CA 02056183 1999-06-04
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L'invention concerne un procédé de dégradation
biologique des graisses et déchets graisseux, notamment
des graisses separées d'eaux usees avant leur traitement
par des boues activées.
Les graisses et déchets graisseux représentent une
part importante de la composition àes eaux u.sees de
toutes origines) de l' ordre de 10 a 40'~G de la demande
chimique en oxygene cDCO) totale) et xème ales lorsque
les eaux usées proviennent directement d'abattoirs ou de
l'industrie alimentaire. Ges graisses qui sont exprimées
généralement en matières extractibles â l'hexane cl~H)
sont mal dégradées par le traitement par boues activées,
étape essentielle de l'épuration des eaux usées) et pour
éviter qu'elles ne s'accumulent dans les boues activées
en nuisant à l'activité et au post-traitement de celles-
ci, les graisses sont séparées des eaux usées dans ua
dégraisseur et déversees dans ua bac à graisses oû on
les laisse s' accumuler. Lorsque le bac est plein, il est
vidangé et les graisses durcies sont déversees dans des
décharges. I1 est evident qu'une telle solution bien que
peu coûteuse n'est pas aatisiaisante et tend à ëtre
interdite par les réglementations. Par ailleurs, il
s'avère que les, eaux usees rejetées ~~antiennent encore
une quantité importante, pouvant aller j usqu' à 40Y. de la
DCO totale, de graisses son éliminées difficilement
biodégradables.
I1 a été suggere de dégrader les graisses en
utilisant des bacteries lyophilisées. Des essais
effectués avec des produits actuellement disponibles
dans le commerce donnent effectivement de bons résultats
mais leur emploi augmente l'investissement cstockage et
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distribution des produits) et le coût d'exploitation
<prix des produits>.
Un article de Ting-Chi Hsu et al paru Sans
Biotechnology and Eioengineering, Vol XXV) p.1829-1839
C1983) traite de la cinétique de la dégradation de
l' huile d' olive dans les boues activees, l' huile d' olive
litant utilisée en laboratoire comme représentant des
graisses -des eaux usées. La conclusion en est vue
l'huile d'olive est dégradée par les boues activées plus
lentement que les autres produits presents dans les eaux
usées, ce qui expliaue les ennuis que provoque la
présence de graisses au cours de l'épuration des eaux
usées, et la faible efficacité du traitement vis-a-vis
d' elles.
Par ailleurs les graisses et déchets graisseux de
diverses origines) et notamment dans l'industrie
alimentaire, posent des problèmes simiinires quant à
leur rejet soit dans des décharges sait dans les eaux
usées.
L'invention fournit un procédé de dégradation
biologique de graisses et déchets graisseux) caractérisé
en ce qu'on introduit les,graisses dans une cuve de
dégradation en présence de bou~s activées en milieu
aqueux) on injecte de l'air de manière à satisfaire la
plus élevée des deux valeurs suivantes: apport d'oxygène
correspondant à la DCO et brassage correspondant à un
gradient de vitesse minimum de 100 s-') on ajoute du
phosphore et de l'azote pour maintenir à au moins 5/1 le
rapport azote/phosphore en parties pour 100 parties de
carbone organique tout en maintenant le pH entre 6,5 et
8,5 et de préférence entre 7 et 7,5, et on retire de la
cuve un produit à teneur en graisses réduite.
Les boues activées introduites dans la cuve de
dégradation sont soit des boues activées provenant du
traitement d'eaux usées dégraissëes soit les boues
activées obtenues dans une cuve de dégradation lors du
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procédé d~ dégradation biologique des graisses et
déchets graisseux selon l'invention cboues acclimatees).
Dans l'application particulière aux graisses gt
déchets graisseux provenant des eaux usées, le vrocéàé
comprend les étapes suivantes . on separe de :açon
connue les déchets graisseux des eauX uâées avant le
traitement de celles-ci par des boues activées) on les
envoie dans une cuve de degradation contenant des boues
activees csoit directement, soit en transitant par un
bac a graisses d'oû ils sont repris avec de l'eau),
on injecte de l' air de manière à .satisiair e la glus
élevée des deux valeurs suivantes . apport d'oxygéne
correspondant à la DCO et brassasse correspondant a un
gradient de vitesse minimum de 100 ~-'; on ajoute du
phosphore et de l'azote pour maintenir a au moins 5!1 le
rapport azotelphosphore en parties pour 100 parties de
carbone organique tout en maintenant le pH entre 8,5 et
8, 5 . et d~ préférence entre 9 et 7) 5) et on retire de la
cuve un produit à teneur réduite en graisses. Celui-c1
est envoyé ~ l'étape aormaie de traitement des eaux
usées par des boues activées ou renvoyé en tëte de
l'installation.
Selon le temps de se,~our dans la cuve de dégradation,
la réduction' de la teneur en graisses peut étre
partielle) auquel cas l'élimination des graisses s~
poursuit lors du traitement ultérieur par les boues
activées, ou pratiquement totale.
