The water to be treated is brought into contact with a mixed granular biomass of algae-bacteria, and an aqueous effluent is produced containing treated water depleted in pollutants, at least part of the biomass in granular form and at least part suspended biomass, and optionally impurities;
(C) The treated water, the biomass, and optionally the impurities, contained in the aqueous effluent are separated by subjecting the latter to the separation process described above.
Préférentiellement, une partie du premier flux épaissi enrichi en biomasse granulaire sortant de la première étape (a) de séparation est envoyé dans l’étape (B) de mise en contact l’eau à traiter avec une biomasse granulaire. Cela permet de réduire le temps de séjour hydraulique lors de la mise en œuvre de l’étape (B) et ainsi de la mettre en œuvre dans un réacteur plus petit. Cette approche permet notamment de réaliser du « recuperative thickening » (épaississement par récupération) sans ajout de produit chimique, d’augmenter ainsi la concentration en biomasse dans le réacteur et de découpler le temps de séjour de solide (appelé « SRT » en anglais pour « Solid Retention Time ») du HRT.Preferably, part of the first thickened flow enriched with granular biomass leaving the first separation step (a) is sent to the step (B) of bringing the water to be treated into contact with a granular biomass. This makes it possible to reduce the hydraulic residence time when implementing step (B) and thus to implement it in a smaller reactor. This approach makes it possible in particular to carry out "recovery thickening" without adding a chemical product, thus increasing the biomass concentration in the reactor and decoupling the solid residence time (called "SRT" in English for “Solid Retention Time”) from HRT.
Dans un mode de réalisation, au cours de l’étape (B) l’effluent aqueux produit peut être soumis à une étape de pré-séparation produisant un premier effluent dit boueux comprenant au moins 90 % en masse de la biomasse granulaire, et un deuxième effluent dit aqueux contenant le reste de la biomasse, et, au cours de l’étape (C), le premier effluent boueux est envoyé dans l’étape (a) du procédé de séparation. Le deuxième effluent aqueux est quant-à-lui envoyé dans l’étape (c) du procédé de séparation, optionnellement après une étape de traitement biologique.In one embodiment, during step (B) the aqueous effluent produced can be subjected to a pre-separation step producing a first so-called muddy effluent comprising at least 90% by mass of the granular biomass, and a second so-called aqueous effluent containing the rest of the biomass, and, during step (C), the first muddy effluent is sent to step (a) of the separation process. The second aqueous effluent is sent to step (c) of the separation process, optionally after a biological treatment step.
L’invention concerne également une installation de séparation d’un effluent aqueux contenant de la biomasse mixte algues-bactéries présente sous forme granulaire et en suspension, optionnellement des impuretés, et une eau traitée, notamment adaptée à la mise en œuvre du procédé de séparation selon l’invention. L’installation comprend :
(a) Une première unité de séparation physique, notamment adaptée à réaliser l’étape (a) du procédé de séparation, comprenant une conduite d’alimentation en effluent aqueux, une première conduite d’évacuation d’un premier flux épaissi enrichi en biomasse granulaire dont les granules présentent des dimensions supérieures à un seuil et une deuxième conduite d’évacuation d’un premier flux aqueux appauvri en biomasse granulaire dont les granules présentent des dimensions inférieures au seuil et enrichi en biomasse en suspension;
(b) Une première unité de déshydratation, notamment adaptée à réaliser l’étape (b) du procédé de séparation, comprenant une conduite d’alimentation raccordée à la première conduite d’évacuation de la première unité de séparation et une conduite d’évacuation d’un deuxième flux aqueux appauvri en biomasse granulaire ;
(c) Une seconde unité de séparation physique, notamment adaptée à réaliser l’étape (c) du procédé de séparation, comprenant une conduite d’alimentation raccordée à la deuxième conduite d’évacuation de la première unité de séparation, une troisième conduite d’évacuation d’un deuxième flux épaissi enrichi en biomasse en suspension, et optionnellement en impuretés et une quatrième conduite d’évacuation d’un troisième flux aqueux formant une eau traitée ;
(d) Une seconde unité de déshydratation, notamment adaptée à réaliser l’étape (d) du procédé de séparation, comprenant une conduite d’alimentation raccordée à la troisième conduite d’évacuation de la seconde unité de séparation et une conduite d’évacuation d’un quatrième flux aqueux appauvri en biomasse en suspension, et optionnellement en impuretés.The invention also relates to an installation for separating an aqueous effluent containing mixed algae-bacteria biomass present in granular and suspended form, optionally impurities, and treated water, in particular suitable for implementing the separation process. according to the invention. The installation includes:
(a) A first physical separation unit, in particular adapted to carry out step (a) of the separation process, comprising an aqueous effluent supply pipe, a first evacuation pipe for a first thickened flow enriched in biomass granular whose granules have dimensions greater than a threshold and a second evacuation pipe for a first aqueous flow depleted in granular biomass whose granules have dimensions less than the threshold and enriched in suspended biomass;
(b) A first dehydration unit, in particular adapted to carry out step (b) of the separation process, comprising a supply pipe connected to the first discharge pipe of the first separation unit and a discharge pipe a second aqueous flow depleted in granular biomass;
(c) A second physical separation unit, in particular adapted to carry out step (c) of the separation process, comprising a supply pipe connected to the second discharge pipe of the first separation unit, a third pipe d the evacuation of a second thickened flow enriched in suspended biomass, and optionally in impurities and a fourth pipe for evacuating a third aqueous flow forming treated water;
(d) A second dehydration unit, in particular adapted to carry out step (d) of the separation process, comprising a supply pipe connected to the third discharge pipe of the second separation unit and a discharge pipe a fourth aqueous flow depleted in suspended biomass, and optionally in impurities.
Préférentiellement, la première unité de séparation peut être une unité de séparation par tamisage dans laquelle l’effluent aqueux passe au travers d’un support perforé choisi parmi une grille, un tamis ou une plaque perforée. Preferably, the first separation unit may be a sieving separation unit in which the aqueous effluent passes through a perforated support chosen from a grid, a sieve or a perforated plate.
Préférentiellement, la seconde unité de séparation peut être choisie parmi une unité de filtration membranaire et une unité de filtration sur toile. Preferably, the second separation unit can be chosen from a membrane filtration unit and a fabric filtration unit.
Dans un mode de réalisation, une conduite d’injection d’un coagulant peut être raccordée à la conduite d’alimentation de la seconde unité de séparation. In one embodiment, a coagulant injection line can be connected to the supply line of the second separation unit.
Dans un autre mode de réalisation, au moins une conduite d’injection d’un floculant et/ou d’un coagulant peut être raccordée à la conduite d’alimentation de la seconde unité de déshydratation. In another embodiment, at least one injection line for a flocculant and/or a coagulant can be connected to the supply line of the second dehydration unit.
Dans un mode de réalisation, la conduite d’évacuation d’un deuxième flux aqueux appauvri en biomasse granulaire et/ou la conduite d’évacuation d’un quatrième flux aqueux appauvri en biomasse en suspension, et optionnellement en impuretés, peuvent être raccordées à la conduite d’alimentation de la seconde unité de séparation physique.In one embodiment, the evacuation pipe for a second aqueous flow depleted in granular biomass and/or the evacuation pipe for a fourth aqueous flow depleted in suspended biomass, and optionally in impurities, can be connected to the supply line of the second physical separation unit.
Dans un mode de réalisation, l’installation de séparation peut en outre comprendre une unité de traitement biologique raccordée à la deuxième conduite d’évacuation de la première unité de séparation et à la conduite d’alimentation de la seconde unité de séparation physique.In one embodiment, the separation installation may further comprise a biological treatment unit connected to the second discharge pipe of the first separation unit and to the supply pipe of the second physical separation unit.
L’invention se rapporte également à une installation de traitement d’eaux usées comprenant :
(A) Une conduite de fourniture d'une eau à traiter contenant des polluants, et optionnellement des impuretés ;
(B) Une unité de mise en contact de l’eau à traiter avec une biomasse granulaire mixte algues-bactéries, comprenant une conduite d’alimentation raccordée à la conduite de fourniture d’une eau à traiter et une conduite d’évacuation d’un effluent aqueux contenant une eau traitée appauvrie en polluants, au moins une partie de la biomasse sous forme granulaire et au moins une partie de la biomasse en suspension, et optionnellement des impuretés ;
(C) Une installation de séparation selon l’invention, ladite conduite d’évacuation d’un effluent aqueux étant raccordée à la conduite d’alimentation en effluent aqueux de la première unité de séparation physique de l’installation de séparation selon l’invention.The invention also relates to a wastewater treatment installation comprising:
(A) A pipe supplying water to be treated containing pollutants, and optionally impurities;
(B) A unit for bringing the water to be treated into contact with a mixed algae-bacteria granular biomass, comprising a supply pipe connected to the water supply pipe to be treated and a water evacuation pipe an aqueous effluent containing treated water depleted in pollutants, at least part of the biomass in granular form and at least part of the suspended biomass, and optionally impurities;
(C) A separation installation according to the invention, said aqueous effluent discharge pipe being connected to the aqueous effluent supply pipe of the first physical separation unit of the separation installation according to the invention .
Préférentiellement, la première conduite d’évacuation du premier flux épaissi enrichi en biomasse granulaire est raccordée à une conduite de recirculation reliée à l'unité de mise en contact de l’eau à traiter avec une biomasse granulaire.Preferably, the first discharge pipe of the first thickened flow enriched with granular biomass is connected to a recirculation pipe connected to the unit for bringing the water to be treated into contact with granular biomass.
Dans un mode de réalisation, l’unité de mise en contact comprend un équipement de pré-séparation présentant une première sortie d’évacuation d’un premier effluent boueux et une deuxième sortie d’évacuation du reste de l’effluent formant un deuxième effluent aqueux, la première sortie étant raccordée à ladite conduite d’évacuation de l’unité de mise en contact et la deuxième sortie étant raccordée à la conduite d’alimentation de la seconde unité de séparation physique de l’installation de séparation, optionnellement via une unité de traitement biologique.In one embodiment, the contacting unit comprises pre-separation equipment having a first outlet for discharging a first muddy effluent and a second outlet for discharging the rest of the effluent forming a second effluent aqueous, the first outlet being connected to said discharge pipe of the contacting unit and the second outlet being connected to the supply pipe of the second physical separation unit of the separation installation, optionally via a biological treatment unit.
