FR2470095A1

FR2470095A1 - Procede de traitement d'un courant d'eaux residuelles organiques avec production concomitante de gaz methane, dans un reacteur anaerobie

Info

Publication number: FR2470095A1
Application number: FR8024427A
Authority: FR
Inventors: George A Blay; Enrique R Witt
Original assignee: Celanese Corp
Current assignee: Celanese Corp
Priority date: 1979-11-19
Filing date: 1980-11-18
Publication date: 1981-05-29
Also published as: NL8006289A; CA1148282A; IT8026101A0; IT1134368B; BE886222A; DE3043160A1; JPS5678690A; GB2063239A; GB2063239B

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE POUR LE TRAITEMENT D'EAUX RESIDUELLES AVEC PRODUCTION DE METHANE, DANS UN REACTEUR ANAEROBIE COMPRENANT UN RECIPIENT CONTENANT UN LIT CONTREMELANGE DE BACTERIES METHANOGENES AGGLOMEREES DE FACON QU'IL SOIT SENSIBLEMENT RETENU DANS LE RECIPIENT TANDIS QUE LES EAUX RESIDUELLES REMONTENT. SELON L'INVENTION, ON MESURE CONTINUELLEMENT LE TAUX DE PRODUCTION DE METHANE ET ON FAIT CONTINUELLEMENT VARIER LE TAUX D'ALIMENTATION EN DCO POUR MAINTENIR UNE RELATION PREDETERMINEE ET DANS LE TEMPS ENTRE CES TAUX, CO CORRESPONDANT AU TAUX D'ALIMENTATION ETANT SUPERIEUR A CL CORRESPONDANT AU TAUX DE PRODUCTION DE METHANE. ON PREVOIT UN FILTRE 5, UN RECHAUFFEUR DE RECYCLAGE 26, UN RESERVOIR D'ALIMENTATION 7 AVEC POMPE 8, ET UN MICROCALCULATEUR 49. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AU TRAITEMENT DES EAUX INDUSTRIELLES.

Description

La présente invention se rapporte au fonctionnement d'un filtre anaérobie

de production de méthane de recycle du type décrit dans la demande de brevet germanique P274831.32, publiée en avril 1978 au nom de Witt et autrE Comme on le sait bien, l'action d'un filtre anaérobi produisant du méthane met en cause deux types de bactériE qui vivent de façon symbiotique. Les "formeurs d'acide" dégradent les grosses molécules à des molécules de 1-3 atomes de carbone (acide acétique, acide propionique, et autres), principalement acides; ils sont plus résistante

aux variations du pH,de la température et des concentra-

tions des aliments. Les "formeurs de méthane" consomment les acides et les petites molécules par dismutation; un carbone est totalement oxydé en C02 et un second carbc est réduit en méthane. Le gaz carbonique est partiellemer

soluble dans l'eau, et une partie du C02 reste en combi-

naison avec l'alcalinité présente tandis que le reste s'échappe dans la phase gazeuse. Le méthane est essentiel ment insoluble et est totalement expulsé dans la phase gazeuse. On a noté, dans la littérature, que les quantité relatives de gaz carbonique et de méthane dans les gaz émis ou échappés pouvaient varier pendant le procédé. Pai exemple, Jennett & Dennis dans "Anaerobic filter treatmer of pharmaceutical waste", Journal WPCF 47, 104-121 (1975) monhent (sur les figures 9 et 10) des teneurs en méthane de l'ordre de 60 à 85%; Young & McCarty dans "The Anaerobic Filter for Waste Treatment", Journal WPCF 4L1, R160-173 (1969) montrantdes teneurs en méthane de l'ordre de 70 à 80%. La teneur en méthane du gaz est en rapport avec la nature de l'alimentation; ainsi, le rapport théorique CH4:C02 dans les produits du procédé est de 1:3 pour l'acide formique, 1:1 pour l'acide acétique et

3:1 pour le méthanol.

Les opérations des filtres anaérobies sont souvent décrites en terme de "charge organique" (ci-après "CO") sur le filtre, c'est-à-dire le taux d'alimentation en DCO (demande chimique en oxygène) par volume unitaire du

filtre. Cela peut être exprimé en "kgDCO/m3/jour".