Par ailleurs l'alimentation de la cuve de degradatian
et l'enlèvement du produit peuvent ètre ef~ectués en
se~'continu avec arrèt périodique de l'agitation)
décantation et enlèvement d'une partie du surnageant ou
en continu avec enlévement d'un mélange d'eau et de
boues activées acclimatees) en veillant a assurer 1~
temps de séjour approprié. Ce mélanste peut donc étre
décanté pour recycler une partie des boues activées
acclimatées et assurer le temps de séjour nécessaire des
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boues dans la cuve de dégradation) temps qui peut ètre
supArieur au temps de .~e.jour de l'eau.
L'invention sera cieux comprise d'après la
description des expériences effectuees sur l'application
particulière aux eaux usees) de façon non limitative.
faite en référence aux dessins annexés dans lesquels .
la figure 1 est une représentation schématique du
procédé selon l'invention et
la figure 2 est une représentation schématique d'un
dispobitif de mise en oeuvre.
Les eaux usées sont introduites après dégrillage
cfiltration sur grille) dans un dégraisseur 1 où) sous
l'action de fines bulles d'air, les graisses 2 se
rassemblent à la surface et sont déversées dans un bac à
graisses 3 où elles forment progressivement un gàteau 4
dur au fond du bac.
Une partie d~ ce gt~teau est prélevée) ea fond de bac
avec injection d'eau pour remise en suspension, et
envoyée par la pompe 5 dans une cuve de dégradation 6.
Le bac à graisses 3 a gté utilisé pour faciliter la
réalisation des travaux à l'échelle expérimentale. I1
est bien entendu que, dans une installation
industrielle, les graisses 2 rassemblées à la surface du
dégraisseur 1 peuvent étre déversées directement dans la
cuve de dégradation 6, le bac intermédiaire 3 et la
pompe 5 n'étant alors plus nécessaires. La cave e
contient des bouès activées ea proportion variable de
l' ordre de l Ox ~ 40'/.. Le déa:arrage de la dégradat i on est
d'autant plus rapide que cette proportion est élevée)
lorsque les boues activees utilisées n'ont pas été
acclimatées sur des s3raisses. Une souillante ? fournit
de l'air à un dispositif d'aération 8. Un dispositif
doseur cnon représente) permet l'introduction d'azote et
de phosphore. Enfin un dispositif de régulation du pH
permet de maintenir celui-ci entre 6,5 et 8,5 et de
préférence entre ? et ?,5.
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Les eaux usées utilisees pour l'expérience
présentaient Initialement les caractéristiques suivantes
Tableau I
DCO totale PIEH
5 Bilaa des graisses _____________________________________________
<mg/l) cag/1) x DCOe
Eau brute 883 ?0 20
Eau traitée 65 5,2 20
Boues activées 2?81 1?0 15
1 0 Bac à graisses 3? 000 10 800 73
GBteau 214 000 ?4 500 8?
e 1 g I~IfiH = 2,5 g DCO <hvpothése)
On voit que, si la DCO de l'eau traitée a baissé,
elle provient encore pour 20~G des graisses oui n' ont pas
,15 été éliminées par le dégraissage et le traitement par
les boues activées, et qui s'accumulent alors dans les
boues en excès. Le g8teau accumulé au fond du bac à
graisses pose des problèmes de rejet en raison de sa DCO
très importante et de ses difficultés de biodégradation.
20 Une expérience a été réalisée en pilote sur ces eaux
usées en utilisant une installation telle que
représentée à la figure 2, avec une cuve de dégradation
d'une capacitè de 1 nue.
L'aération a été valculée pour une DCO de 40 000 à
25 60 000 mg/1, ce qui correspond à un gradient de vitesse
de l'ordre de 300. s-' et provoque une forte agitation.
Il a été constaté que l'aération doit correspondre à la
DCO présente. Par contre) si la DCO est relativement
faible) l'aération doit cependant assurer un gradient de
30 vitesse d'au moins 100 s-' et on pourra ètre amené à
utiliser une aération bien supérieure à celle
correspondant à la DCO dans ce but d'agitation.
I1 est nécessaire d'ajouter du phosphore et de
l'azote, car les graisses n'en contiennent pas ou
35 insuffisamment pour maintenir l'activité biologique des
bactéries) contraire~nt à ce qui se passe dans des
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s
boues actfvées classiques où les quantités d'azote et de
phosphore présentes dans les eaux usées conviennent. Cet
ajout de phospàore et d'azote est déterminé pour
maintenir le rapport C/~T/P à au moins 100/5/1.