DéfinitionsDefinitions /abréviations/abbreviations
La biomasse mixte algues-bactéries est un système symbiotique entre des microalgues et des bactéries. Les bactéries sont des micro-organismes aérobies strictes, micro-aérophiles, aéro-anaérobies facultatives ou anaérobies aérotolérantes aptes à éliminer le carbone, l’azote, le phosphore ou encore la matière organique présents dans les eaux usées. Les microalgues sont des micro-organismes photosynthétiques unicellulaires dont la taille est inférieure à 400 micromètres et dont le diamètre est normalement compris entre 1 et 30 micromètres. La biomasse mixte algues-bactéries peut comprendre une majorité de microalgues eucaryotes ou microalgues procaryotes. Ces dernières contiennent généralement des cyanobactéries filamenteuses procaryotes comme principales microalgues.Mixed algae-bacteria biomass is a symbiotic system between microalgae and bacteria. Bacteria are strict aerobic, micro-aerophilic, facultative aero-anaerobic or aerotolerant anaerobic microorganisms capable of eliminating carbon, nitrogen, phosphorus or even organic matter present in wastewater. Microalgae are single-celled photosynthetic microorganisms less than 400 micrometers in size and normally between 1 and 30 micrometers in diameter. The mixed algae-bacteria biomass can include a majority of eukaryotic microalgae or prokaryotic microalgae. The latter generally contain prokaryotic filamentous cyanobacteria as the main microalgae.
La biomasse mixte algues-bactéries utilisée est sous forme granulaire. Typiquement, les dimensions des granules sont de l’ordre de 50 à 500 micromètres. De manière connue, la biomasse se développe sous forme granulaire à l’aide de substances polymères extracellulaires présentes dans le système qui sont des polymères naturels sécrétés par les micro-organismes.The mixed algae-bacteria biomass used is in granular form. Typically, the dimensions of the granules are of the order of 50 to 500 micrometers. As is known, biomass develops in granular form with the help of extracellular polymeric substances present in the system which are natural polymers secreted by microorganisms.
La taille des granules de biomasse mixte algues-bactéries peut être mesurée, par exemple, par tamisage, par diffraction laser selon la norme ISO 13320:2020, par analyse granulométrique par une méthode d’analyse d’images statiques conformément à la norme ISO 13322-1:2014, par exemple par microscopie optique, ou par une méthode par analyse d’images dynamiques selon la norme ISI 13322-2-2021, ou encore par diffusion dynamique de la lumière. The size of the mixed algae-bacteria biomass granules can be measured, for example, by sieving, by laser diffraction according to ISO 13320:2020, by particle size analysis by a static image analysis method according to ISO 13322 -1:2014, for example by optical microscopy, or by a dynamic image analysis method according to standard ISI 13322-2-2021, or by dynamic light diffusion.
La méthode la plus utilisée pour mesurer la taille des granules est le tamisage qui consiste à verser le produit à analyser au travers d’une série de tamis normalisés (par ex. selon la norme ASTM E11-22) empilés dans l’ordre décroissant des ouvertures de mailles, le dernier tamis présentant les mailles les plus petites. Cette méthode s’applique généralement à des particules de forme régulière ayant une taille comprise entre 40µm et 8mm. The most commonly used method for measuring granule size is sieving, which consists of pouring the product to be analyzed through a series of standardized sieves (e.g. according to ASTM E11-22) stacked in descending order of mesh openings, the last sieve having the smallest meshes. This method generally applies to regularly shaped particles with a size between 40µm and 8mm.
La biomasse en suspension est une biomasse en culture libre. En général, une biomasse mixte algues-bactéries en suspension forme des agrégats de 3 à 30µm.Suspended biomass is biomass in free culture. In general, a mixed algae-bacteria biomass in suspension forms aggregates of 3 to 30µm.
Par « eaux usées », on entend les eaux résiduaires urbaines dont l’origine est essentiellement domestique mais dont une part peut être d’origine industrielle, ou encore les eaux résiduaires industrielles notamment celles issues de l’industrie agroalimentaire ou toute autre industrie produisant des effluents chargés en matière carbonée et en azote par exemple. By “wastewater”, we mean urban wastewater whose origin is essentially domestic but a part of which may be of industrial origin, or even industrial wastewater, in particular that resulting from the agri-food industry or any other industry producing effluents loaded with carbonaceous matter and nitrogen for example.
La siccité est une unité de mesure représentant le pourcentage massique de matière sèche dans une boue. Dryness is a unit of measurement representing the mass percentage of dry matter in a sludge.
L’acronyme « TSS » de l’anglais Total Suspended Solid, désigne la masse sèche des matières solides en suspension présentes dans un effluent aqueux. Elle peut être déterminée par la norme NF EN 872 (juin 2015) ou ISO 11923:1997.The acronym “TSS” stands for Total Suspended Solid and refers to the dry mass of suspended solids present in an aqueous effluent. It can be determined by standard NF EN 872 (June 2015) or ISO 11923:1997.
Description des figuresDescription of figures
D’autres particularités et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après de plusieurs modes de réalisation particuliers de l’invention, donnés à titre indicatif mais non limitatifs, en référence aux dessins annexés sur lesquels :Other particularities and advantages of the invention will emerge on reading the description given below of several particular embodiments of the invention, given for information but not limitation, with reference to the appended drawings in which:
La est une représentation schématique de l’installation de séparation selon un mode de réalisation de l’invention. There is a schematic representation of the separation installation according to one embodiment of the invention.
La est une représentation schématique de l’installation de séparation selon un premier mode de réalisation de l’invention. There is a schematic representation of the separation installation according to a first embodiment of the invention.
La est une représentation schématique de l’installation de séparation selon un deuxième de réalisation de l’invention. There is a schematic representation of the separation installation according to a second embodiment of the invention.
La est une représentation schématique de l’installation selon un troisième mode de réalisation de l’invention. There is a schematic representation of the installation according to a third embodiment of the invention.
La est une représentation schématique de l’installation selon un quatrième mode de réalisation de l’invention. There is a schematic representation of the installation according to a fourth embodiment of the invention.
Description détaillée de l’inventionDetailed description of the invention
Les configurations alternatives des différentes étapes du procédé présenté ci-après sont combinables suivant l’objectif de séparation décidé. The alternative configurations of the different stages of the process presented below can be combined depending on the separation objective decided.
Procédé de traitement dProcess of treatment ’' eauwater xx usée worn ss
Le procédé de traitement d’eaux usées comprend tout d’abord une étape (A) de fourniture d’une eau à traiter contenant typiquement des polluants (tels que de la matière organique, notamment des composés contenant du carbone, de l’azote et/ou du phosphore) et des impuretés (de type sable, microplastiques, matière minérale, etc). L’eau à traiter peut être une eau usée municipale et/ou industrielle n’ayant pas subi de traitement préalable ou une eau à traiter ayant déjà subi une ou plusieurs étapes de traitement au préalable. La ou les étapes de traitement préalable peuvent être par exemple des étapes de traitement primaire qui permettent généralement de réduire la teneur de l’eau à traiter en solides et/ou en matières organiques. Il pourra notamment s’agir d’un tamisage, d’un dessablage et/ou d’un dégraissage. Avantageusement, l’étape de traitement préalable est uniquement un tamisage (aussi appelé « dégrillage »), un dessablage et/ou un dégraissage, de préférence sans traitement préalable par décantation. Ces traitements sont typiquement réalisés par passage au travers de maillages successifs, comportant des mailles de plusieurs centimètres (entre 10 cm et 5 cm), puis de 10 mm, 6 mm, et, plus rarement, de 3 mm, 2 mm ou 1 mm. Ces traitements préalables sont bien connus et ne seront pas davantage détaillés.The wastewater treatment process firstly comprises a step (A) of supplying water to be treated typically containing pollutants (such as organic matter, in particular compounds containing carbon, nitrogen and /or phosphorus) and impurities (such as sand, microplastics, mineral matter, etc.). The water to be treated may be municipal and/or industrial wastewater that has not undergone prior treatment or water to be treated that has already undergone one or more treatment stages beforehand. The pretreatment step(s) may for example be primary treatment steps which generally make it possible to reduce the solids and/or organic matter content of the water to be treated. This may in particular involve sieving, desanding and/or degreasing. Advantageously, the pretreatment step is only sieving (also called “screening”), desanding and/or degreasing, preferably without prior treatment by decantation. These treatments are typically carried out by passing through successive meshes, comprising meshes of several centimeters (between 10 cm and 5 cm), then 10 mm, 6 mm, and, more rarely, 3 mm, 2 mm or 1 mm. . These preliminary treatments are well known and will not be detailed further.
Le procédé de traitement comprend ensuite une étape (B) de mise en contact de l’eau à traiter avec une biomasse granulaire mixte algues-bactéries. La biomasse granulaire mixte algues-bactéries est notamment apte à éliminer les polluants contenus dans l’eau à traiter. Lors du traitement biologique de l’eau par mise en contact avec la biomasse mixte, une partie de la biomasse se développe en culture libre et non sous forme granulaire de sorte que l’effluent aqueux sortant du procédé de traitement des eaux usées comprend à la fois de la biomasse sous forme granulaire (ou biomasse granulaire) et de la biomasse en suspension (en culture libre).The treatment process then comprises a step (B) of bringing the water to be treated into contact with a mixed granular biomass of algae-bacteria. Mixed algae-bacteria granular biomass is particularly capable of eliminating pollutants contained in the water to be treated. During the biological treatment of water by contact with the mixed biomass, part of the biomass develops in free culture and not in granular form so that the aqueous effluent leaving the wastewater treatment process comprises at the both biomass in granular form (or granular biomass) and biomass in suspension (in free culture).
L’étape de mise en contact produit ainsi un effluent aqueux contenant une eau traitée appauvrie en polluants, de la biomasse mixte algues-bactéries sous forme granulaire et en suspension, et optionnellement des impuretés. La proportion massique de biomasse granulaire dans l’effluent peut être de 25%m à 80%m. The contacting step thus produces an aqueous effluent containing treated water depleted in pollutants, mixed algae-bacteria biomass in granular and suspended form, and optionally impurities. The mass proportion of granular biomass in the effluent can be from 25%m to 80%m.