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Comme cela est révélé dans la demande de Witt et autres ci-dessus mentionnée, le filtre anaérobie de recyclage fonctionne à une charge (CO). qui est généralement supérieure à 3,2 (et de préférence d'au moins environ 8) kgDCO/m3/jour. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci

apparaîtront plus clairement au cours de la description

explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'un filtre anaérobie et de ses dispositifs de contrôle; - les figures 2, 3 et 4 sont des graphiquesmnntrant les valeurs de CO et CC et les valeurs du pH (obtenues

une fois par jour) pendant plusieurs séquences d'opération.

Les figures 2 et 3 se rapportent à l'exemple 1 (la figure 3est une continuation de la figure 2). La figure 4 se rapporte à l'exemple 4; - la figure 5 montre un ensemble de graphiques des changements des gaz d'évent (B), du pourcentage de méthane dans les gaz d'évent (C), de la production de

méthane (D) et de l'efficacité de méthane (E) sur une -

période de plusieurs heures, en réponse à un changement du taux d'alimentation (A); - la figure 6 est un graphique montrant les variations de CO et CC en réponse à des changements de température dans un filtre anaérobie contrôlé pour fonctionner à une efficacité de méthane de 85%; les figures 7, 7A, 8 et 9 sont des diagrammes des valeurs de CO et CC directement enregistrées à des intervalles de une heure alternés; les figures 7 et 7A couvrent une période de l'ordre de trois jours et demi

vers la fin de l'exemple 4 (la figure 7A est une continua-

tion de la-figure 7); les figures 8 et 9 sont pour des périodes de deux jours pendant les exemples 2 et 5t respectivement. Les figures 7 à 9 montrent des valeurs instantanées de CO, prises à des intervalles d'une heure <), et des valeurs moyennes mobiles de CC (pour l'heure précédente) également prises à des intervalles d'une heure, 20 minutes après les valeurs de CO. Par exemple, une valeur instantanée de CO est enregistrée à 8 heures; à 8h20, la valeur moyenne mobile de CC (moyenne sur la période de 7h20 à 8h20) est enregistrée; à 9 heures, une nouvelle valeur de CO instantanée est enregistrée; à 9h20 la valeur moyenne mobile de CC (moyenne entre 8h20 et 9h20) est enregistrée, et ainsi de suite, (sur les figures 7 à 9, (.) indique les valeurs moyennes mobiles de CC pour l'heure précédente) Sur les figures 7A et 9, on notera les légendes "repli" (R). Cela indique bien entendu que les valeurs sont passées audelà de la limite supérieure de l'échelle du diagramme etque les valeurs suivantes doivent être lues sur une nouvelle échelle, également représentée (il y a deux points enregistrés, placés entre 20h et 22h du premier jour sur la figure 7A, que les demandeurs ne comprennent pas car l'échelle s'appliquant à ces points n'est pas nette). Sur ces figures, la progression dans

le temps doit être lue de la droite à la gauche.

On a découvert que dans un filtre anaérobie de production de méthane de recyclage en fonctionnement, le taux de production de méthane était délicatement et rapidement sensible à des changements de conditions, même faibles. La figure 5 illustre certaines caractéristiques de la réponse, obtenues avec un filtre anaérobie de recyclage ayant unvobume des pores de 20 litres, fonctionnant à un taux de recyclage de 12 litres par heure. Le taux d'alimentation de ce filtre au début était de l'ordre de 0,28 1/h d'une alimentation contenant environ 25 g de DCO/1; cela correspond à une valeur de CO de l'ordre de 8,33 kgDCO/m3/jour, et un temps de retenue de l'ordre de 71,5 heures. Au début, l'efficacité de méthane était de l'ordre de 76/o et la concentration de DCO dans le mélange (d'alimentation fraiche et de courant recyclé)

amenée à la base du filtre était de l'ordre de 6,4 gDCO/l.

2470095 i Le taux d'alimentation fut alors fortement changé pour élever la valeur de CO à environ 9,94 kg DCO/m3/jour, cela força la concentration en DCO dans le mélange appliqué au filtre, à changer de sa valeur initiale de l'ordre de 6,4 g DCO/l pour une valeur de l'ordre de

6,5 g DCO/1 juste après changement du taux d'alimentation.

On peut voir sur la figure 5 que ce changement de concen-

tration, n'atteignant d'abord que moins de 2%, provoque un changement sensible et pratiquement immédiat du taux

de production de méthane.