L'expérience a été effectuée en serai-continu) c'est-
~-dire qu'après la mise en route de l'installation
<acclimatation des boues activées d'environ 2 à 3
semaines)) les graisses ont alors eté introduites à des
intervalles de 2-3 jours avec enlèvement simultane apres
décantation du surnageant d'eau traitée en auantité
équivalente. Peadant l'expérience,. le pH a été maintenu
à une valeur neutre ou faiblement alcaline (pH de 9 à~
7,5). Des valeurs allant de ô,5 à 8,5 ne modifient que
faiblement l'activité des bactéries.
Parallèlement) des experiences pilotes ont été menées
avec utilisation de bacteries lyophilisees dans les
conditions d'aération préconisées par le fabricant) avec
deux. produits du commerce n'1 et n'2.
Les résultats obtenus sont réunis dans le Tableau II
suivant
Tableau II
Produit . Produit IItVBBTI08
1 2
. BatreeSortie Batre Sortie 8atre Sortie
g/ 1 ~ 34) 12, 39) 4 4) 8 39) 2,
3 3 4 89
2 5 1G d'limination 84,2 89,8 93,2
~8 . _ _ ____-
g/1 12,6 2,7 9,93 0,14 9,93 0,28
'
x d'limination ~ ?8,4 98,6 97,1
Irtatires solides
(g/1) 14.,0 5,9 16,1 2,45 18,1 0,85
Matires volatiles
(x) 87,3 89,4 88,5 84,3 88,0 83.6
Le temps de sejour moyen des graisses dans la cuve de
dégradation a été de l'ordre de 10 ,ours en régime
stwtionnezre. 0n constate qu'en utilisaat le procédé
selon l'invention, plus de 95x des graisses sont
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éliminées, avec une diminution concomittante de la DCO
et de la teneur en matiéres solides. Le surnageant d'eau
traitée peut étre envoye sait au traitement car les
boues activées Ctrait plein sur la figure 1) ou en tAte
d'installation Ctrait interrompu sur la figure 1).
Une quantité convenable des boues activées
acclimatées doit être enïevee périodiquement cour aurger
la cuve de dégradation. Une partie de ces houes activées
peut étre envoyée en tète d'installation, avant
dégrafssage, et le restant est envoye a un traitement
des eaux usées par boues activées.
Des essais ont montre nue la dégradation des graisses
Meut se faire en continu) une fois l'installation mise
en route, en veillant à établir un temps de .~é~our
suffisant dans la cuve de dégradatian et en prelevant un
mélange d'eau et de biomasse Cboues activées
acclimatées). Ce mélange peut .
étre envoyé en totalité à un traitement par boues
activées classique des eaux usées
étre renvoyé en totalite en téte de l'installation
étre décanté pour séparer de l'eau des boues activées
contenant encore une partie de graisses et déchets
graisseux) dont une partie est envoyée en ~ tete
d'installation) l'excédent étant envoyé au traitement
par boues activees des eaux usees
étre décanté comme précédemment, avec renvoi d'une
partie des boues~_activées décantées dans la cuve de
dégradation et .envoi de l'excédent au traitement des
boues activées des eaux usees.
I1 est alors possible de reàuire le temps de séjour
en ne réalisant qu'un traitement partiel des graisses.
En effet puisqu'une partie de la biomasse acclimatée aux
graisses est retirée de la cuve de dégradation et
envoyée dans le bassin de traitement par boues activées,
le traiteme~rrt des graisses se poursuit dans celles-ci.
Le temps de séjour dans la cuve peut alors étre réduit à
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moins de 10 j ours, aver_ une él imination d' environ ?5'~G
par exemple. Le mélange retire pouvant aussi étre envoya
en partie ou en totalise en téta d'installation) la
dégradation commença alors à .tee faire dés ~e
dégraissage.
I1 semble que les résultats inattendus obtenus par
utilisation des boues activees pour dégrader les
graisses) qui j usqu' a maintenant s' accumulaient sans
dégradation dans la biomasse) soient liés .~ la
combinaison des éléments suivants
- l'apport quasi exclusif de graisses aux bactéries
qui s'y acclimatent relativement rapidement c2 à 3
semaines)) alors que àans les conditions classiques de
traitement des eaux usees) les bacteries vivent sur les
autres composants et ae .s'attaquent pas aux graisses.
- une agitation importante qui divise et maintient en
suspension les micelles de graisses en donnant ainsi une
surface de contact beaucoup plus grande avec les
bactéries, dont an sait qu'elles entourent lesdites
micelles)
- le maintien du pH ~ une valeur sensiblement
constante ode préférence ? _à ?,5) alors que, dans les
essais avec des bactéries lyophilisées) on constate des
variations relativement importantes)
- l'about permanent d'azote et de phosphore pour un
rapport N/P d'au moins 5/1 en parties pour 100 parties
de carbone orgr~niqù~.
Le procédé a été àécrit pour une station d'épuration
des eaux usëes) mais peut bien entendu s'appliquer à la
dégradation de graisses recueillies d'autres manières
(vidange de dégraisseurs, abattoirs,...) par utilisation
initiale comme biomasse de boues activées provenant
d'une station d'épuration.