Dans un mode de réalisation, lors de l’étape (B), l’effluent aqueux issu de la mise en contact de l’eau avec la biomasse peut être soumis à une étape de pré-séparation produisant un premier effluent dit boueux comprenant au moins 90 % en masse de la biomasse granulaire, et éventuellement une partie de la biomasse en suspension, et un deuxième effluent dit aqueux contenant le reste de la biomasse. Le premier effluent boueux peut notamment contenir de 60 à 100 % en masse, avantageusement de 70 à 100 % en masse ou de 80 à 100 % en masse, et plus avantageusement de 90 à 100 % en masse, de la biomasse granulaire, et éventuellement une partie de la biomasse en suspension. Le deuxième effluent aqueux contient alors le reste de la biomasse, à savoir majoritairement (généralement à plus de 90% en masse) la biomasse en suspension, et, le cas échéant, le reste de la biomasse granulaire. Ce deuxième effluent aqueux pourra comprendre une quantité de solides TSS de 10 mg/L à 2g/L, de 100mg/L à 1 g/L ou dans toute gamme définie par deux de ces limites. Ces deux effluents sont ensuite traités séparément lors de l’étape (C), tel que décrit ci-après.In one embodiment, during step (B), the aqueous effluent resulting from the bringing into contact of water with the biomass can be subjected to a pre-separation step producing a first so-called muddy effluent comprising at least least 90% by mass of the granular biomass, and possibly part of the suspended biomass, and a second so-called aqueous effluent containing the rest of the biomass. The first muddy effluent may in particular contain from 60 to 100% by mass, advantageously from 70 to 100% by mass or from 80 to 100% by mass, and more advantageously from 90 to 100% by mass, of granular biomass, and optionally part of the suspended biomass. The second aqueous effluent then contains the rest of the biomass, namely mainly (generally more than 90% by mass) the suspended biomass, and, where appropriate, the rest of the granular biomass. This second aqueous effluent may include a quantity of TSS solids from 10 mg/L to 2g/L, from 100mg/L to 1 g/L or in any range defined by two of these limits. These two effluents are then treated separately during step (C), as described below.
Cette étape de pré-séparation est typiquement une étape de décantation ou de clarification. Les quantités de biomasse présentes dans chaque flux peuvent être modulées en fonction du temps de décantation/clarification d’une manière connue de l’homme du métier. Cette étape de pré-séparation peut être mise en œuvre au moyen d’un équipement de pré-séparation qui peut comprendre un décanteur ou clarificateur intégré ou non à l’unité de mise en contact dans laquelle est mise en œuvre l’étape (B). A titre d’exemple, l’unité de mise en contact peut comprendre au moins un réacteur biologique séquencé (aussi désigné par l’acronyme « SBR » de l’anglais « Sequenced Batch Reactor ») fonctionnant de manière séquentielle en modes mélange et repos pour séparer le premier effluent boueux du deuxième effluent aqueux. Alternativement, l’unité de mise en contact peut comprendre un réacteur de mise en contact reliée à un clarificateur ou décanteur pour séparer le premier effluent boueux du deuxième effluent aqueux.This pre-separation step is typically a decantation or clarification step. The quantities of biomass present in each flow can be modulated as a function of the settling/clarification time in a manner known to those skilled in the art. This pre-separation step can be implemented by means of pre-separation equipment which may include a decanter or clarifier integrated or not into the contacting unit in which step (B) is implemented. ). By way of example, the contacting unit may comprise at least one sequenced biological reactor (also designated by the acronym “SBR” from English “Sequenced Batch Reactor”) operating sequentially in mixing and rest modes. to separate the first muddy effluent from the second aqueous effluent. Alternatively, the contacting unit may comprise a contacting reactor connected to a clarifier or decanter to separate the first muddy effluent from the second aqueous effluent.
L’eau traitée présente dans l’effluent aqueux est ensuite séparée de la biomasse, et optionnellement des impuretés, lors d’une étape (C) correspondant au procédé de séparation selon l’invention décrit ci-après. The treated water present in the aqueous effluent is then separated from the biomass, and optionally from the impurities, during a step (C) corresponding to the separation process according to the invention described below.
Lorsque l’étape (B) comprend une étape de pré-séparation, au cours de l’étape (C), le premier effluent boueux est envoyé dans l’étape (a) du procédé de séparation selon l’invention, le deuxième effluent aqueux étant envoyé dans l’étape (c) du procédé de séparation. Ceci permet d’une part de réduire le volume d’effluent envoyé dans l’étape (a) du procédé de séparation et de réduire ainsi le volume et le coût de l’équipement utilisé, et d’autre part d’améliorer la séparation réalisée lors de cette étape (a).When step (B) comprises a pre-separation step, during step (C), the first muddy effluent is sent to step (a) of the separation process according to the invention, the second effluent aqueous being sent to step (c) of the separation process. This makes it possible on the one hand to reduce the volume of effluent sent in step (a) of the separation process and thus to reduce the volume and cost of the equipment used, and on the other hand to improve the separation carried out during this step (a).
Le deuxième effluent aqueux, contenant majoritairement la biomasse en suspension, peut être traité lors de la deuxième étape de séparation (c) décrite plus bas, optionnellement après une étape de traitement biologique. Cette dernière permet d’améliorer la qualité de l’eau traitée sortant du procédé de séparation selon l’invention en permettant d’éliminer davantage diverses pollutions éventuellement présentes. Ce traitement biologique peut être un procédé biologique aérobie ou anoxie d’élimination de la pollution azotée et/ou carbonée et/ou phosphatée utilisant des cultures bactériennes appropriées fixées, libres ou mixtes. Ce traitement peut être mis en œuvre dans une unité de traitement biologique telle que par exemple un réacteur biologique à boues activées, un réacteur biologique séquencé (SBR), un réacteur biologique à cultures fixées fluidisées (aussi désigné par l’acronyme « MBBR » de l’anglais « Moving Bed Biofilm Reactor »), un réacteur à cultures libres et à cultures fixes en suspension (par ex. mis en œuvre par la technologie IFAS – « Integrated fixed-film activated sludge »/boues activées à film fixe), un réacteur à lit bactérien, un réacteur de biofiltration, un réacteur à disques biologiques aussi appelé « Rotating Biological Contactor » en anglais. L’unité de traitement biologique étant réalisée sur un volume moindre par rapport au volume initialement traitée lors de l’étape de mise en contact, on pourra utiliser des équipements de plus petite taille. Lorsque l’unité de traitement biologique utilise des cultures libres, elle produit un effluent clarifié qui est envoyé à la seconde étape (c) de séparation et des boues qui peuvent être envoyées à la seconde étape de déshydratation (d).The second aqueous effluent, containing mainly the suspended biomass, can be treated during the second separation step (c) described below, optionally after a biological treatment step. The latter makes it possible to improve the quality of the treated water leaving the separation process according to the invention by making it possible to further eliminate various pollution that may be present. This biological treatment can be an aerobic or anoxic biological process for eliminating nitrogen and/or carbon and/or phosphate pollution using appropriate fixed, free or mixed bacterial cultures. This treatment can be implemented in a biological treatment unit such as for example an activated sludge biological reactor, a sequenced biological reactor (SBR), a fluidized fixed culture biological reactor (also designated by the acronym "MBBR" from the English “Moving Bed Biofilm Reactor”), a reactor with free cultures and fixed cultures in suspension (e.g. implemented by IFAS technology – “Integrated fixed-film activated sludge”/fixed film activated sludge), a bacterial bed reactor, a biofiltration reactor, a biological disk reactor also called “Rotating Biological Contactor” in English. Since the biological treatment unit is produced on a smaller volume compared to the volume initially treated during the contacting stage, smaller equipment can be used. When the biological treatment unit uses free cultures, it produces a clarified effluent which is sent to the second separation stage (c) and sludge which can be sent to the second dehydration stage (d).
Procédé de séparation d’un effluent aqueuxProcess for separating an aqueous effluent
Première étape (a) de séparation physiqueFirst stage (a) of physical separation
L’effluent aqueux produit lors de l’étape (B) du procédé de traitement d’eau usée, ou le premier effluent boueux pré-séparé, est ensuite envoyé dans une première étape (a) de séparation de physique sans ajout préalable de composé d’aide à la séparation, par exemple de type coagulant et/ou floculant. La première étape (a) de séparation physique produit un premier flux épaissi enrichi en biomasse granulaire dont les granules présentent des dimensions supérieures à un seuil et un premier flux aqueux appauvri en biomasse granulaire dont les granules présentent des dimensions inférieures au seuil et enrichi en biomasse en suspension.The aqueous effluent produced during step (B) of the wastewater treatment process, or the first pre-separated muddy effluent, is then sent to a first step (a) of physical separation without prior addition of compound separation aid, for example of the coagulant and/or flocculant type. The first step (a) of physical separation produces a first thickened flow enriched in granular biomass whose granules have dimensions greater than a threshold and a first aqueous flow depleted in granular biomass whose granules have dimensions less than the threshold and enriched in biomass in suspension.
Cette étape (a) a pour objectif de séparer la biomasse granulaire de l’eau traitée, et optionnellement également des polluants et des impuretés, pour obtenir un flux enrichi en biomasse granulaire mixte algues-bactéries, comprenant avantageusement peu de polluants et d’impuretés. Le seuil est choisi afin de séparer la majorité de la biomasse granulaire, notamment de 80%m à 100%m, de préférence de 90% m à 99%m de la biomasse granulaire. Ce seuil peut être déterminé en fonction des dimensions des granules de biomasse. En général, un seuil d’au moins 50 micromètres et optionnellement d’au moins 1 millimètre permet de récupérer la majorité de la biomasse granulaire. Le seuil peut également être d’au moins 70µm, notamment pour séparer la biomasse des limons et argiles, ou d’au moins 125µm ou d’au moins 250 micromètres, notamment pour séparer la biomasse du sable très fin ou fin. The objective of this step (a) is to separate the granular biomass from the treated water, and optionally also from pollutants and impurities, to obtain a flow enriched with mixed algae-bacteria granular biomass, advantageously comprising few pollutants and impurities. . The threshold is chosen in order to separate the majority of the granular biomass, in particular from 80% m to 100% m, preferably from 90% m to 99% m of the granular biomass. This threshold can be determined based on the dimensions of the biomass granules. In general, a threshold of at least 50 micrometers and optionally at least 1 millimeter allows the majority of the granular biomass to be recovered. The threshold can also be at least 70µm, in particular to separate biomass from silt and clay, or at least 125µm or at least 250 micrometers, in particular to separate biomass from very fine or fine sand.
L’étape (a) est typiquement une étape de séparation par tamisage au cours de laquelle l’effluent aqueux passe au travers d’un support perforé choisi parmi une grille, un tamis, un filtre ou une plaque perforée. Cette étape ne met donc pas en œuvre de membranes susceptibles de se colmater et n’utilise pas de composés chimiques d’aide à la séparation.Step (a) is typically a sieving separation step during which the aqueous effluent passes through a perforated support chosen from a grid, a sieve, a filter or a perforated plate. This step therefore does not use membranes likely to clog and does not use chemical compounds to aid separation.
