EP1307410A1 - Composition bacterienne, procede et installation pour le pre-traitement des effluents charges en matieres grasses organiques - Google Patents

Composition bacterienne, procede et installation pour le pre-traitement des effluents charges en matieres grasses organiques

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EP1307410A1
EP1307410A1 EP01958200A EP01958200A EP1307410A1 EP 1307410 A1 EP1307410 A1 EP 1307410A1 EP 01958200 A EP01958200 A EP 01958200A EP 01958200 A EP01958200 A EP 01958200A EP 1307410 A1 EP1307410 A1 EP 1307410A1
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EP
European Patent Office
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effluents
homogenization
fat
treated
biological reactor
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Withdrawn
Application number
EP01958200A
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German (de)
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Jairo Falla
Daniel Morabito
Günter GRAF
Thierry Sensenbrenner
Astride Ritter
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AKAENO Sas
Original Assignee
At Environment
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • Y10S435/88—Serratia

Definitions

  • the present invention relates to the field of the treatment of effluents loaded with organic fats of animal or vegetable origin as they result from industrial processes and in particular those implemented in the food, agro-food field or in similar sectors.
  • the invention relates very particularly to the field of pretreatment of said effluents and relates to a bacterial composition, a method and an installation for the pretreatment of the abovementioned effluents.
  • Another solution consists in storing said fatty materials, possibly after concentration and / or specific packaging in an approved landfill for final treatment in a specialized center or an incineration unit.
  • the bacteria currently used do not retain, by multiplying, the properties which were initially conferred on them during their creation by genetic manipulation. It is therefore necessary to make frequent and costly supplies of new bacteria to maintain the effectiveness of the process.
  • the problem posed in the present invention therefore consists in overcoming the aforementioned drawbacks and in designing a bacterial composition, a process and an installation for the pretreatment of effluents loaded with fatty substances, more particularly effluents from the food sector or agro-food, constituting a more efficient solution (yield in terms of fat removed greater than 90%), inexpensive and more reliable over time, and making it possible to meet the most stringent regulatory requirements with regard to purified effluents discharged .
  • the subject of the present invention is a bacterial composition for degrading organic fats, characterized in that it mainly comprises the bacterial strain Klebsiella Oxytoca, and the use of a bacterial composition according to the present invention for treatment or pre-treatment of effluents loaded with organic fats, in particular effluents from the food or agrifood industry.
  • the present invention also relates to a process for the pre-treatment of effluents loaded with organic fats, in particular of effluents from the food or agrifood industry, characterized in that it consists in directly pre-treating said said effluents containing said fats leaving their place of production and in that it consists in carrying out the following steps:
  • the present invention also relates to an installation for the pre-treatment of effluents loaded with organic fats, in particular for the implementation of the method according to the present invention, characterized in that it is mainly constituted by at least a homogenization and / or conditioning tank, at least one biological reactor with a capacity adapted to the daily flow rate of effluents to be pre-treated and to the fat concentration thereof, said biological reactor being connected to the homogenization and conditioning tank (s) by a recirculation circuit, at least one device for controlled oxygen supply disposed in the biological reactor (s) and at least one evacuation of the pre-effluents treated, for example by overflow, outside said biological reactor or reactors.
  • FIG. 1 is a simplified block diagram of the method according to the invention
  • FIG. 2 is a simplified top view of an installation according to the present invention.
  • the bacterial composition for the degradation of organic fats is characterized in that it mainly comprises the bacterial strain Klebsiella Oxytoca. It has been unexpectedly and surprisingly found that the selected strain is particularly effective in degrading organic fats, in particular in degrading fats of animal or vegetable origin from the food or agrifood industry.
  • the bacterial composition according to the present invention is characterized in that it further comprises the bacterial strain Serratia Odorifera and / or Aéromonas Hydrophyla.
  • the specific association of these bacterial strains has proven to be particularly effective and economical for the degradation of the abovementioned fats.
  • the strains according to the invention thus make it possible to obtain excellent yields in terms of degraded fats.
  • the microorganism or microorganisms according to the invention are advantageously added in a solid lyophilized form to the culture medium contained in the fat treatment reactor.
  • the average bacterial quantity contained in the composition according to the present invention is of the order of 10 16 bacteria / g of solid material. During the seeding of microorganisms, an average amount of 2.10 15 bacteria / m 3 is necessary for good efficiency of said microorganisms.
  • the bacterial composition according to the present invention is characterized in that it is composed: from 60% to 90%, preferably about 80% by weight of bacteria of the Klebsiella Oxytoca strain, from 5% to 20%, preferably about 10% by weight of bacteria of the Serratia Odorifera strain, and from 5% to 20%, preferably about 10% by weight of bacteria of the Aéromonas Hydrophyla strain, the total of the three strains being equal to 100%.
  • the aforementioned bacterial strains initialize the degradation of fats by cutting the ester link between glycerol and the long chains of fatty acids because they contain lipases which make it possible to operate this enzymatic cut. It follows a degradation ( ⁇ - oxidation) of fatty acids from the free carboxylic function by decarbonation of an acyl group. This last step is also carried out by these strains.
  • the bacterial composition according to the present invention can be used for the treatment or the pretreatment of effluents loaded with organic fats, in particular of effluents from the food or agro-food industry.
  • FIG. 1 illustrates, schematically, the method of the present invention.
  • Said method is characterized in that it consists in directly pre-treating said effluents containing said fats at the outlet of their place of production and in that it consists in carrying out the following steps: - feeding a homogenization tank and / or conditioning 1 of effluents to be pre-treated, as and when they are produced and activating a recirculation circuit 2 between the latter and a biological reactor 3 so as to obtain in said biological reactor 3 a rate of dilution of the materials fat inversely proportional to the concentration of fat initially present in the effluents to be pre-treated and between 0.400 h "1 and 1.500 h " 1 for a concentration of fat contained in said effluents to be pre-treated entering the tank homogenization and / or packaging 1 of 1 g / 1, - degrade said fats in said biological reactor 3 using a compo bacterial sition according to the present invention, and - evacuate the pretreated effluents containing practically no more fat to a final treatment unit such as
  • the method according to the present invention makes it possible to work directly on the flow of effluents rich in fats, that is to say without prior physico-chemical separation. Of course, it is also possible to work on fats which have undergone prior physical treatment.