On a trouvé qu'il était utile de considérer le taux de production de méthane en termesdu poids de DCO retiré sous forme de méthane par volume unitaire du filtre par jour (ci-après "CC" ou "charge cinétique", ce que l'on exprime, comme CO, en kg/DCO/m3/jour); un kilogramme de méthane a une valeur de DCO de 4 kg. Alors, CC, CO indique l'efficacité en méthane du filtre. Comme on peut le voir sur la figure 5, l'efficacité en méthane, ainsi calculée, chuta quand le changement fut effectué pour augmenta de nouveau; cela était d, au moins partiellement, au procédé de calcul parce que le changement avait pour résultat immédiat une nouvelle valeur de CO, de 20% supérieure (le dénominateur dans le calcul d'efficacité) tandis que l'augmentation immédiate et réelle de la concentration en DCO dans le courant combiné amené au

filtre était inférieure à 5%, comme on l'a noté ci-dessus.

Selon un aspect de l'invention, l'efficacité en méthane du filtre est surveillée continuellement et la

charge (CO) est changée (c'est-à-dire accrue) continuelle-

ment pour maintenir cette efficacité à un seuil considéra-

blement plus faible que celui que le filtre anaérobie

est capable d'atteindre sans cette augmentation de charge.

Sous une forme préférée, ces changements de charge sonteMctués endestenps sensiblement séparés de moins de 4 heures, et de préférence de moins de 2 heures, et par exemple séparés de 1/2, 1/4 ou 1/12 heure; les changements de CO, effectués si fréquemment, sont généralement chacun d'une faible grandeur (c'est-à-dire moins de 10%, mais 2470<

comme on peut le voir sur les figures 6 et 9, les change-

ments sont quelquefois tels que, dans un système o CO change une fois toutes les six minutes, la valeur de CO peut être à peu près doublée en une heure, en particulier si CO augmente à partir d'un niveau relativement bas comme 6,41).. En opérant de cette façon, on a pu augmenter la valeur de CO de filtres anaérobies à des niveaux inconnus précédemment, bien supérieurs à 32 kg DCO/m3/jour (par exemple jusqu'à environ 48 ou 64 kg DCO/m3/jour ou plus) On a également pu effectuer des augmentations très rapides des charges des filtres anaérobies qui fonctionnai à des charges comparativement faibles (comme 3,2 ou 4,8 kg DCO/m3/jour), permettant ainsi de diminuer de façon importante le temps nécessaire pour amener un filtre nouvellement installé (ou un filtre précédemment endommagé

ou perturbé) à une relativement haute capacité souhaitée.

En utilisant les nouveaux processus selon l'invention on a pu amener le filtre relativement rapidement à une condition précédemment inconnue, o le volume de la biomag dans le filtre occupe une partie majeure du volume des pc du filtre. Précédemment, les filtres connus n'avaient que des proportions mineures (en volume) de biomasse; par exemple, il est indiqué, dans la demande de Witt et autre: précédemment mentionnée que: "Dans le fonctionnement des filtres anaérobies, on a trouvé que la quantité de biomasse adhérant à la garniture, même après un long fonctionnement, était telle qu'elle n'occupait qu'une faible fraction du volume des pi du filtre, par exemple environ 20% au moins de ce volume ( pores(cette valeur étant mesurée en laissant le contenu du filtre se drainer vers l'extérieur et en mesurant le volume du liquide ainsi retiré), même s'il y a un recycla important de la biomasse vers le filtre. Tandis que les raisons de cela ne sont pas clairement comprises, on pens que les bactéries recyclées servent, partiellement, d'aliment pour les bactéries dans le filtre, On a égaleme trouvé, à l'inspection de filtre après un long fonctionne ment (c'est-à-dire de 6 mois ou plus), sous recyclage, qv 2470095t la biomasse fixée à la garniture du filtre était distribuée sur cette garniture sensiblement dans tout le filtre, et à l'oeil cette distribution semble être sensiblement uniforme du haut en bas. La biomasse est gélatineuse ou visqueuse..." Des lignes quelque peu semblables sont écrites par Lovan & Foree dans un article intitulé "The Anaerobic Filter for the Treatment of Brewery Press Liquor Waste" dans The Brewers DigestFévrier 1972, pages 66-73; des expériences y sont décrites, utilisant des filtres anaérobies de 1,829 m de haut, ayant un volume non garni de 33,4 litres et unalumedespores (tel que garni)de 15,2 litres; il y est indiqué que (à la page 72): "Au bout de 100 jours de fonctionnement, des solides

biologiques importants se sont accumulés sur une profon-

deur de l'ordre de 30,5 cm dans le filtre 1 et de l'ordre

de 61 cm dans le filtre 2".