L’étape (a) peut être mise en œuvre au moyen d’un dispositif choisi parmi une table d’égouttage, un tamis, un tamis vibrant, une grille, un filtre à bandes, un filtre, un filtre vibrant, un filtre presse, une presse à piston, une presse à vis. Le tamis vibrant, filtre à bandes ou le filtre vibrant est un tamis ou un filtre présentant des ouvertures à travers lesquels circulent l’effluent aqueux. Le tamis ou le filtre vibrant va vibrer pour filtrer et séparer la biomasse. Pour cette séparation, le seuil peut être atteint en choisissant un tamis dont les ouvertures présentent un diamètre correspondant au seuil. Step (a) can be implemented by means of a device chosen from a draining table, a sieve, a vibrating sieve, a grid, a belt filter, a filter, a vibrating filter, a filter press , a piston press, a screw press. The vibrating screen, belt filter or vibrating filter is a screen or filter having openings through which the aqueous effluent circulates. The vibrating screen or filter will vibrate to filter and separate the biomass. For this separation, the threshold can be reached by choosing a sieve whose openings have a diameter corresponding to the threshold.
Une partie du premier flux épaissi enrichi en biomasse granulaire sortant de l’étape (a) peut optionnellement être renvoyée à l’étape (B) du procédé de traitement d’eau usée. La recirculation de la biomasse permet de remettre dans le réacteur de l’étape (B) une fraction riche en biomasse et ainsi augmenter le rendement du traitement de l’eau usée en améliorant les performances du traitement biologique. Part of the first thickened flow enriched with granular biomass leaving step (a) can optionally be returned to step (B) of the wastewater treatment process. The recirculation of the biomass makes it possible to return a fraction rich in biomass to the reactor of step (B) and thus increase the efficiency of wastewater treatment by improving the performance of biological treatment.
Dans un mode de réalisation, le premier flux aqueux appauvri en biomasse granulaire produit par l’étape (a) est soumis à une étape de traitement biologique optionnelle avant d’être envoyé à l’étape (c) de séparation physique. Ce traitement biologique peut être tel que précédemment décrit. Lorsque l’étape (B) inclut une étape de pré-séparation et produit un deuxième effluent aqueux qui est soumis à une étape de traitement biologique avant d’être envoyé à l’étape (c), on pourra utiliser une même unité de traitement biologique ou des unités de traitement biologiques distinctes pour traiter ce deuxième effluent aqueux et le premier flux aqueux appauvri en biomasse granulaire produit par l’étape (a).In one embodiment, the first aqueous stream depleted of granular biomass produced by step (a) is subjected to an optional biological treatment step before being sent to step (c) of physical separation. This biological treatment can be as previously described. When step (B) includes a pre-separation step and produces a second aqueous effluent which is subjected to a biological treatment step before being sent to step (c), the same treatment unit can be used. biological or separate biological treatment units for treating this second aqueous effluent and the first aqueous flow depleted in granular biomass produced by step (a).
Première étape First stage (b) (b) de déshydratationdehydration
Le premier flux épaissi enrichi en biomasse granulaire mixte algues-bactéries sortant de l’étape (a), ou optionnellement une partie de ce premier flux épaissi enrichi en biomasse granulaire, est ensuite déshydraté. Au cours de l’étape (b), un premier gâteau à haute valeur ajoutée, sans composé chimique ajouté, est produit ainsi qu’un deuxième flux aqueux appauvri en biomasse granulaire. The first thickened flow enriched with mixed algae-bacteria granular biomass leaving step (a), or optionally a part of this first thickened flow enriched with granular biomass, is then dehydrated. During step (b), a first cake with high added value, without added chemical compounds, is produced as well as a second aqueous flow depleted in granular biomass.
Cette première étape (b) de déshydratation peut être précédée d’une étape d’épaississement permettant de réduire le volume des boues. L’étape d’épaississement peut être une étape d’épaississement par décantation gravitaire avec une récupération des granules en fond d’épaississeur tandis que le liquide est évacué par une surverse ou une étape d’épaississement dynamique. L’épaississement dynamique peut être réalisé par flottation par microbulles (aussi appelée flottation à l’air dissous), par égouttage (par ex. au moyen d’une grille d’égouttage ou d’épaississement, d’une table d’égouttage, ou d’un tambour d’égouttage ou tambour épaississeur) ou par centrifugation. La flottation par microbulles est basée sur l'injection de gaz dans le liquide contenant les granules, ce qui sépare les phases liquides et solides par différence de densité. L’étape d’épaississement peut également comprendre un épaississement par décantation gravitaire et un épaississement dynamique, avantageusement un épaississement par décantation gravitaire suivi d’un épaississement dynamique. This first step (b) of dehydration can be preceded by a thickening step to reduce the volume of the sludge. The thickening step can be a thickening step by gravity settling with recovery of the granules at the bottom of the thickener while the liquid is evacuated by an overflow or a dynamic thickening step. Dynamic thickening can be carried out by microbubble flotation (also called dissolved air flotation), by dewatering (e.g. using a drip or thickening grid, a dewatering table, or a dripping drum or thickener drum) or by centrifugation. Microbubble flotation is based on the injection of gas into the liquid containing the granules, which separates the liquid and solid phases by difference in density. The thickening step can also include thickening by gravity settling and dynamic thickening, advantageously thickening by gravity settling followed by dynamic thickening.
La déshydratation permet de diminuer la teneur en eau de la biomasse pour atteindre une siccité d’environ 10% à 20%. La déshydratation peut être réalisée par filtration (un filtre presse, une presse à piston, une presse à vis) et/ou par centrifugation de manière usuelle. Dehydration makes it possible to reduce the water content of the biomass to reach a dryness of approximately 10% to 20%. Dehydration can be carried out by filtration (a filter press, a piston press, a screw press) and/or by centrifugation in the usual manner.
La richesse du gâteau en biomasse mixte microalgues-bactéries ainsi produit permet son utilisation ultérieure en biofertilisant dans l’agriculture, pour l’épandage des champs par exemple. Par rapport aux procédés existants, ce gâteau présente l’avantage de présenter une teneur très faible en polluants, et optionnellement en impuretés, et est exempt de composés chimiques d’aide à la séparation de type floculant et/ou coagulant utilisés habituellement pour améliorer la récupération des biomasses mixtes. Du fait de sa faible teneur en polluants, et optionnellement en impuretés, ce gâteau est donc particulièrement adapté à une utilisation en agriculture, notamment en agriculture biologique.The richness of the cake in mixed microalgae-bacteria biomass thus produced allows its subsequent use as biofertilizer in agriculture, for spreading fields for example. Compared to existing processes, this cake has the advantage of having a very low content of pollutants, and optionally of impurities, and is free of chemical compounds to aid separation of the flocculant and/or coagulant type usually used to improve the recovery of mixed biomasses. Due to its low content of pollutants, and optionally impurities, this cake is therefore particularly suitable for use in agriculture, particularly in organic farming.
Préférentiellement, le deuxième flux aqueux appauvri en biomasse granulaire produit par l’étape (b) est envoyé entièrement ou en partie dans la deuxième étape (c) de séparation, et optionnellement dans l’étape (B) de traitement d’eau usée décrit précédemment. Preferably, the second aqueous flow depleted in granular biomass produced by step (b) is sent entirely or in part to the second separation step (c), and optionally to step (B) of wastewater treatment described previously.
Seconde étape Second step (c) (vs) de séparation physiquephysical separation
Lors de la première étape (a) de séparation physique, la biomasse granulaire est majoritairement séparée du reste de l’effluent aqueux : le premier flux aqueux qui en résulte est ainsi (i) appauvri en biomasse granulaire mixte algues-bactéries dont les granules présentent des dimensions inférieures au seuil et (ii) enrichi en biomasse en suspension.During the first step (a) of physical separation, the granular biomass is mainly separated from the rest of the aqueous effluent: the first aqueous flow which results is thus (i) depleted in mixed granular biomass algae-bacteria whose granules present dimensions below the threshold and (ii) enriched in suspended biomass.
Le premier flux aqueux produit lors de l’étape (a) de séparation est ainsi envoyé, directement ou après l’étape optionnelle de traitement biologique, dans une seconde étape (c) de séparation de physique pour produire un deuxième flux épaissi enrichi en biomasse en suspension et un troisième flux aqueux appauvri en biomasse mixte algues-bactéries, généralement également appauvri en polluants et en impuretés. Ce troisième flux forme une eau traitée.The first aqueous stream produced during separation step (a) is thus sent, directly or after the optional biological treatment step, to a second physical separation step (c) to produce a second thickened stream enriched in biomass. in suspension and a third aqueous flow depleted in mixed algae-bacteria biomass, generally also depleted in pollutants and impurities. This third flow forms treated water.
Cette étape (c) a pour objectif d’effectuer une séparation plus poussée de la biomasse restante, à savoir essentiellement de la biomasse en suspension, et avantageusement des polluants et des impuretés, de l’eau pour obtenir une eau traitée. Les conditions de mise en œuvre de cette seconde étape (c) pourront ainsi être choisies en fonction de teneurs cibles de l’eau traitée en polluants et/ou impuretés, ces teneurs cibles pouvant être fixées en fonction des normes de rejets de l’eau traitée. Le deuxième flux épaissi enrichi en biomasse en suspension comprend ainsi généralement les polluants et les impuretés initialement présents dans les eaux usées (sable, microplastiques, matière minérale, etc). The objective of this step (c) is to carry out further separation of the remaining biomass, namely essentially suspended biomass, and advantageously pollutants and impurities, from the water to obtain treated water. The conditions for implementing this second step (c) can thus be chosen based on target levels of pollutants and/or impurities in the treated water, these target levels being able to be set based on water discharge standards. processed. The second thickened flow enriched in suspended biomass thus generally includes the pollutants and impurities initially present in the wastewater (sand, microplastics, mineral matter, etc.).
La seconde étape (c) de séparation physique est typiquement choisie parmi une filtration membranaire (c1) et une filtration sur toile (c2). The second physical separation step (c) is typically chosen from membrane filtration (c1) and cloth filtration (c2).
La filtration membranaire (c1) correspond à une séparation membranaire qui consiste à séparer plusieurs composés d’un liquide au moyen d’une ou plusieurs membranes. Suivant la différence de perméabilité de la membrane vis-à-vis des composés présents dans le liquide et de la taille des pores de la membrane, il est possible de séparer la biomasse, les polluants et les impuretés d’un effluent aqueux. Une telle filtration membranaire (c1) sera privilégiée lorsque l’eau traitée doit respecter une teneur cible en matières solides stricte. On pourra par exemple utiliser des techniques de microfiltration et/ou de nanofiltration pour mettre en œuvre cette étape. Membrane filtration (c1) corresponds to membrane separation which consists of separating several compounds from a liquid using one or more membranes. Depending on the difference in permeability of the membrane with respect to the compounds present in the liquid and the size of the pores of the membrane, it is possible to separate biomass, pollutants and impurities from an aqueous effluent. Such membrane filtration (c1) will be favored when the treated water must respect a strict target solids content. For example, microfiltration and/or nanofiltration techniques could be used to carry out this step.