  • the degradation of fats by hydrolysis and oxidation is carried out thanks to the bacterial composition according to the present invention.
  • the latter is particularly effective when the intake of fatty effluents is carried out continuously. That is why, the biodegradation of greases takes place directly on the raw effluent by working on the flow.
  • the effectiveness of said composition depends on the dilution rate existing in the installation. This dilution rate corresponds to the ratio of the effluent flow rate to the volume of the biological reactor 3 and depends on the concentration of fat initially present in the effluents to be pretreated.
  • the method according to the present invention is characterized in that the dilution ratio obtained in the biological reactor 3 is inversely proportional to the concentration of fatty substances initially present in the effluents to be pre-treated and preferably between 0.528 h "1 and 1.056 h " 1 for a concentration of fat contained in said effluents to be pre-treated entering the homogenization and / or conditioning tank 1 of 1 g / 1.
  • the dilution rate being inversely proportional to the fat concentration initially present in the effluents to be pre-treated, it suffices to divide each of the limit values of the rate ranges indicated above (given for a fat concentration of 1 g / 1) by the appropriate factor to determine the ranges of dilution rates to be used for other fat concentrations.
  • the dilution rate will be between 0.800 h “1 and 3,000 h “ 1 , preferably between 1.056 h “1 and 2.112 h “ 1 while for a initial fat content of, for example 4 g / 1, said dilution rate will then be between 0.100 h “1 and 0.375 h “ 1 , preferably between 0.132 h “1 and 0.264 h “ 1 , etc.
  • the process in accordance with the present invention is characterized in that the concentration of fatty substances in the effluents to be pretreated entering the homogenization and / or conditioning tank 1 is less than 40 g / l, and preferably between 0.5 g / 1 and 10 g / 1.
  • a too low fat concentration is likely to harm the good development (growth) or the maintenance in life of the cultures of micro-organisms therefore to the chemical performances and the economic profitability of the process, as well as a too high concentration Fat can also inhibit bacterial growth.
  • correct degradation of the lipids that is to say with a yield of the order of 70 to 99%
  • the dilution rate of the fats initially present in the effluents to be pretreated must be between 0.400 h "1 and 1.500 h " 1 for a concentration of fats contained in said effluents to be pre-treated entering the homogenization and / or conditioning tank 1 of 1 g / liter. Outside this range of dilution rate values, it is possible that the activity of lipid degradation decreases significantly.
  • the effluents to be pre-treated can also be subjected to a prior screening operation 9 with a view to the separation of the solid materials possibly present in said effluents, this before the arrival of said effluents in the homogenization tank and / or conditioning 1.
  • This measure makes it possible to limit the size of the solid particles discharged into said homogenization and / or conditioning tank 1 by trapping, for example, the solid particles having sections greater than 1 cm 2 .
  • the homogenization and / or conditioning tank 1 is provided with an agitator or any other means of agitation usually used in these applications which allows good mixing and therefore good homogenization of the effluents (temperature, pH, fat concentration ).
  • the effluents advantageously arrive from above in said tank 1, which makes it possible to disperse the biomass well.
  • the effluents are pumped at a flow rate dependent on the aforementioned dilution rate and therefore on the fat concentration, towards the biological reactor 3.
  • the latter is equipped with a device for ventilation and a pump (not shown) for activating the recirculation circuit 2 existing between said biological reactor 3 and said homogenization and / or conditioning tank 1.
  • the arrival, in the homogenization and / or conditioning tank 1, of the recirculation waters discharged by the recirculation circuit 2 is carried out by a spraying device 4 by the top.
  • a spraying device 4 by the top.
  • the biological degradation mainly takes place in the biological reactor 3 thanks to an oxygen enrichment of the medium, for example thanks to an aeration or oxygenation device, preferably thanks to at least one device for controlled supply of oxygen 7.
  • the quantity of air to be blown into the biological reactor 3 must be large enough for the development of the biomass to be able to take place but must not cause a flotation of the fats in the said biological reactor 3.
  • the air intake is preferably done by a coarse bubbling.
  • the pretreated effluents pass by overflow and flow by gravity into a decanter 5 where the decantable particles sediment.
  • the evacuation of the pretreated effluents is done by means of a settling tank 5 on the upper part of which a floating pump 6 is provided for the elimination of supernatant and non-settling sludge.
  • the decanter 5 is preferably conical at the base and the outlet of the pretreated water is also carried out by overflow.
  • the average residence time of the effluents in the installation according to the invention is of the order of 24 hours.
  • the supernatant and non-settling sludge can be reinjected into, or upstream from the homogenization and / or conditioning tank 1, for example via the recycling circuit 8 shown diagrammatically in the figure 1.
  • the excess settling sludge is discharged.
  • the present invention also relates to an installation for the pretreatment of effluents loaded with organic fats, and intended in particular, but not limited to, for the implementation of the pretreatment method described above.
  • This installation is mainly constituted, as shown in Figure 2 of the accompanying drawings, by at least one homogenization and / or conditioning tank 1, at least one biological reactor 3 with a capacity adapted to the daily flow rate of effluents to be pretreated and to the fat concentration of the latter, said biological reactor 3 being connected to the homogenization and conditioning tank (s) 1 by a recirculation circuit 2, at least one controlled oxygen supply device 7 placed in the biological reactor (s) 3 and at least one discharge of the pretreated effluents, for example by overflow, outside said biological reactor (s) 3.
  • the recirculation circuit 2 has not been shown in the figure 2.