Au contraire, avec les processus selon l'invention, on a fait fonctionner des filtres anaérobies de façon que, au drainage, la quantité de liquide libre (drainé) soit bien en dessous de 70% duvoume despores, comme 10, 20, 30 ou 50% duvolumesdespors,y compris des filtres ayant une teneur en biomasse si élevée que lors du drainage, on trouva que leuxsanneau de garniture (et même les conduits de recyclage) étaient presque totalement remplis d'une biomasse gélatineuse. On aurait pu s'attendre à ce que de tels filtres ne fonctionnent pas bien du fait d'une forte interférence avec l'écoulement du liquide à travers le filtre, provoquant une diminution de capacité, mais cela s'est révélé incorrect, car ces filtres fonctionnent très bien et avec peu de contre-pression, et peu ou pas

plus de décharge de biomasse et à des charges inhabituelle-

ment élevées. Ils ont de plus, une extrêmement bonne résistance aux perturbations nuisibles, pouvant mettre

des filtres anaérobies ordinaires hors de fonctionnement.

Les raisons n'en sont pas totalement comprises. On pense que les grands corps de biomasse peuvent être fortement perméables aux composés organiques dans l'eau et cela peut

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être dé à la présence d'une sécrétion du type en gel entourant des bactéries individuelles ou groupes (comme des couches) de bactéries laquelle sécrétion est perméable à ces composés organiques, donnant ainsi, d'une quelconque façon, aux bactéries à l'intérieur de ces corps de biomasse, accès à l'aliment représenté par ces composés. La façon dont le liquide se déplace dans ces filtres n'est pas clairement comprise. Il est possible qu'il s'écoule à travers un réseau de fissures et canaux. Un écoulement du liquide vers le haut est aidé par l'effet de percolation de l'émission relativement importante des bulles de gaz dans le filtre, et il semble qu'il y ait un degré élevé de mélange en retour dans le filtre. Ainsi, dans une expérience au traceur, o une petite goutte d'encre de Chine fut injectée dans le liquide s'écoulant (à un débit d'environ 240 ml/mn) dans la base d'un filtre cylindrique de recyclage (ayant un diamètre de 15,24 cm -un volume des pores de l'ordre de 20 1 et une hauteur de 1,219 m), l'effluent au sommet du filtr2 était sombre environ

10 minutes après l'injection (c'est-à-dire après un écoule-

ment total de quelques 2,4 litres) et très noir en observant 15 minutes après l'injection (écoulement total de quelques 3,6 litres). Le-débit de l'ordre de 240 ml par minute à travers le filtre (aire en coupe transversale de l'ordre de 180 cm2) correspondait à un débit moyen (à travers la section transversale entière) seulement de 1,33 cm/mn, mais l'encre atteignit le sommet à une allure supérieure à 12 cm/mn. Il est possible que, malgré le fait que la structure de la biomasse gélatineuse soit suffisamment forte pour relier les espaces d'anneaux de Pall de 2,54 -am de diamètre, et malgré les très basses pressions dans le filtre anaérobie, la biomasse puisse être rompue en plus petits agrégats pouvant s'écouler, sous l'influence des écoulements du liquide et du gaz pendant le fonctionnement de ces filtres ayant une forte

teneur en biomasse.

Un article de Bellegem et autres sur "le traitement anaérobie des eaux résiduelles de l'industrie de l'amidon de pomme de terre", dans l'édition de Décembre 1974 de TNO Projeit indique que: "Il est clair qu'avec un filtre anaérobie, l'objectif majeur consiste à atteindre une concentration de la biomasse qui est aussi élevée que possible parce que cela augmente

la stabilité, l'efficacité et la capacité du système".

En parlant de la très forte capacité pouvant être atteinte, ces auteurs indiquent que: "Dans nos expériences, il est apparut qu'une charge de l'ordre de 8 kg DCO/m3/jour pouvait être maintenue continuellement, mais que des charges supérieures pouvaient

conduire à une instabilité et un arrêt du procédé".

Cette CO de 8 kg DCO/m3/jour est bien inférieure au niveau de CO que l'on peut atteindre enutilisant la

présente invention.