La filtration sur toile (c2) consiste à faire circuler le premier flux enrichi en biomasse à travers une toile filtrante qui va permettre de retenir les particules trop volumineuses pour passer au travers du maillage de la toile. Ce type de filtration présente l’avantage d’être peu coûteux et sera privilégié lorsque l’eau traitée doit présenter une teneur cible en matières solides peu contraignante.Cloth filtration (c2) consists of circulating the first flow enriched in biomass through a filter cloth which will help retain particles too large to pass through the mesh of the cloth. This type of filtration has the advantage of being inexpensive and will be preferred when the treated water must have a target solids content that is not restrictive.
Optionnellement, avant la seconde étape (c) de séparation physique, un coagulant peut être ajouté au premier flux aqueux enrichi en biomasse granulaire. L’ajout de coagulant peut notamment permettre de lier le phosphore résiduel qui n’a pas pu être éliminé lors du traitement de l’eau usée et ainsi de pouvoir le retenir lors de la filtration. Le coagulant utilisé peut être par exemple du chlorure ferrique, du sulfate d’alumine, ou encore du chlorure de polyaluminium (PAC). Optionally, before the second physical separation step (c), a coagulant can be added to the first aqueous flow enriched with granular biomass. The addition of coagulant can in particular make it possible to bind the residual phosphorus which could not be eliminated during the treatment of waste water and thus to be able to retain it during filtration. The coagulant used can be, for example, ferric chloride, alumina sulfate, or polyaluminium chloride (PAC).
Optionnellement, l’eau traitée sortant de la seconde étape de séparation physique peut, avant d’être rejetée, réinjectée en nappe, ou réutilisée en tant qu’eau de baignade, eau d’irrigation, eau de process, ou pour être la source d’eau pour un traitement direct ou indirect ultérieur visant la production d’eau potable, subir une étape de traitement, par exemple une étape de traitement biologique du type précédemment décrit, et/ou une étape de traitement d’élimination de micropolluants ou des micro-organismes. Cette étape d’élimination peut être une désinfection par exemple à l’aide d’oxydants (ex : chlore, peracides), de rayons Ultraviolets, ou une ozonation. Optionally, the treated water leaving the second physical separation stage can, before being rejected, reinjected as a tablecloth, or reused as bathing water, irrigation water, process water, or to be the source water for subsequent direct or indirect treatment aimed at the production of drinking water, undergo a treatment step, for example a biological treatment step of the type previously described, and/or a treatment step for eliminating micropollutants or microorganisms. This elimination step can be disinfection, for example using oxidants (e.g. chlorine, peracids), ultraviolet rays, or ozonation.
Seconde étape (d) de déshydratationSecond stage (d) of dehydration
Le deuxième flux épaissi enrichi en biomasse en suspension sortant de l’étape (c) est ensuite déshydraté. Au cours de l’étape (d), un deuxième gâteau à faible valeur ajoutée est produit ainsi qu’un quatrième flux aqueux appauvri en biomasse en suspension. The second thickened stream enriched with suspended biomass leaving step (c) is then dehydrated. During step (d), a second cake with low added value is produced as well as a fourth aqueous stream depleted of suspended biomass.
Cette deuxième étape (d) de déshydratation peut être précédée d’une étape d’épaississement permettant de réduire le volume des boues. Cette étape d’épaississement peut être réalisée par décantation gravitaire et/ou par épaississement dynamique tel que décrit précédemment. Dans un mode de réalisation, le flux épaissi sortant de cette étape d’épaississement peut être soumis à une étape de digestion anaérobie produisant du biogaz et des boues digérées, lesquelles sont ensuite envoyées à la seconde étape de déshydratation (d). Ceci permet de valoriser en biogaz le deuxième flux épaissi enrichi en biomasse en suspension sortant de l’étape (c) et de réduire le volume d’effluent déshydraté lors de l’étape (d). Cette étape de digestion anaérobie peut être mise en œuvre dans un réacteur de méthanisation en culture libre ou mixte.This second step (d) of dehydration can be preceded by a thickening step making it possible to reduce the volume of the sludge. This thickening step can be carried out by gravity settling and/or by dynamic thickening as described previously. In one embodiment, the thickened stream leaving this thickening stage can be subjected to an anaerobic digestion stage producing biogas and digested sludge, which are then sent to the second dehydration stage (d). This makes it possible to convert the second thickened stream enriched with suspended biomass leaving step (c) into biogas and to reduce the volume of dehydrated effluent during step (d). This anaerobic digestion step can be implemented in a free or mixed culture methanization reactor.
La déshydratation permet de diminuer la teneur en eau de la biomasse pour atteindre une siccité d’environ 10% à 30%. La déshydratation peut être réalisée par filtration et/ou par centrifugation, de manière usuelle. Dehydration makes it possible to reduce the water content of the biomass to reach a dryness of approximately 10% to 30%. Dehydration can be carried out by filtration and/or centrifugation, in the usual manner.
Le gâteau ainsi produit ne pourra pas être utilisé en agriculture puisque le deuxième gâteau comprend généralement, en plus de la biomasse, des impuretés de l’effluent aqueux entrant dans le procédé de séparation tel que du sable et des polluants, voire des composés chimiques qui ont dû être ajoutés pour faciliter la séparation. Il sera donc éliminé dans une décharge par exemple. The cake thus produced cannot be used in agriculture since the second cake generally includes, in addition to the biomass, impurities from the aqueous effluent entering the separation process such as sand and pollutants, or even chemical compounds which had to be added to facilitate separation. It will therefore be disposed of in a landfill for example.
Préférentiellement, le quatrième flux aqueux appauvri en biomasse produit par l’étape (d) est envoyé partiellement ou entièrement dans la deuxième étape (c) de séparation, et optionnellement dans l’étape (B) de traitement d’eau usée décrit précédemment. Preferably, the fourth aqueous stream depleted in biomass produced by step (d) is sent partially or entirely to the second separation step (c), and optionally to the wastewater treatment step (B) described previously.
Optionnellement, un floculant et/ou un coagulant peut être ajouté au deuxième flux épaissi enrichi en biomasse avant la seconde étape de déshydratation (d) pour floculer le maximum de biomasse libre, de polluants et d’impuretés afin de déshydrater plus facilement ce flux et aussi d’intégrer un maximum de polluants et d’impuretés dans le gâteau et non dans le quatrième flux aqueux appauvri en biomasse.Optionally, a flocculant and/or a coagulant can be added to the second thickened stream enriched with biomass before the second dehydration step (d) to flocculate the maximum amount of free biomass, pollutants and impurities in order to more easily dehydrate this stream and also to integrate a maximum of pollutants and impurities into the cake and not into the fourth aqueous flow depleted in biomass.
Comme une partie de l’eau et de la biomasse initialement contenues dans l’effluent aqueux traité par le procédé de séparation selon l’invention a été réduite par la mise en œuvre de la première étape de séparation, le flux de biomasse et de contaminants à traiter dans cette deuxième étape de séparation physique est beaucoup plus faible, de sorte qu’il est possible d’envisager l’utilisation de techniques moins coûteuses et moins contraignantes en termes d’entretien que si l’effluent aqueux sortant du réacteur biologique était directement traité dans les étapes (c) et (d). Il est par ailleurs possible d’utiliser, au cours de cette deuxième étape de séparation, des composés chimiques d’aide à la séparation tels que floculants et/ou coagulants afin d’améliorer la qualité des eaux traitées récupérées. Ces composés chimiques vont alors se retrouver dans un deuxième gâteau obtenu après déshydratation, tel que décrit plus haut. Ce gâteau à faible valeur ajoutée en raison de la présence de ces réactifs chimiques et des polluants et/impuretés initialement contenues dans les eaux usées, bien que non valorisable, est en faible quantité de sorte que, dans l’ensemble, le procédé de séparation selon l’invention permet d’une part d’optimiser la valorisation de la biomasse, notamment sous forme granulaire, par l’obtention du premier gâteau, et d’autre part d’optimiser le traitement de l’eau, notamment en réduisant le CAPEX et l’OPEX des deuxièmes étapes de séparation et de déshydratation.As part of the water and biomass initially contained in the aqueous effluent treated by the separation process according to the invention has been reduced by the implementation of the first separation step, the flow of biomass and contaminants to be treated in this second physical separation step is much lower, so that it is possible to consider the use of less expensive and less restrictive techniques in terms of maintenance than if the aqueous effluent leaving the biological reactor was directly addressed in steps (c) and (d). It is also possible to use, during this second separation stage, chemical compounds to aid separation such as flocculants and/or coagulants in order to improve the quality of the recovered treated water. These chemical compounds will then be found in a second cake obtained after dehydration, as described above. This cake with low added value due to the presence of these chemical reagents and pollutants and/impurities initially contained in the wastewater, although not recoverable, is in small quantity so that, overall, the separation process according to the invention makes it possible on the one hand to optimize the valorization of biomass, in particular in granular form, by obtaining the first cake, and on the other hand to optimize the treatment of water, in particular by reducing the CAPEX and OPEX of the second stages of separation and dehydration.
Description de l’installationDescription of the installation
En référence à la , l’installation 100 de séparation d’un effluent aqueux contenant de la biomasse mixte algues-bactéries sous forme granulaire et en suspension, des polluants, et optionnellement des impuretés, et une eau traitée comprend une première unité 110 de séparation physique adaptée à mettre en œuvre l’étape (a) du procédé, une première unité 120 de déshydratation adaptée à mettre en œuvre l’étape (b) du procédé, une seconde unité 130 de séparation physique adaptée à mettre en œuvre l’étape (c) du procédé et une seconde unité 140 de déshydratation adaptée à mettre en œuvre l’étape (d) du procédé. In reference to the , the installation 100 for separating an aqueous effluent containing mixed algae-bacteria biomass in granular and suspended form, pollutants, and optionally impurities, and treated water comprises a first physical separation unit 110 adapted to put implementing step (a) of the process, a first dehydration unit 120 adapted to implement step (b) of the process, a second physical separation unit 130 adapted to implement step (c) of the process process and a second dehydration unit 140 adapted to implement step (d) of the process.