  • the biological reactor 3 advantageously has a conformation facilitating the extraction of residual sludge by the settling tank 5 and making it suitable for receiving at least one controlled oxygen supply device 7 which allows, by providing a supply of massive oxygen, maintain or accelerate the development and activity of biodegradation of bacteria in order to quickly reduce biological pollution to an acceptable level for the final treatment, for example in a treatment plant.
  • the biological reactor 3 can be placed inside a storage tank, including the controlled oxygen supply device 7, for example a fine bubble diffuser, and be provided with conventional means. injection of chemical and / or biological products promoting purification. It is also advantageously equipped with the usual means for analyzing and controlling the quality of the effluents before and / or after their treatment, in particular their degree of fat pollution and / or their oxygenation level.
  • These analysis means and the other technical devices are preferably grouped together in a technical center 10.
  • Said biological reactor 3 could, for example, consist of a reactor of the type of those manufactured by the applicant.
  • the residual sludge obtained after extraction of the liquid effluents comprises, on the one hand, decantable and little biodegradable suspended matter and, on the other hand, supernatant and non-decantable sludge which can be reinjected into or upstream of the tank. homogenization and / or packaging 1 by an appropriate recycling circuit 8.
  • the settling sludge can be purged, with a view to its storage or spreading.
  • the final sludge can also, depending on the quantities produced and the capacity of the decanter 5, remain stored in said decanter 5 for extraction and complete cleaning every 1 to 2 years, for example.
  • the effluents are subjected to sieving or screening 9, possibly associated with decantation, before their discharge into the homogenization and / or packaging tank 1.
  • necessary equipment known per se can complete the installation.
  • the installation according to the invention is assembled in an oval tank 11, preferably made of concrete and compartmentalized in three basins, which can be buried or semi-buried, the machinery being assembled in a technical center 10 placed at - above said oval tank.
  • the installation according to the invention may also comprise at least one control and management unit for the process implemented, for example of the programmable automatic controller type, which automatically controls the progress of the successive stages of treatment, by being associated with sensors and to suitable actuators.
  • at least one control and management unit for the process implemented for example of the programmable automatic controller type, which automatically controls the progress of the successive stages of treatment, by being associated with sensors and to suitable actuators.
  • the quantities of processed fats can be of the order of a tonne of fat per day, which corresponds to 35m 3 per day of discharges at around 5 g / 1 of fat.

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Abstract

La présente invention a pour objet une composition bactérienne, un procédé et une installation pour le pré-traitement des effluents chargés en matières grasses organiques d'origine animale ou végétale. La composition bactérienne comprend principalement la souche bactérienne Klebsiella Oxytoca. Le procédé selon l'invention consiste à alimenter une cuve d'homogénéisation et/ou de conditionnement (1) en effluents à pré-traiter, au fur et à mesure de leur production, à activer un circuit de recirculation (2) entre cette dernière et un réacteur biologique (3) pour obtenir un taux de dilution des matières grasses compris entre 0,400 h-1 et 1,500 h-1 pour une concentration initiale en matières grasses de 1 g/l, à dégrader lesdites matières grasses dans ledit réacteur biologique (3) à l'aide de ladite composition bactérienne et à évacuer les effluents pré-traités vers une unité de traitement final telle qu'une station d'épuration.

Description

Composition bactérienne, procédé et installation pour le pré-traitement des effluents chargés en matières grasses organiques
La présente invention concerne le domaine du traitement des effluents chargés en matières grasses organiques d'origine animale ou végétale tels qu'ils résultent de procédés industriels et notamment ceux mis en œuvre dans le domaine alimentaire, agro-alimentaire ou dans des secteurs similaires. L'invention concerne tout particulièrement le domaine du pré-traitement desdits effluents et a pour objet une composition bactérienne, un procédé et une installation pour le pré-traitement des effluents précités.
Le traitement des matières grasses ou lipides résiduaires produits dans l'industrie pose bon nombre de problèmes. En effet, suite aux problèmes sanitaires rencontrés dans le traitement des graisses animales (maladie dite de la « vache folle ») et aux nouvelles politiques suivies en matière d'environnement, les exigences liées aux traitements de ce type de déchets sont devenues de plus en plus contraignantes, autant sur le plan technique (mise aux normes des installations de traitement, amélioration des rendements...) que sur celui des coûts.
Par ailleurs, les capacités de traitement existantes, par exemple celles des stations d'épuration communales, sont souvent insuffisantes, en particulier lorsque les taux de graisses présents dans les effluents à traiter sont importants.
Pour tenter de résoudre les problèmes liés au traitement d'effluents gras produits en grandes quantités, différentes solutions ont déjà été envisagées et, pour certaines, mises en œuvre.
Ainsi, il a été notamment proposé d'épandre directement lesdits effluents sur de grandes surfaces de terres agricoles et de répartir de ce fait l'impact de leur déversement sur l'environnement, de manière à atteindre des taux de pollution surfacique acceptables.
Une autre solution consiste à stocker lesdites matières grasses, éventuellement après concentration et/ou conditionnement spécifique dans une décharge agréée en vue d'un traitement final dans un centre spécialisé ou une unité d'incinération.
Une autre voie suivie est celle de la transformation des graisses en composts. Toutefois, face à des quantités toujours croissantes d'effluents gras produits, ces solutions ne peuvent constituer des solutions satisfaisantes à moyen ou long terme, notamment du fait des renforcements des normes anti-pollution actuelles qui rendent ou rendront ces procédés non conformes et/ou économiquement non viables.