Dans les grands corps de biomasse fixés à la garniture, il semble probable qu'il y ait un gradient de concentration des composants de la solution d'alimentation des parties externes de chaque corps de biomasse jusqu'à l'intérieur, Cela peut être comme le résultat d'une diffusion à travers une sécrétion gélatineuse qui est perméable à ces composants. Les parties externes de chaque corps peuvent être en contact avec le mélange relativement concentré de matériau recyclé et d'alimentation libre; quand la concentration dans ce mélange atteint un niveau inhibitoire ou toxique, les bactéries dans les parties externes peuvent être affectées de façon néfaste, du fait d'une exposition

à cette concentration tandis que les bactéries internes -

peuvent continuer à opérer plus ou moins commeprécédemment, parce que les concentrations auxquelles elles sont exposées sont considérablement plus faibles que celles dans les parties externes. Cela peut aider à expliquer la résistance

accrue des filtres aux perturbations.

L'augmentation rapide de la charge observée quand on emploie la présente invention peut être expliquée comme suit. La quantité 'd'aliment I pour les bactéries est maintenue à une haute concentration contrôlée, qui favorise la croissance de la population bactérienne, mais elle est toujours maintenue en dessous d'une concentration inhibitoire (la concentration qui provoque l'inhibition dépend du composé particulier; le méthanol ne devient pas inhibitoirejusqu'à ce que sa concentration soit relativement élevée; la concentration inhibitoire est plus faible pour l'acide acétique que pour le méthanol; pour l'acide acrylique elle est bien plus faible). La figure 2 (prise avec l'exemple 1) indique que, avec une concentration d'alimentation de 15 g DC0/1, la croissance était favorisée quand l'efficacité était établie à 87 ou 88% mais n'était pas favorisée pendant une période de 4 jours avec une efficacitéébie(EE)à 92%. A l'efficacité de 88%, avec cette alimentation, la concentration en DCO régnant dans la plus grande partie du filtre de recyclage peut être de l'ordre de 1,8 g DCO/1 (c'est-à-dire 12% de 15 g DC0/1), tandis qu'à l'efficacité de 92%, elle ne peut être que de l'ordre de 1,2 g DC0/l1 Avec une efficacité de 80%, comme cela est illustré sur la figure 3, la concentration en DCO dans le filtre peut même être supérieure (c'est-àdire de l'ordre de 3 g DCO/l pour l'alimentation de 15 g DC0/1 et de l'ordre de 5 g DCO/1 pour l'alimentation de 25 g DCO/1), mais n'était pas encore suffisammentélevée pour forcer cette alimentation (contenant du formaldehyde et de l'acide acrylique en quantitéssensibleà à avoir un effet inhibitoirasensible

sur l'action de la grande quantité de biomasse accumulée.

dans le filtre, comme on peut le voir par les résultats

indiqués sur la figure 3.

Les exemples ci-après sont donnés pour mieux illustrer

l'invention.

Dans les exemples 1 à 5 ci-après, le filtre anaérobie était un réservoir circulaire et cylindrique 5 résistant à la corrosion (figure 1)o Le réservoir avait 1,219 m de haut et 15,24 cm de diamètre, et était rempli d'anneaux en matière plastique agencés i façon statistique (anneaux en matière plastique Pall, de 2,54cm de diamètre et de 2,54 cm de haut). Cette garniture formait une aire

superficielle de 164 m2/m3 et un volume des pores de 90%.

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Les anneaux de garniture étaient en polypropylène d'une densité de l'ordre de 0,9j ils avaient donc tendance à flotter dans le liquide contenu dans le réservoir et à contacter la paroi supérieure de de dernier,et il y avait un espace libre et sans garniture au fond du réservoir; plus particulièrement, à environ 5,08 cm au-dessus du fond du réservoir 5, il y avait un écran horizontal; la

zone en dessous de l'écran ne contenait pas de garniture.

Le volume total du réservoir était de 22,2 1 sans garniture; garni, son volume des pores était de 20 1, Le résidu acide amené au filtre anaérobie provenait d'un réservoir d'alimentation 7 au moyen d'une pompe à déplacement positif 8 (ayant un moteur réglé en vitesse), par un tube 9, dans un courant d'effluent liquide recyclé, avec des solides bactériens, s'écoulant dans la boucle de recyclage 10 d'un récipient de dégagement ou de séparation 11, au sommet

du filtre et tiré par une-pompe de recyclage 12. L'ali-

mentation et le courant de recyclage combiné entraient au fond du réservoir, en dessous de l'écran horizontal, par une ouverture centrale de 15,9 mm de diamètre. Juste en amont du point d'entrée dans le réservoir se trouvait un clapet (non représenté), servant de sécurité pour empêcher le contenu du réservoir 5 d'être drainé vers

l'extérieur dans le cas d'une rupture d'un tube.