La première unité 110 de séparation est une unité configurée pour séparer des granules de biomasse granulaire mixte algues-bactéries de dimensions supérieures à un seuil. La première unité 110 de séparation est par exemple une unité de séparation par tamisage. On pourra par exemple utiliser une table d’égouttage, un tamis, un tamis vibrant, une grille, un filtre à bandes, un filtre, un filtre vibrant. La première unité 110 comprend une conduite d’alimentation 1 d’un effluent aqueux, une première conduite d’évacuation 2 d’un flux épaissi enrichi en biomasse granulaire mixte algues-bactéries dont les granules présentent des dimensions supérieures à un seuil et une deuxième conduite d’évacuation 3 d’un premier flux aqueux appauvri en biomasse granulaire mixte algues-bactéries dont les granules présentent des dimensions inférieures au seuil. The first separation unit 110 is a unit configured to separate granules of mixed algae-bacteria granular biomass of dimensions greater than a threshold. The first separation unit 110 is for example a sieving separation unit. For example, we could use a draining table, a sieve, a vibrating sieve, a grid, a belt filter, a filter, a vibrating filter. The first unit 110 comprises a supply pipe 1 of an aqueous effluent, a first evacuation pipe 2 of a thickened flow enriched with mixed granular biomass algae-bacteria whose granules have dimensions greater than a threshold and a second evacuation pipe 3 of a first aqueous flow depleted in granular biomass mixed algae-bacteria whose granules have dimensions less than the threshold.
La première unité 120 de déshydratation est une unité choisie parmi une unité de centrifugation, une unité de filtration et une combinaison de ces unités, permettant de produire un gâteau de biomasse granulaire mixte algues-bactéries à haute valeur ajoutée. La première unité 120 comprend une conduite d’alimentation 4 raccordée à la première conduite d’évacuation 2 de la première unité 110 de séparation et une conduite d’évacuation 5 d’un deuxième flux aqueux appauvri en biomasse granulaire mixte algues-bactéries. La première unité 120 comprend également une conduite d’évacuation de la biomasse déshydraté non représentée sur les figures. The first dehydration unit 120 is a unit chosen from a centrifugation unit, a filtration unit and a combination of these units, making it possible to produce a mixed algae-bacteria granular biomass cake with high added value. The first unit 120 comprises a supply pipe 4 connected to the first discharge pipe 2 of the first separation unit 110 and an discharge pipe 5 of a second aqueous flow depleted in mixed granular biomass algae-bacteria. The first unit 120 also includes a dehydrated biomass evacuation pipe not shown in the figures.
La seconde unité 130 de séparation physique est par exemple choisie parmi une unité de filtration membranaire et une unité de filtration sur toile. La seconde unité 130 de séparation comprend une conduite d’alimentation 6 raccordée à la conduite d’évacuation 3 de la première unité 110 de séparation, une troisième conduite d’évacuation 7 d’un deuxième flux épaissi enrichi en biomasse mixte algues-bactéries en suspension et une quatrième conduite d’évacuation 8 d’un troisième flux aqueux appauvri en biomasse mixte algues-bactéries en suspension et formant une eau traitée. The second physical separation unit 130 is for example chosen from a membrane filtration unit and a fabric filtration unit. The second separation unit 130 comprises a supply pipe 6 connected to the discharge pipe 3 of the first separation unit 110, a third discharge pipe 7 of a second thickened flow enriched with mixed algae-bacteria biomass in suspension and a fourth evacuation pipe 8 of a third aqueous flow depleted in mixed algae-bacteria biomass in suspension and forming treated water.
La seconde unité 140 de déshydratation est une unité choisie parmi une unité de centrifugation, une unité de filtration et une combinaison de ces unités, permettant de produire un gâteau de biomasse mixte algues-bactéries à faible valeur ajoutée contenant également des polluants et des impuretés. La seconde unité 140 comprend une conduite d’alimentation 9 raccordée à la troisième conduite d’évacuation 7 de la première unité 130 de séparation et une conduite d’évacuation 10 d’un quatrième flux aqueux appauvri en biomasse mixte algues-bactéries en suspension. La seconde unité 140 comprend également une conduite d’évacuation de la biomasse déshydraté non représentée sur les figures. The second dehydration unit 140 is a unit chosen from a centrifugation unit, a filtration unit and a combination of these units, making it possible to produce a mixed algae-bacteria biomass cake with low added value also containing pollutants and impurities. The second unit 140 comprises a supply pipe 9 connected to the third discharge pipe 7 of the first separation unit 130 and an discharge pipe 10 of a fourth aqueous flow depleted in mixed algae-bacteria biomass in suspension. The second unit 140 also includes a dehydrated biomass evacuation pipe not shown in the figures.
La présente un mode de réalisation d’une installation de traitement d’eaux usées 250 comprenant une installation de séparation 200. Les unités 210, 220, 230 et 240 sont identiques aux unités 110, 120, 130 et 140 décrites en référence à la , les numérotations des conduites restent les mêmes pour ces unités. There presents an embodiment of a wastewater treatment installation 250 comprising a separation installation 200. The units 210, 220, 230 and 240 are identical to the units 110, 120, 130 and 140 described with reference to the , the pipe numbering remains the same for these units.
En référence à la , l’installation 250 de traitement d’eaux usées comprend une conduite de fourniture 11 d’une eau à traiter contenant des polluants, et optionnellement des impuretés, apte à réaliser l’étape (A) du procédé de traitement, une unité 251 de mise en contact de l’eau à traiter apte à réaliser l’étape (B) du procédé de traitement et une conduite d’évacuation 12 d’un effluent aqueux apte à réaliser l’étape (C) du procédé de traitement. In reference to the , the wastewater treatment installation 250 comprises a supply pipe 11 of water to be treated containing pollutants, and optionally impurities, capable of carrying out step (A) of the treatment process, a unit 251 of bringing into contact the water to be treated capable of carrying out step (B) of the treatment process and an evacuation pipe 12 of an aqueous effluent capable of carrying out step (C) of the treatment process.
L’unité 251 est une unité de mise en contact de l’eau à traiter avec une biomasse granulaire mixte algues-bactéries apte à éliminer des polluants. Elle comprend une conduite d’alimentation 13 raccordée à la conduite 11 de fourniture de l’eau à traiter et une conduite d’évacuation 12 d’un effluent aqueux raccordée à la conduite d’alimentation 1 de l’unité 210 de l’installation 200 de séparation. L’unité 251 peut être un photobioréacteur notamment un bassin de culture ouvert dans lequel l’eau à traiter circule avec un certain temps de séjour, une colonne à bulles ou un réacteur tubulaire fermé. Unit 251 is a unit for bringing water to be treated into contact with a mixed granular biomass of algae-bacteria capable of eliminating pollutants. It comprises a supply pipe 13 connected to the pipe 11 for supplying the water to be treated and an evacuation pipe 12 of an aqueous effluent connected to the supply pipe 1 of the unit 210 of the installation 200 separation. Unit 251 can be a photobioreactor, in particular an open culture tank in which the water to be treated circulates with a certain residence time, a bubble column or a closed tubular reactor.
Optionnellement, une conduite 14 de recirculation raccorde la conduite d’évacuation 2 de l’unité 210 de séparation de l’installation 200 et l’unité 251 de l’installation 250 de traitement pour qu’une partie du premier flux enrichi en biomasse granulaire mixte algues-bactéries sortant de l’étape (a) soit renvoyé à l’étape (B) du procédé de traitement d’eau usée. Optionally, a recirculation pipe 14 connects the evacuation pipe 2 of the separation unit 210 of the installation 200 and the unit 251 of the treatment installation 250 so that part of the first flow is enriched with granular biomass mixed algae-bacteria leaving step (a) is returned to step (B) of the wastewater treatment process.
Préférentiellement, les conduites d’évacuation 5, 10 des unités 220 et 240 de l’installation 200 de séparation sont raccordées à la conduite 6 d’alimentation de la deuxième unité 230 de séparation par une conduite 20. Optionnellement, les conduites d’évacuation 5, 10 peuvent également être raccordées à la conduite 11 de l’installation 250 par une conduite 15. Preferably, the evacuation pipes 5, 10 of the units 220 and 240 of the separation installation 200 are connected to the supply pipe 6 of the second separation unit 230 by a pipe 20. Optionally, the evacuation pipes 5, 10 can also be connected to pipe 11 of installation 250 via pipe 15.
La présente un autre mode de réalisation de l’installation de traitement des eaux usées 350 comprenant une installation de séparation 300. Les unités 310, 320, 330, 340 et 351 sont identiques aux unités 210, 220, 230, 240 et 251 décrites en référence à la , les numérotations des conduites restent les mêmes pour ces unités. There presents another embodiment of the wastewater treatment installation 350 comprising a separation installation 300. The units 310, 320, 330, 340 and 351 are identical to the units 210, 220, 230, 240 and 251 described in reference to the , the pipe numbering remains the same for these units.
En référence à la , l’installation 300 de séparation comprend une conduite d’injection en coagulant 16 raccordée à la conduite d’alimentation 6 de la seconde unité de séparation 330. In reference to the , the separation installation 300 comprises a coagulant injection line 16 connected to the supply line 6 of the second separation unit 330.
L’installation 300 de séparation comprend également une conduite d’injection en floculant et/ou coagulant 17 raccordée à la conduite d’alimentation 9 de la seconde unité de déshydratation 340.The separation installation 300 also includes a flocculant and/or coagulant injection line 17 connected to the supply line 9 of the second dehydration unit 340.
L’installation 300 comprend enfin, en aval de la seconde unité 330 de séparation, une unité 360 de désinfection de l’eau traitée comprenant une conduite d’alimentation 18 raccordée à la conduite d’évacuation 8 de l’unité 330 et une conduite d’évacuation 19 d’une eau désinfectée. Cette unité 360 peut également être une unité de traitement biologique ou comprendre à la fois une unité de désinfection et une unité de traitement biologique.The installation 300 finally comprises, downstream of the second separation unit 330, a unit 360 for disinfection of the treated water comprising a supply pipe 18 connected to the evacuation pipe 8 of the unit 330 and a pipe evacuation 19 of disinfected water. This unit 360 can also be a biological treatment unit or include both a disinfection unit and a biological treatment unit.
La présente un autre mode de réalisation de l’installation de traitement des eaux usées 450 comprenant une installation de séparation 400. Les unités 410, 420, 430, 440 et 451 sont identiques aux unités 310, 320, 330, 340 et 351 décrites en référence à la , les numérotations des conduites restent les mêmes pour ces unités. There presents another embodiment of the wastewater treatment installation 450 comprising a separation installation 400. The units 410, 420, 430, 440 and 451 are identical to the units 310, 320, 330, 340 and 351 described in reference to the , the pipe numbering remains the same for these units.