Il a, en outre, été proposé d'adapter les stations d'épuration traditionnelles en y incorporant des séparateurs de graisses (séparateur statique ou avec injection d'air) ou des techniques de saponification pour le traitement spécifique de ce type d'effluents. Toutefois, cette adaptation entraîne un surdimensionnement coûteux desdites stations pour pouvoir répondre aux quantités de polluants générées, sans pour autant permettre un contrôle fiable de l'évolution du taux de pollution, et donc de la qualité des effluents finaux rejetés, ce du fait notamment du fonctionnement continu de ces installations. Enfin, on connaît plusieurs procédés de traitement biologique des graisses dans lesquels les effluents à traiter sont mis en contact avec des bio-additifs spécifiques et/ou une biomasse épuratrice adaptée qui dégradent les matières grasses en les transformant en gaz et boues. Ces procédés peuvent être mis en œuvre par voie aérobie ou anaérobie. Cependant, les bactéries lactiques mises en jeu dans les procédés actuellement utilisés ne permettent pas une hydrolyse complète des acides gras à longues chaînes, ce qui entraîne une surcharge néfaste en matières organiques au niveau du bassin d'aération.
De plus, les bactéries actuellement utilisées ne conservent pas, en se multipliant, les propriétés qui leur ont été initialement conférées lors de leur création par manipulation génétique. Il est donc nécessaire d'effectuer des apports fréquents et coûteux en bactéries neuves pour conserver l'efficacité du procédé.
Le problème posé à la présente invention consiste, par conséquent, à pallier les inconvénients précités et à concevoir une composition bactérienne, un procédé et une installation pour le prétraitement d'effluents chargés en matières grasses, plus particulièrement d'effluents issus du domaine alimentaire ou agro-alimentaire, constituant une solution plus performante (rendement en termes de matières grasses éliminées supérieur à 90%), peu coûteuse et plus fiable dans le temps, et permettant de répondre aux exigences réglementaires les plus strictes en ce qui concerne les effluents épurés rejetés. A cet effet, la présente invention a pour objet une composition bactérienne pour la dégradation de matières grasses organiques, caractérisée en ce qu'elle comprend principalement la souche bactérienne Klebsiella Oxytoca, et l'utilisation d'une composition bactérienne selon la présente invention pour le traitement ou le pré-traitement d'effluents chargés en matières grasses organiques, notamment d'effluents issus de l'industrie alimentaire ou agro-alimentaire.
La présente invention a également pour objet un procédé de pré-traitement d'effluents chargés en matières grasses organiques, notamment d'effluents issus de l'industrie alimentaire ou agro-alimentaire, caractérisé en ce qu'il consiste à pré-traiter directement lesdits effluents contenant lesdites matières grasses à la sortie de leur lieu de production et en ce qu'il consiste à réaliser les étapes suivantes :
- alimenter une cuve d'homogénéisation et/ou de conditionnement en effluents à pré-traiter, au fur et à mesure de leur production et activer un circuit de recirculation entre cette dernière et un réacteur biologique de manière à obtenir dans ledit réacteur biologique un taux de dilution des matières grasses inversement proportionnel à la concentration en matières grasses initialement présentes dans les effluents à pré-traiter et compris entre 0,400 h"1 et 1,500 h"1 pour une concentration en matières grasses contenues dans lesdits effluents à pré-traiter entrant dans la cuve d'homogénéisation et/ou de conditionnement de 1 g/1, - dégrader lesdites matières grasses dans ledit réacteur biologique à l'aide d'une composition bactérienne selon la présente invention, et
- évacuer les effluents pré-traités ne contenant pratiquement plus de matières grasses vers une unité de traitement final telle qu'une station d'épuration.
Enfin, la présente invention a également pour objet une installation pour le pré-traitement d'effluents chargés en matières grasses organiques, notamment pour la mise en œuvre du procédé selon la présente invention, caractérisée en ce qu'elle est principalement constituée par au moins une cuve d'homogénéisation et/ou de conditionnement, au moins un réacteur biologique de contenance adaptée au débit journalier d'effluents à pré-traiter et à la concentration en matières grasses de ces derniers, ledit réacteur biologique étant relié au(x) cuve(s) d'homogénéisation et de conditionnement par un circuit de recirculation, au moins un dispositif d'apport contrôlé en oxygène disposé dans le ou les réacteurs biologiques et au moins une évacuation des effluents pré-traités, par exemple par surverse, en dehors dudit ou desdits réacteurs biologiques.
L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci- après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : la figure 1 est un schéma synoptique simplifié du procédé selon l'invention, et la figure 2 est une vue de dessus simplifiée d'une installation selon la présente invention.
Conformément à la présente invention, la composition bactérienne pour la dégradation de matières grasses organiques est caractérisée en ce qu'elle comprend principalement la souche bactérienne Klebsiella Oxytoca. Il a été trouvé de manière inattendue et surprenante que la souche sélectionnée est particulièrement efficace dans la dégradation de matières grasses organiques, en particulier dans la dégradation de matières grasses d'origine animale ou végétale issues de l'industrie alimentaire ou agro-alimentaire.
A titre d'exemples non limitatifs de matières grasses qui peuvent être traitées par les bactéries selon la présente invention on peut citer les graisses issues de charcuteries, boucheries, traiteurs, restaurants, de la restauration collective, des sociétés d'équarrissage, des abattoirs...
Selon un premier mode de réalisation, la composition bactérienne selon la présente invention est caractérisée en ce qu'elle comprend en outre la souche bactérienne Serratia Odorifera et/ou Aéromonas Hydrophyla. De manière surprenante et inattendue, l'association spécifique de ces souches bactériennes s'est avérée être particulièrement efficace et économique pour la dégradation des graisses précitées. Les souches selon l'invention permettent ainsi d'obtenir d'excellents rendements en termes de matières grasses dégradées. En pratique, le ou les micro-organismes selon l'invention sont avantageusement ajoutés sous une forme solide lyophilisée au milieu de culture contenu dans le réacteur de traitement des graisses. A titre indicatif, la quantité bactérienne moyenne contenue dans la composition selon la présente invention est de l'ordre de 1016 bactéries / g de matière solide. Lors de l'ensemencement des micro-organismes, une quantité moyenne de 2.1015 bactéries/m3 est nécessaire pour une bonne efficacité desdits micro-organismes.