Le liquide et le gaz émergeaient du sommet du réservoir (par un tube central d'un diamètre de 15,9 mm) et s'técw3iEint vers le récipient de dégagement, o se trouvait un corps de liquide sensiblement au repos 14 dont la surface 16 était maintenue à un niveau sensiblement constant par la présence d'un joint de trop plein 17 du

type en siphon inversé dans une conduite de dégorgement 18.

Le mélange gaz-liquide à la sortie du réservoir 5 remontait par un tube 19 dont la sortie 21 était au-dessus de la surface 16 (par exemple 2,5 à 5 cm au-dessus). Ce mélange gaz-liquide contenait tout le matériau de la biomasse solide, principalement en condition en suspension finement dispersée, mais contenait également de plus grandes particules du matériau de la biomasse solide, lesquelles particules peuvent être attachées librement aux bulles de gaz. En s'écoulant hors du tube étroit 19 (tube circulaire de 15,9 mm de diamètre), ces bulles de gaz avaient tendance à être libérées de ces plus grandes particules (matière floculeuse de forme ronde ou sphéroldale ayant environ 1 à 5 mm de diamètre). Ces dernières se déposèrent alors dans le corps liquide 14 et furent retirées avec le liquide, du fond du récipient 11 et ramenées au réservoir 5 par la boucle de recyclage 10. Le dégorgement (effluent non recyclé) sortant par le joint 17, était souvent légèrement trouble parce qu'il contenait le matériau finement dispersé de la biomasse (par exemple de l'ordre de 50 à 500 mg VSS/l, habituellement de l'ordre de 200 à 300 mg/l en mesurant en filtrant la liqueur à travers une membrane de 0,45,i, retenant les organismes individuels). Le récipient de décantation 11 avait

une dimension telle que le temps moyen de résidence (c'est-

à-dire débit du liquide et du solide, provenant du tube 19, divisé par le volume du corps liquide 14) était bien en dessous de 0,2 heure, comme 6 minutes. (Ce temps de résidence était si court que les particules décantées ou déposées de la biomasse n'avaient sensiblement pas tendance à produire un gaz suffisant pour faire flotter de nombreuses d'entre elles, et ainsi les forcer à apparaître dans le dégorgement). Le gaz sortait par un

tube 24 au sommet du récipient 11.

Il y avait un réchauffeur 26 dans la boucle de recyclage 10, pour chauffer le matériau de recyclage à la

température optimale.

- Dans les exemples, le récipient 11 était de forme conique inversée contenant environ 20,32 cm de liquide et 7,62 cm d'espace de gaz libre audessus. Le niveau de la surface supérieure du liquide 16 était à environ 30,48cm au-dessus du sommet du réservoir 5. L'espace des pores au-dessus de la surface 16 était à la pression atmosphériqu

ou légèrement au-dessus.

Le taux volumétrique de l'alimentation par la pompe 8 (qui était du type à déplacement positif) était mesuré

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continuellement (au moyen d'un tachymètre émettant un signal électrique proportionnelà la vitesse de lapompe,

et par conséquent proportionnelà l'écoulement du liquide).

Les gaz d'évent sortant par le tube 24 passaient par un tamis traditionnel contre les entrainements 26' puis étaient analysés continuellement par passage dans un analyseur standard de méthane à infrarouge 27, puis par

un compteur-contrôleur d'humidité 28.

L'analyseur de méthane était un analyseur à infrarouge de Beckman (modèle 865) d'un type bien connu, utilisant un détecteur rempli de méthane. L'instrument était calibré régulièrement de façon que sa sortie électrique soit linéairement proportionnelle à la concentration en méthane

dans les gaz d'évent.

Le compteur-décompteur d'humidité 28 était pourvu d'un détecteur optique et d'un pignon à 250 dents étudié pour produire 250 impulsions électriques pour chaque

révolution d'un litre de l'appareil de mesure.

Les sorties du compteur-décompteur d'humidité et de l'analyseur de CH4 étaient combinées (par un instrument approprié) pour produire un signal électrique indiquant le taux de production de méthane (et ainsi la "charge cinétique" ou "CC"). Cela peut être exprimé comme nombre de kilogrammesde DCO sous forme de méthane par unité de temps par unité de volume du filtre (un kilogramme de

méthane a une valeur DCO de 4 kilogrammes).