Dans le mode de réalisation de la , l’installation de séparation 400 comprend une unité de traitement biologique 470 raccordée à la deuxième conduite d’évacuation 3 de la première unité de séparation 410 et à la conduite d’alimentation 6 de la deuxième unité de séparation 430. Cette unité de traitement biologique 470 optionnelle peut également être prévue dans les modes de réalisation représentés figures 1-3. L’installation de séparation 400 comprend également une unité de digestion anaérobie 480 alimentée en effluent par la conduite d’évacuation 7 de la deuxième unité de séparation 430 et alimentant en boues digérées la conduite d’alimentation 9 de la deuxième unité de déshydratation 440. L’unité de digestion anaérobie 480 produit aussi du biogaz récupéré via une conduite 21. Cette unité de digestion anaérobie 480 optionnelle peut également être prévue dans les modes de réalisation représentés figures 1-3.In the embodiment of the , the separation installation 400 comprises a biological treatment unit 470 connected to the second discharge pipe 3 of the first separation unit 410 and to the supply pipe 6 of the second separation unit 430. This treatment unit optional biological 470 can also be provided in the embodiments shown in Figures 1-3. The separation installation 400 also includes an anaerobic digestion unit 480 supplied with effluent by the evacuation pipe 7 of the second separation unit 430 and supplying digested sludge to the supply pipe 9 of the second dehydration unit 440. The anaerobic digestion unit 480 also produces biogas recovered via a pipe 21. This optional anaerobic digestion unit 480 can also be provided in the embodiments shown in Figures 1-3.
La présente un autre mode de réalisation de l’installation de traitement des eaux usées 550 comprenant une installation de séparation 500. Les unités 510, 520, 530, 540, 570, 580 sont identiques aux unités 410, 420, 430, 440, 460, 470, 480 décrites en référence à la , les numérotations des conduites restent les mêmes pour ces unités. There presents another embodiment of the wastewater treatment installation 550 comprising a separation installation 500. The units 510, 520, 530, 540, 570, 580 are identical to the units 410, 420, 430, 440, 460, 470, 480 described with reference to the , the pipe numbering remains the same for these units.
Dans le mode de réalisation de la , l’unité de mise en contact 551 est équipée d’un équipement de pré-séparation 552, intégré ou non à un réacteur de l’unité de mise en contact, tel que précédemment décrit. Cet équipement de pré- séparation 552 comprend une première sortie 552a d’évacuation d’un premier effluent boueux et une deuxième sortie 552b d’évacuation du reste de l’effluent formant un deuxième effluent aqueux. La première sortie 552a est connectée à la conduite d’évacuation 12 de l’unité 551 pour envoyer le premier effluent boueux dans la première unité de séparation 510. La deuxième sortie 552b est raccordée soit directement à la conduite d’alimentation 6 de la deuxième unité de séparation 530, soit à l’entrée de l’unité optionnelle de traitement biologique 570 via une conduite 12b. A noter que deux unités de traitement biologique 570 pourraient être envisagées au lieu d’une seule, chaque unité traitant alors un flux provenant de l’une des unités 551 et 510. A noter également que le premier flux aqueux sortant de la première unité de séparation 510 par la conduite d’évacuation 3 pourrait être envoyé directement à la deuxième unité de séparation 530 sans passer par l’unité de traitement biologique 570.In the embodiment of the , the contacting unit 551 is equipped with pre-separation equipment 552, whether or not integrated into a reactor of the contacting unit, as previously described. This pre-separation equipment 552 comprises a first outlet 552a for evacuating a first muddy effluent and a second outlet 552b for evacuating the rest of the effluent forming a second aqueous effluent. The first outlet 552a is connected to the discharge pipe 12 of the unit 551 to send the first muddy effluent into the first separation unit 510. The second outlet 552b is connected either directly to the supply pipe 6 of the second separation unit 530, or at the inlet of the optional biological treatment unit 570 via a pipe 12b. Note that two biological treatment units 570 could be considered instead of just one, each unit then treating a flow coming from one of the units 551 and 510. Note also that the first aqueous flow leaving the first unit of separation 510 via the evacuation pipe 3 could be sent directly to the second separation unit 530 without going through the biological treatment unit 570.
Un tel équipement de pré- séparation 552 peut également être prévu dans les unités de mise en contact des modes de réalisation précédemment décrits.Such pre-separation equipment 552 can also be provided in the contacting units of the embodiments previously described.
De manière générale, on pourra prévoir des unités de tamisage et/ou dégraissage et/ou dessablage en amont des unités 251, 351, 451, 551 pour traiter les eaux usées entrantes. De préférence ces unités ne sont pas précédées d’une unité de décantation.Generally speaking, screening and/or degreasing and/or grit removal units could be provided upstream of units 251, 351, 451, 551 to treat incoming wastewater. Preferably these units are not preceded by a decantation unit.
On pourra en outre prévoir entre chaque unité de séparation physique 110, 130 ; 210, 230 ; 310, 330 ; 410, 430 ; 510, 530) et l’unité de déshydratation associée (120, 140 ; 220, 240 ; 320, 340 ;420, 440 ; 520, 540), une unité d’épaississement (non représentée sur les figures) telle qu’un bassin de décantation, d’un réacteur de flottation, d’une centrifugeuse, d’un tambour d’égouttage ou encore d’une table ou d’une grille d’égouttage. Lorsqu’elle est présente, l’unité de digestion anaérobie 480, 580, peut être située en aval d’une unité d’épaississement optionnelle.We can also provide between each physical separation unit 110, 130; 210, 230; 310, 330; 410, 430; 510, 530) and the associated dehydration unit (120, 140; 220, 240; 320, 340; 420, 440; 520, 540), a thickening unit (not shown in the figures) such as a basin decantation, a flotation reactor, a centrifuge, a dripping drum or even a dripping table or grid. When present, the anaerobic digestion unit 480, 580 may be located downstream of an optional thickening unit.
Les différents modes de réalisation présentés en référence aux figures 1 à 5 sont combinables suivant l’objectif de traitement et de séparation décidé. The different embodiments presented with reference to Figures 1 to 5 can be combined depending on the treatment and separation objective decided.

Claims (15)

  1. Procédé de séparation d’un effluent aqueux contenant de la biomasse mixte algues-bactéries présente sous forme granulaire et en suspension et une eau traitée, le procédé comprenant :
    (a) Une première étape de séparation physique d’au moins une partie de la biomasse granulaire de l’eau traitée réalisée sans ajout préalable de composés d’aide à la séparation, produisant un premier flux épaissi enrichi en biomasse granulaire dont les granules présentent des dimensions supérieures à un seuil et un premier flux aqueux appauvri en biomasse granulaire dont les granules présentent des dimensions inférieures au seuil et enrichi en biomasse en suspension ;
    (b) Une première étape de déshydratation du premier flux épaissi enrichi en biomasse granulaire produisant un premier gâteau et un deuxième flux aqueux appauvri en biomasse granulaire,
    (c) Une seconde étape de séparation physique du premier flux aqueux produisant un deuxième flux épaissi enrichi en biomasse en suspension et un troisième flux aqueux formant une eau traitée ;
    (d) Une seconde étape de déshydratation du deuxième flux épaissi enrichi en biomasse en suspension produisant un deuxième gâteau et un quatrième flux aqueux appauvri en biomasse en suspension.    Process for separating an aqueous effluent containing mixed algae-bacteria biomass present in granular and suspended form and treated water, the process comprising:
    (a) A first step of physical separation of at least part of the granular biomass from the treated water carried out without prior addition of separation aid compounds, producing a first thickened flow enriched in granular biomass whose granules present dimensions greater than a threshold and a first aqueous flow depleted in granular biomass whose granules have dimensions lower than the threshold and enriched in suspended biomass;
    (b) A first step of dehydration of the first thickened flow enriched in granular biomass producing a first cake and a second aqueous flow depleted in granular biomass,
    (c) A second step of physical separation of the first aqueous stream producing a second thickened stream enriched with suspended biomass and a third aqueous stream forming treated water;
    (d) A second step of dehydration of the second thickened stream enriched in suspended biomass producing a second cake and a fourth aqueous stream depleted in suspended biomass.
  2. Procédé de séparation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le seuil est d’au moins 50µm, optionnellement d’au moins 70µm, 125µm, 0,250mm ou 1mm.Separation method according to claim 1, characterized in that the threshold is at least 50µm, optionally at least 70µm, 125µm, 0.250mm or 1mm.
  3. Procédé de séparation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’il comprend au moins une des caractéristiques suivantes :
    - la première étape de séparation physique (a) est une étape de séparation par tamisage au cours de laquelle l’effluent aqueux passe au travers d’un support perforé choisi parmi une grille, un tamis, un filtre ou une plaque perforée, optionnellement mise en œuvre au moyen d’un dispositif choisi parmi une table d’égouttage, un tamis vibrant ou non, une grille, un filtre à bandes, un filtre vibrant ou non ;
    - la seconde étape de séparation (c) est choisie parmi une filtration membranaire et une filtration sur toile.     Separation process according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises at least one of the following characteristics:
    - the first physical separation step (a) is a sieving separation step during which the aqueous effluent passes through a perforated support chosen from a grid, a sieve, a filter or a perforated plate, optionally placed implemented by means of a device chosen from a draining table, a sieve vibrating or not, a grid, a belt filter, a filter vibrating or not;
    - the second separation step (c) is chosen from membrane filtration and cloth filtration.
  4. Procédé de séparation selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le premier flux aqueux est soumis à une étape de traitement biologique avant la seconde étape (c) de séparation.. Separation process according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the first aqueous flow is subjected to a biological treatment step before the second separation step (c).
  5. Procédé de séparation selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’il comprend au moins une des caractéristiques suivantes :
    - un coagulant est ajouté au premier flux aqueux avant la seconde étape (c) de séparation ;
    - un floculant et/ou un coagulant est ajouté au deuxième flux épaissi enrichi en biomasse en suspension avant la seconde étape de déshydratation (d).     Separation process according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises at least one of the following characteristics:
    - a coagulant is added to the first aqueous flow before the second separation step (c);
    - a flocculant and/or a coagulant is added to the second thickened flow enriched with suspended biomass before the second dehydration step (d).
  6. Procédé de séparation selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce le deuxième et/ou le quatrième flux aqueux sortant des étapes (b) et (d) sont envoyés en amont de la seconde étape (c) de séparation. Separation process according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the second and/or fourth aqueous flow leaving steps (b) and (d) are sent upstream of the second separation step (c).
  7. Procédé de traitement d’eaux usées dans lequel :
    (A) On fournit une eau à traiter contenant des polluants, optionnellement une eau à traiter préalablement tamisée, dégraissée et/ou dessablée ;
    (B) On met en contact l’eau à traiter avec une biomasse granulaire mixte algues-bactéries, et on produit un effluent aqueux contenant une eau traitée appauvrie en polluants, au moins une partie de la biomasse sous forme granulaire et au moins une partie de la biomasse en suspension ;
    (C) On sépare l’eau traitée et la biomasse contenues dans l’effluent aqueux en soumettant ce dernier au procédé de séparation selon l’une quelconque des revendications précédentes.    Wastewater treatment process in which:
    (A) Water to be treated containing pollutants is provided, optionally water to be treated that has been previously sieved, degreased and/or desanded;
    (B) The water to be treated is brought into contact with a mixed granular biomass of algae-bacteria, and an aqueous effluent is produced containing treated water depleted in pollutants, at least part of the biomass in granular form and at least part suspended biomass;
    (C) The treated water and the biomass contained in the aqueous effluent are separated by subjecting the latter to the separation process according to any one of the preceding claims.