Les conditions de croissance des souches Klebsiella Oxytoca, Serratia Odorifera et Aéromonas Hydrophyla ont également été étudiées. De manière inattendue et surprenante, il a été noté que les souches précitées se développent particulièrement bien dans des conditions aérobies, une large plage de températures comprises entre, de préférence, 15°C et 40°C, et pour une vaste gamme de pH englobant à la fois les milieux faiblement acides (pH •= 5) et faiblement basiques (pH = 9), ce qui permet une utilisation plus aisée et plus performante des cultures en question. La nature très robuste de ces bactéries permet également de garantir un bon développement et une longévité optimales, donc des performances élevées et stables dans le temps.
De manière préférée, la composition bactérienne selon la présente invention est caractérisée en ce qu'elle est composée : de 60 % à 90 %, de préférence environ 80 % en poids de bactéries de la souche Klebsiella Oxytoca, de 5 % à 20 %, de préférence environ 10 % en poids de bactéries de la souche Serratia Odorifera, et de 5 % à 20 %, de préférence environ 10 % en poids de bactéries de la souche Aéromonas Hydrophyla, le total des trois souches étant égal à 100 %.
De cette manière, on obtient un mélange de bactéries qui présente non seulement une très bonne efficacité en termes de dégradation des graisses (cf. tableau ci-après) mais également des avantages pratiques pour leur mise en œuvre, tels que par exemple des coûts réduits, une bonne longévité, des conditions faciles de culture, d'élimination, de recyclage, etc.
Les souches bactériennes précitées initialisent la dégradation des graisses en coupant la liaison ester entre le glycérol et les longues chaînes d'acides gras car elles comportent des lipases qui permettent d'opérer cette coupure enzymatique. Il s'ensuit une dégradation (β- oxydation) des acides gras à partir de la fonction carboxylique libre par décarbonatation d'un groupement acyle. Cette dernière étape est également réalisée par ces souches. Ainsi, la composition bactérienne selon la présente invention peut être utilisée pour le traitement ou le pré-traitement d'effluents chargés en matières grasses organiques, notamment d'effluents issus de l'industrie alimentaire ou agro-alimentaire. On se réfère à présent à la figure 1 qui illustre, de manière schématique, le procédé de la présente invention. Ledit procédé est caractérisé en ce qu'il consiste à pré-traiter directement lesdits effluents contenant lesdites matières grasses à la sortie de leur lieu de production et en ce qu'il consiste à réaliser les étapes suivantes : - alimenter une cuve d'homogénéisation et/ou de conditionnement 1 en effluents à pré-traiter, au fur et à mesure de leur production et activer un circuit de recirculation 2 entre cette dernière et un réacteur biologique 3 de manière à obtenir dans ledit réacteur biologique 3 un taux de dilution des matières grasses inversement proportionnel à la concentration en matières grasses initialement présentes dans les effluents à pré-traiter et compris entre 0,400 h"1 et 1,500 h"1 pour une concentration en matières grasses contenues dans lesdits effluents à pré-traiter entrant dans la cuve d'homogénéisation et/ou de conditionnement 1 de 1 g/1, - dégrader lesdites matières grasses dans ledit réacteur biologique 3 à l'aide d'une composition bactérienne selon la présente invention, et - évacuer les effluents pré-traités ne contenant pratiquement plus de matières grasses vers une unité de traitement final telle qu'une station d'épuration.
Le procédé selon la présente invention permet de travailler directement sur le flux des effluents riches en graisses, c'est-à-dire sans séparation physico-chimique préalable. Bien entendu, il est également possible de travailler sur des matières grasses qui ont subi un traitement physique préalable.
La dégradation des matières grasses par hydrolyse et oxydation est effectuée grâce à la composition bactérienne conforme à la présente invention. Cette dernière est particulièrement efficace lorsque l'apport en effluents gras est effectué de manière continue. C'est pourquoi, la biodégradation des graisses s'effectue directement sur l'effluent brut en travaillant sur le flux.
L'efficacité de ladite composition dépend du taux de dilution existant dans l'installation. Ce taux de dilution correspond au rapport du débit d'effluents sur le volume du réacteur biologique 3 et dépend de la concentration en graisses initialement présentes dans les effluents à prétraiter.
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le procédé selon la présente invention est caractérisé en ce que le taux de dilution obtenu dans le réacteur biologique 3 est inversement proportionnel à la concentration en matières grasses initialement présentes dans les effluents à pré-traiter et de préférence compris entre 0,528 h"1 et 1,056 h"1 pour une concentration en matières grasses contenues dans lesdits effluents à pré-traiter entrant dans la cuve d'homogénéisation et/ou de conditionnement 1 de 1 g/1.
Le taux de dilution étant inversement proportionnel à la concentration en matières grasses initialement présentes dans les effluents à pré-traiter, il suffit de diviser chacune des valeurs limites des plages de taux indiquées ci-dessus (données pour une concentration en graisses de 1 g/1) par le facteur adéquat pour déterminer les plages des taux de dilution à utiliser pour d'autres concentrations en matières grasses. Ainsi, pour une concentration initiale en matières grasses de 0,5 g/1 le taux de dilution sera compris entre 0,800 h"1 et 3,000 h"1, de préférence compris entre 1,056 h"1 et 2,112 h"1 alors que pour une teneur initiale en matières grasses de, par exemple 4 g/1, ledit taux de dilution sera alors compris entre 0,100 h"1 et 0,375 h"1, de préférence compris entre 0,132 h"1 et 0,264 h"1 , etc.
De manière avantageuse, le procédé conforme à la présente invention est caractérisé en ce que la concentration en matières grasses des effluents à pré-traiter entrant dans la cuve d'homogénéisation et/ou de conditionnement 1 est inférieure à 40 g/1, et de préférence comprise entre 0,5 g/1 et 10 g/1. En effet, une concentration en graisse trop faible est susceptible de nuire au bon développement (croissance) ou au maintien en vie des cultures de micro-organismes donc aux performances chimiques et à la rentabilité économique du procédé, de même qu'une trop forte concentration en graisses peut également inhiber la croissance bactérienne. Lors d'une alimentation discontinue en effluent gras à traiter, une dégradation correcte des lipides (c'est-à-dire avec un rendement de l'ordre de 70 à 99%) est généralement obtenue en 30 à 40 heures.
En mode continu, et comme précédemment indiqué, le taux de dilution des matières grasses initialement présentes dans les effluents à prétraiter doit être compris entre 0,400 h"1 et 1,500 h"1 pour une concentration en matières grasses contenues dans lesdits effluents à pré-traiter entrant dans la cuve d'homogénéisation et/ou de conditionnement 1 de 1 g/litre. En dehors de cette plage de valeurs du taux de dilution, il est possible que l'activité de dégradation des lipides diminue de manière significative.
Selon une variante, les effluents à pré-traiter peuvent également être soumis à une opération de dégrillage 9 préalable en vue de la séparation des matières solides éventuellement présentes dans lesdits effluents, ce avant l'arrivée desdits effluents dans la cuve d'homogénéisation et/ou de conditionnement 1. Cette mesure permet de limiter la taille des particules solides déversées dans ladite cuve d'homogénéisation et/ou de conditionnement 1 en piégeant, par exemple, les particules solides présentant des sections supérieures à 1 cm2.
La cuve d'homogénéisation et/ou de conditionnement 1 est munie d'un agitateur ou de tout autre moyen d'agitation habituellement employé dans ces applications qui permet un bon mélange et donc une bonne homogénéisation des effluents (température, pH, concentration en graisses...). Les effluents arrivent avantageusement par le haut dans ladite cuve 1, ce qui permet de bien disperser la biomasse. De ladite cuve d'homogénéisation et/ou de conditionnement 1, les effluents sont pompés suivant un débit dépendant du taux de dilution susvisé et donc de la concentration en graisses, vers le réacteur biologique 3. Ce dernier est équipé d'un dispositif d'aération et d'une pompe (non représentée) permettant d'activer le circuit de recirculation 2 existant entre ledit réacteur biologique 3 et ladite cuve d'homogénéisation et/ou de conditionnement 1.
Dans la variante particulièrement avantageuse représentée à la figure 2, l'arrivée, dans la cuve d'homogénéisation et/ou de conditionnement 1, des eaux de recirculation déversées par le circuit de recirculation 2 s'effectue par un dispositif d'aspersion 4 par le haut. De cette façon, on évite la formation potentielle d'une couche de graisse en surface de ladite cuve d'homogénéisation et/ou de conditionnement 1. La dégradation biologique a principalement lieu dans le réacteur biologique 3 grâce à un enrichissement en oxygène du milieu, par exemple grâce à un dispositif d'aération ou d'oxygénation, de préférence grâce à au moins un dispositif d'apport contrôlé en oxygène 7. En effet, la quantité d'air à insuffler dans le réacteur biologique 3 doit être suffisamment importante pour que le développement de la biomasse puisse se faire mais ne doit pas provoquer une flottation des graisses dans ledit réacteur biologique 3. L'arrivée d'air se fait de préférence par un bullage grossier. Du réacteur biologique 3, les effluents pré-traités passent par surverse et coulent par gravité dans un décanteur 5 où les particules décantables sédimentent. Selon un mode de réalisation préférentiel, l'évacuation des effluents pré-traités se fait par l'intermédiaire d'un décanteur 5 sur la partie supérieure duquel une pompe flottante 6 est prévue pour l'élimination des boues surnageantes et non décantables.
Le décanteur 5 est préférentiellement conique à la base et la sortie des eaux pré-traitées s'effectue également par surverse.
Le tableau suivant donne des exemples de résultats obtenus dans le cadre de la mise en œuvre du procédé pour des effluents provenant de différents secteurs industriels :
EB = Eau Brute, EPT = Eau Pré-Traitée, R = Rendement DCO = Demande Chimique en Oxygène DB05 = Demande Biochimique en Oxygène après 5 jours MESt = Matières en suspension totales
Le temps de séjour moyen des effluents dans l'installation selon l'invention est de l'ordre de 24 heures.
Pour encore augmenter le rendement du procédé, les boues surnageantes et non décantables peuvent être réinjectées dans, ou en amont de la cuve d'homogénéisation et/ou de conditionnement 1, par exemple par l'intermédiaire du circuit de recyclage 8 représenté schématiquement à la figure 1. Les boues décantables en excès sont évacuées.
La présente invention a également pour objet une installation pour le pré-traitement d'effluents chargés en matières grasses organiques, et destinée notamment, mais non limitativement, à la mise en œuvre du procédé de pré-traitement décrit ci-dessus. Cette installation est principalement constituée, comme le montre la figure 2 des dessins annexés, par au moins une cuve d'homogénéisation et/ou de conditionnement 1, au moins un réacteur biologique 3 de contenance adaptée au débit journalier d'effluents à prétraiter et à la concentration en matières grasses de ces derniers, ledit réacteur biologique 3 étant relié au(x) cuve(s) d'homogénéisation et de conditionnement 1 par un circuit de recirculation 2, au moins un dispositif d'apport contrôlé en oxygène 7 disposé dans le ou les réacteurs biologiques 3 et au moins une évacuation des effluents pré-traités, par exemple par surverse, en dehors dudit ou desdits réacteurs biologiques 3. Pour des raisons de clarté, le circuit de recirculation 2 n'a pas été représenté sur la figure 2.