  8. Procédé de traitement selon la revendication 7, caractérisé en ce qu’une partie du premier flux épaissi enrichi en biomasse granulaire sortant de la première étape (a) de séparation est envoyé dans l’étape (B) de mise en contact l’eau à traiter avec une biomasse granulaire. Treatment method according to claim 7, characterized in that part of the first thickened flow enriched in granular biomass leaving the first separation step (a) is sent to the step (B) of bringing the water into contact with treat with granular biomass.
  9. Procédé de traitement selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que :
    - au cours de l’étape (B) l’effluent aqueux produit est soumis à une étape de pré-séparation produisant un premier effluent dit boueux comprenant au moins 90 % en masse de la biomasse granulaire, et un deuxième effluent dit aqueux contenant le reste de la biomasse, et
    - au cours de l’étape (C), le premier effluent boueux est envoyé dans l’étape (a) du procédé de séparation,
    - le deuxième effluent aqueux est envoyé dans l’étape (c) du procédé de séparation, optionnellement après une étape de traitement biologique.    Treatment method according to claim 7 or 8, characterized in that:
    - during step (B) the aqueous effluent produced is subjected to a pre-separation step producing a first so-called muddy effluent comprising at least 90% by mass of the granular biomass, and a second so-called aqueous effluent containing the remainder of the biomass, and
    - during step (C), the first muddy effluent is sent to step (a) of the separation process,
    - the second aqueous effluent is sent to step (c) of the separation process, optionally after a biological treatment step.
  10. Installation (100, 200, 300, 400, 500) de séparation d’un effluent aqueux contenant de la biomasse mixte algues-bactéries présente sous forme granulaire et en suspension et une eau traitée, caractérisée en ce qu’elle comprend :
    • Une première unité (110, 210, 310, 410, 510) de séparation physique, comprenant une conduite d’alimentation (1) en effluent aqueux, une première conduite d’évacuation (2) d’un premier flux épaissi enrichi en biomasse granulaire dont les granules présentent des dimensions supérieures à un seuil et une deuxième conduite d’évacuation (3) d’un premier flux aqueux appauvri en biomasse granulaire dont les granules présentent des dimensions inférieures au seuil et enrichi en biomasse en suspension ;
    • Une première unité (120, 220, 320, 420, 520) de déshydratation, comprenant une conduite d’alimentation (4) raccordée à la première conduite d’évacuation (2) de la première unité (110, 210, 310, 410, 510) de séparation et une conduite d’évacuation (5) d’un deuxième flux aqueux appauvri en biomasse granulaire ;
    • Une seconde unité (130, 230, 330, 430, 530) de séparation physique, comprenant une conduite d’alimentation (6) raccordée à la deuxième conduite d’évacuation de la première unité (110, 210, 310, 410, 510) de séparation, une troisième conduite d’évacuation (7) d’un deuxième flux épaissi enrichi en biomasse en suspension et une quatrième conduite d’évacuation (8) d’un troisième flux aqueux formant une eau traitée ;
    • Une seconde unité (140, 240, 340, 440, 540) de déshydratation, comprenant une conduite d’alimentation (9) raccordée à la troisième conduite d’évacuation de la seconde unité de séparation (130, 230, 330, 430, 530) et une conduite d’évacuation (10) d’un quatrième flux aqueux appauvri en biomasse en suspension.
    Installation (100, 200, 300, 400, 500) for separating an aqueous effluent containing mixed algae-bacteria biomass present in granular and suspended form and treated water, characterized in that it comprises:
    • A first unit (110, 210, 310, 410, 510) for physical separation, comprising a supply pipe (1) for aqueous effluent, a first discharge pipe (2) for a first thickened flow enriched with granular biomass whose granules have dimensions greater than a threshold and a second evacuation pipe (3) of a first aqueous flow depleted in granular biomass whose granules have dimensions less than the threshold and enriched in suspended biomass;
    • A first dehydration unit (120, 220, 320, 420, 520), comprising a supply line (4) connected to the first discharge line (2) of the first unit (110, 210, 310, 410, 510) for separation and a discharge pipe (5) for a second aqueous flow depleted in granular biomass;
    • A second physical separation unit (130, 230, 330, 430, 530), comprising a supply line (6) connected to the second discharge line of the first unit (110, 210, 310, 410, 510) separation, a third discharge pipe (7) of a second thickened flow enriched with suspended biomass and a fourth discharge pipe (8) of a third aqueous flow forming treated water;
    • A second dehydration unit (140, 240, 340, 440, 540), comprising a supply line (9) connected to the third discharge line of the second separation unit (130, 230, 330, 430, 530 ) and a discharge pipe (10) for a fourth aqueous flow depleted of suspended biomass.
  11. Installation (300, 400, 500) de séparation selon la revendication 10, caractérisée en ce qu’il comprend au moins une des caractéristiques suivantes :
    - une conduite (16) d’injection d’un coagulant raccordée à la conduite d’alimentation (6) de la seconde unité (330) de séparation
    - au moins une conduite (17) d’injection d’un floculant et/ou d’un coagulant raccordée à la conduite d’alimentation (9) de la seconde unité (340) de déshydratation.     Separation installation (300, 400, 500) according to claim 10, characterized in that it comprises at least one of the following characteristics:
    - a coagulant injection pipe (16) connected to the supply pipe (6) of the second separation unit (330)
    - at least one line (17) for injecting a flocculant and/or a coagulant connected to the supply line (9) of the second dehydration unit (340).
  12. Installation (300) de séparation selon l’une quelconque des revendications 10 ou 11, caractérisée en ce qu’au moins une conduite choisie parmi la conduite d’évacuation (5) du deuxième flux aqueux appauvri en biomasse granulaire et la conduite d’évacuation (10) du quatrième flux aqueux appauvri en biomasse en suspension est raccordée à la conduite d’alimentation (6) de la seconde unité (330) de séparation physique.Separation installation (300) according to any one of claims 10 or 11, characterized in that at least one pipe chosen from the evacuation pipe (5) of the second aqueous flow depleted in granular biomass and the evacuation pipe (10) of the fourth aqueous flow depleted of suspended biomass is connected to the supply line (6) of the second physical separation unit (330).
  13. Installation (400, 500) de séparation selon l’une quelconque des revendications 10 ou 11, caractérisée en ce qu’elle comprend une unité de traitement biologique (470, 570) raccordée à la deuxième conduite d’évacuation (3) de la première unité (410, 510) de séparation et à la conduite d’alimentation (6) de la seconde unité de séparation physique (430, 530).Separation installation (400, 500) according to any one of claims 10 or 11, characterized in that it comprises a biological treatment unit (470, 570) connected to the second evacuation pipe (3) of the first separation unit (410, 510) and the supply line (6) of the second physical separation unit (430, 530).
  14. Installation (250, 350, 450, 550) de traitement d’eaux usées, caractérisée en ce qu’elle comprend :
    • Une conduite (11) de fourniture d'une eau à traiter contenant des polluants ;
    • Une unité (251, 351, 451, 551) de mise en contact de l’eau à traiter avec une biomasse granulaire mixte algues-bactéries, comprenant une conduite d’alimentation (13) raccordée à la conduite (11) de fourniture d’une eau à traiter et une conduite d’évacuation (12) d’un effluent aqueux contenant une eau traitée appauvrie en polluants, au moins une partie de la biomasse sous forme granulaire et au moins une partie de la biomasse en suspension ;
    • Une installation (100, 200, 300, 400, 500) de séparation selon l’une quelconque des revendications 10 à 13, ladite conduite d’évacuation (12) d’un effluent aqueux étant raccordée à la conduite d’alimentation (1) en effluent aqueux de la première unité de séparation physique de l’installation (100, 200, 300, 400, 500) de séparation.
    Installation (250, 350, 450, 550) for treating wastewater, characterized in that it comprises:
    • A pipe (11) for supplying water to be treated containing pollutants;
    • A unit (251, 351, 451, 551) for bringing the water to be treated into contact with a mixed granular biomass of algae-bacteria, comprising a supply pipe (13) connected to the pipe (11) for supplying water water to be treated and a discharge pipe (12) for an aqueous effluent containing treated water depleted of pollutants, at least part of the biomass in granular form and at least part of the suspended biomass;
    • A separation installation (100, 200, 300, 400, 500) according to any one of claims 10 to 13, said evacuation pipe (12) of an aqueous effluent being connected to the supply pipe (1) in aqueous effluent from the first physical separation unit of the separation installation (100, 200, 300, 400, 500).
  15. Installation (250, 350, 450, 550) de traitement selon la revendication 14, caractérisé en ce qu’elle comprend au moins une des caractéristiques suivantes :
    - la première conduite d’évacuation (2) du premier flux épaissi enrichi en biomasse granulaire est raccordée à une conduite (14) de recirculation reliée à l’unité (251, 351, 451, 551) de mise en contact de l’eau à traiter avec une biomasse granulaire,
    - l’unité (551) de mise en contact comprend un équipement de pré-séparation (552) de l’effluent aqueux présentant une première sortie d’évacuation (552a) d’un premier effluent boueux et une deuxième sortie d’évacuation (552b) du reste de l’effluent formant un deuxième effluent aqueux, la première sortie (552a) étant raccordée à ladite conduite d’évacuation (12) de l’unité de mise en contact et la deuxième sortie (552b) étant raccordée à la conduite d’alimentation (6) de la seconde unité (530) de séparation physique de l’installation de séparation, optionnellement via une unité de traitement biologique (570).    Treatment installation (250, 350, 450, 550) according to claim 14, characterized in that it comprises at least one of the following characteristics:
    - the first evacuation pipe (2) of the first thickened flow enriched with granular biomass is connected to a recirculation pipe (14) connected to the unit (251, 351, 451, 551) for bringing the water into contact to be treated with granular biomass,
    - the contacting unit (551) comprises equipment for pre-separation (552) of the aqueous effluent having a first discharge outlet (552a) of a first muddy effluent and a second discharge outlet ( 552b) of the rest of the effluent forming a second aqueous effluent, the first outlet (552a) being connected to said evacuation pipe (12) of the contacting unit and the second outlet (552b) being connected to the supply line (6) of the second physical separation unit (530) of the separation installation, optionally via a biological treatment unit (570).
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