Le réacteur biologique 3 présente avantageusement une conformation facilitant l'extraction des boues résiduelles par le décanteur 5 et le rendant apte à recevoir au moins un dispositif d'apport contrôlé en oxygène 7 qui permet, en fournissant un apport d'oxygène massif, d'entretenir ou d'accélérer le développement et l'activité de biodégradation des bactéries afin de ramener rapidement la pollution biologique à un niveau acceptable pour le traitement final, par exemple dans une station d'épuration. Le réacteur biologique 3 peut être disposé à l'intérieur d'un bassin de stockage, englobant le dispositif d'apport contrôlé en oxygène 7, par exemple un diffuseur à bulles fines, et être muni des moyens classiques d' injection de produits chimiques et/ou biologiques favorisant l'épuration. Il est en outre avantageusement équipé des moyens habituels d'analyse et de contrôle de la qualité des effluents avant et/ou après leur traitement, notamment de leur degré de pollution en graisses et/ou leur niveau d'oxygénation. Ces moyens d'analyse et les autres dispositifs techniques (pompes, générateurs, vannes, tableau de commande...) sont préférentiellement regroupés dans une centrale technique 10.
Ledit réacteur biologique 3 pourra, par exemple, consister en un réacteur du type de ceux fabriqués par la demanderesse. Les boues résiduelles obtenues après extraction des effluents liquides comportent, d'une part, des matières en suspension décantables et peu biodégradables et, d'autre part, des boues surnageantes et non décantables qui peuvent être réinjectées dans ou en amont de la cuve d'homogénéisation et/ou de conditionnement 1 par un circuit de recyclage 8 approprié. La purge des boues décantables peut être effectuée, en vue de leur stockage ou épandage. Les boues finales peuvent également, en fonction des quantités produites et de la contenance du décanteur 5, rester stockées dans ledit décanteur 5 pour une extraction et un nettoyage complet tous les 1 à 2 ans, par exemple. Afin d'éliminer les particules solides de grande taille et de limiter la quantité de matières à décanter, il peut être avantageusement prévu que les effluents soient soumis à un tamisage ou à un dégrillage 9, éventuellement associé à une décantation, avant leur déversement dans la cuve d'homogénéisation et/ou de conditionnement 1. Dans ce cas, des équipements nécessaires connus en soi peuvent compléter l'installation.
De manière avantageuse, l'installation selon l'invention est rassemblée dans une cuve ovale 11, de préférence, en béton et compartimentée en trois bassins, qui peut être enterrée ou semi-enterrée, la machinerie étant rassemblée dans une centrale technique 10 placée au- dessus de ladite cuve ovale.
L'installation selon l'invention pourra également comprendre au moins une unité de commande et de gestion du procédé mis en œuvre, par exemple du type automate programmable, qui contrôle automatiquement le déroulement des étapes successives de traitement, en étant associé à des capteurs et à des actionneurs adaptés.
Dans le cas des effluents issus de l'industrie alimentaire, par exemple, d'une unité de production moyenne de pâté en croûte, les quantités de matières grasses traitées peuvent être de Tordre d'une tonne de graisse par jour, ce qui correspond à 35m3 par jour de rejets à environ 5 g/1 de matières grasses.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.

Claims

RE V E N D I C A T I O N S
1. Composition bactérienne pour la dégradation de matières grasses organiques, caractérisée en ce qu'elle comprend principalement la souche bactérienne Klebsiella Oxytoca.
2. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre la souche bactérienne Serratia Odorifera et/ou
Aéromonas Hydrophyla.
3. Composition selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle est composée : de 60 % à 90 %, de préférence d'environ 80 % en poids de bactéries de la souche Klebsiella Oxytoca, de 5 % à 20 %, de préférence d'environ 10 % en poids de bactéries de la souche Serratia Odorifera, et de 5 % à 20 %, de préférence d'environ 10 % en poids de bactéries de la souche Aéromonas Hydrophyla, le total des trois souches étant égal à 100 %.
4. Utilisation d'une composition bactérienne selon Tune quelconque des revendications 1 à 3 pour le traitement ou le pré-traitement d'effluents chargés en matières grasses organiques, notamment d'effluents issus de l'industrie alimentaire ou agro-alimentaire.
5. Procédé de pré-traitement d'effluents chargés en matières grasses organiques, notamment d'effluents issus de l'industrie alimentaire ou agro-alimentaire, caractérisé en ce qu'il consiste à pré-traiter directement lesdits effluents contenant lesdites matières grasses à la sortie de leur lieu de production et en ce qu'il consiste à réaliser les étapes suivantes : - alimenter une cuve d'homogénéisation et/ou de conditionnement (1) en effluents à pré-traiter, au fur et à mesure de leur production et activer un circuit de recirculation (2) entre cette dernière et un réacteur biologique (3) de manière à obtenir dans ledit réacteur biologique (3) un taux de dilution des matières grasses inversement proportionnel à la concentration en matières grasses initialement présentes dans les effluents à pré-traiter et compris entre 0,400 h"1 et 1,500 h"1 pour une concentration en matières grasses contenues dans lesdits effluents à pré-traiter entrant dans la cuve d'homogénéisation et/ou de conditionnement (1) de 1 g/1,
- dégrader lesdites matières grasses dans ledit réacteur biologique (3) à l'aide d'une composition bactérienne selon Tune quelconque des revendications 1 à 3, et
- évacuer les effluents pré-traités ne contenant pratiquement plus de matières grasses vers une unité de traitement final telle qu'une station d'épuration.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le taux de dilution obtenu dans le réacteur biologique (3) est inversement proportionnel à la concentration en matières grasses initialement présentes dans les effluents à pré-traiter et de préférence compris entre 0,528 h"1 et 1,056 h"1 pour une concentration en matières grasses contenues dans lesdits effluents à pré-traiter entrant dans la cuve d'homogénéisation et/ou de conditionnement (1) de 1 g/1.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que la concentration en matières grasses des effluents à pré-traiter entrant dans la cuve d'homogénéisation et/ou de conditionnement (1) est inférieure à 40 g/1, et de préférence comprise entre 0,5 g/1 et 10 g/1.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que l'arrivée, dans la cuve d'homogénéisation et/ou de conditionnement (1), des eaux de recirculation déversées par le circuit de recirculation (2) s'effectue par un dispositif d'aspersion (4) par le haut. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que l'évacuation des effluents pré-traités se fait par l'intermédiaire d'un décanteur (5) sur la partie supérieure duquel une pompe flottante (6) est prévue pour l'élimination des boues surnageantes et non décantables. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que les boues surnageantes et non décantables sont réinjectées dans, ou en amont de la cuve d'homogénéisation et/ou de conditionnement (1).
11. Installation pour le pré-traitement d'effluents chargés en matières grasses organiques, notamment pour la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisée en ce qu'elle est principalement constituée par au moins une cuve d'homogénéisation et/ou de conditionnement (1), au moins un réacteur biologique (3) de contenance adaptée au débit journalier d'effluents à pré-traiter et à la concentration en matières grasses de ces derniers, ledit réacteur biologique (3) étant relié au(x) cuve(s) d'homogénéisation et de conditionnement (1) par un circuit de recirculation (2), au moins un dispositif d'apport contrôlé en oxygène (7) disposé dans le ou les réacteurs biologiques (3) et au moins une évacuation des effluents pré-traités, par exemple par surverse, en dehors dudit ou desdits réacteurs biologiques (3).
REVENDICATIONS MODIFIEES
[reçues par le Bureau international le 10 janvier 2002 (10.01.02); revendications 1-11 remplacées par les nouvelles revendications 1-11 (3 pages)]
1. Composition bactérienne pour la dégradation de matières grasses organiques, caractérisée en ce qu'elle comprend principalement la souche bactérienne Klebsiella Oxytoca et, en outre, la souche bactérienne Serratia Odorifera et/ou Aéromonas Hydrophyla. 2. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est composée : de 60 % à 90 %, de préférence d'environ 80 % en poids de bactéries de la souche Klebsiella Oxytoca, de 5 % à 20 %, de préférence d'environ 10 % en poids de bactéries de la souche Serratia Odorifera, et de 5 % à 20 %, de préférence d'environ 10 % en poids de bactéries de la souche Aéromonas Hydrophyla, le total des trois souches étant égal à 100 %.
3. Utilisation d'une composition bactérienne pour le traitement ou le pré-traitement d'effluents chargés en matières grasses organiques, notamment d'effluents issus de l'industrie alimentaire ou agro-alimentaire, caractérisée en ce que ladite composition bactérienne comprend principalement la souche bactérienne Klebsiella Oxytoca.
4. Utilisation d'une composition bactérienne selon la revendication 1 ou 2 pour le traitement ou le pré-traitement d'effluents chargés en matières grasses organiques, notamment d'effluents issus de l'industrie alimentaire ou agro-alimentaire.
5. Procédé de pré-traitement d'effluents chargés en matières grasses organiques, notamment d'effluents issus de l'industrie alimentaire ou agro-alimentaire, caractérisé en ce qu'il consiste à pré-traiter directement lesdits effluents contenant lesdites matières grasses à la sortie de leur lieu de production et en ce qu'il consiste à réaliser les étapes suivantes :
- alimenter une cuve d'homogénéisation et/ou de conditionnement (1) en effluents à pré-traiter, au fur et à mesure de leur production et activer un circuit de recirculation (2) entre cette dernière et un réacteur biologique (3) de manière à obtenir dans ledit réacteur biologique (3) un taux de dilution des matières grasses inversement proportionnel à la concentration en matières grasses initialement présentes dans les effluents à pré-traiter et compris entre 0,400 h'1 et 1,500 h'1 pour une concentration en matières grasses contenues dans lesdits effluents à pré-traiter entrant dans la cuve d'homogénéisation et/ou de conditionnement (1) de 1 g/1,
- dégrader lesdites matières grasses dans ledit réacteur biologique (3) à l'aide d'une composition bactérienne comprenant principalement la souche bactérienne Klebsiella
Oxytoca ou selon la revendication 1 ou 2, et - évacuer les effluents pré-traités ne contenant pratiquement plus de matières grasses vers une unité de traitement final telle qu'une station d'épuration. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le taux de dilution obtenu dans le réacteur biologique (3) est inversement proportionnel à la concentration en matières grasses initialement présentes dans les effluents à pré-traiter et de préférence compris entre 0,528 h"1 et 1,056 h"1 pour une concentration en matières grasses contenues dans lesdits effluents à pré-traiter entrant dans la cuve d'homogénéisation et/ou de conditionnement (1) de 1 g/1. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que la concentration en matières grasses des effluents à pré-traiter entrant dans la cuve d'homogénéisation et/ou de conditionnement (1) est inférieure à 40 g/1, et de préférence comprise entre 0,5 g/1 et 10 g/1. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que l'arrivée, dans la cuve d'homogénéisation et/ou de conditionnement (1), des eaux de recirculation déversées par le circuit de recirculation (2) s'effectue par un dispositif d'aspersion (4) par le haut.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que l'évacuation des effluents pré-traités se fait par l'intermédiaire d'un décanteur (5) sur la partie supérieure duquel une pompe flottante (6) est prévue pour l'élimination des boues surnageantes et non décantables.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que les boues surnageantes et non décantables sont réinjectées dans, ou en amont de la cuve d'homogénéisation et/ou de conditionnement (1).
11. Installation pour le pré-traitement d'effluents chargés en matières grasses organiques, notamment pour la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisée en ce qu'elle est principalement constituée par au moins une cuve d'homogénéisation et/ou de conditionnement (1), au moins un réacteur biologique (3) de contenance adaptée au débit journalier d'effluents à pré-traiter et à la concentration en matières grasses de ces derniers, ledit réacteur biologique (3) étant relié au(x) cuve(s) d'homogénéisation et de conditionnement (1) par un circuit de recirculation (2), au moins un dispositif d'apport contrôlé en oxygène (7) disposé dans le ou les réacteurs biologiques (3) et au moins une évacuation des effluents pré-traités, par exemple par surverse, en dehors dudit ou desdits réacteurs biologiques (3).
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