Le signal de sortie pour le taux d'alimentation ou le débit de la pompe était combiné au niveau connu (ou régulièrement mesuré) de DCO de l'alimentation pour

produire un signal électrique indiquant le taux d'alimen-

tation de DCO et ainsi la valeur de CO.

Le moteur entraînant la pompe d'alimentation à déplacement positif 8 était commandé par un contrôleur

ayant une unité de traitement et de calcul ou microproces-

seur (que l'on décrira ci-après, afin de maintenir la valeur de CO à une relation prédéterminée avec la valeur

de CC.

On peut citer, comme autres appareils, des thermo-

couples pour détecter les températures (a) au centre géométrique du filtre et (b) dans le matériau recyclé, ainsi qu'un appareil de mesure du pH pour mesurer le pH du liquide recyclé juste en amont du point o l'alimentation fraîche y était introduite.

Exemple 1.

Le résidu acide utilisé dans cet exemple 1 était une solu-

tion dans l'eau contenant un mélange de ce qui suit: 375 parties d'acide acétique 37,5 parties de formaldéhyde parties d'acide formique 44 parties d'acide butyrique parties d'acide acrylique Au début de l'essai, les concentrations de ces ingrédients étaient telles que le niveau de DCO0 soit de 15 g par litre, les concentrations étaient donc comme suit: acide acétique 9,38 g/l 10 g DC0/l formaldéhyde à 100% 0994 g/l 1 g DC0/1 acide formique 2,88 g/l 1 g DCO/1 acide butyrique 1,10 g/l 2 g DC0/1 acide acrylique 0,75 g/l 1 g DC0/1 Ultérieurement dans l'essai, l'alimentation fut rendue plus concentrée (sans changer les rapports des ingrédients) afin que le niveau de DCO soit de 25 g/l; ainsi, les concentrations étaient les suivantes: acide acétique 15,63 g/l _ 16,67. g DCO/1 formaldéhyde à 100% 1,56 g/l - 1,67 g DCO/l acide formique 4,79 g/l. 1,67 g DC0/1 acide butyrique 1,8 g/l 5,333 g DC0/1 acide acrylique 1,25 g/1 1,67 g DCO/l De plus, pour 24 litres d'eau, le mélange alimentaire contenait 6,3 g d'urée, 2,2 g d'acide phosphorique à 85% (les concentrations étant telles que le rapport DCO:N:P soit de 1000:5:1), 24 ml d'une solution aqueuse contenant des sulfates ferreux et cobalteux (contenant 1 mg/l de chacun de Fe++ et Co++) et 24 ml d'une solution aqueuse de sulfate de sodium (concentration de S dans cette solution: 10 mg/l) et 8 g/l de Na HCO3. Ces mélanges étaient acides; leuv pH éatmit probablement au voisinage

de 4 à 5.

Au début de cet essai, le filtre avait déjà été mis en marche et avait fonctionné pendant environ deux mois et demi avec le même mélange alimentaire (niveau de DCO: 15 g/l) et le taux d'alimentation de résidus acides était tel que cela produise une charge (CO) de l'ordre de 8 kg DCO/m3/jour (en calculant sur la base du volume de 201

des pores dans le réservoir).

La progression de l'essai est représenté graphiquement

par les figures 2 et3.

Au début de l'essai, le contrôleur fut établi pour maintenir une différence sensiblement constante ("ni C") de l'ordre de 1,28 kg DCO/m3/jour, entre CO et CC. C'est-à-dire, quand CC + 1,28 > CO, le contrôleur augmenit le taux d'alimentation pour élever la valeur de COafin de maintenir la différence souhaitée; et inversement. Au début, le chiffre de 1,28 correspondait à uoeefficacité de l'ordre de 86% (c'est-àdire CC = 0,86) en se basant sur la valeur de CO CO au début. Sur une période de 16 jours, dans ces conditions, la valeur de CC atteignit presque 9,6 et l'efficacité atteignit presque 89%. Dans les quelques jours qui suivirent, la valeur de CC (et bien entendu de

CO) diminua légèrement.

Le contrôleur fut alors établi (au point A sur le

graphique) pour donner une valeur de t C de 1,92 kg/m5/jour.

Initialement, cela correspondait à une efficacité de 83%.

Comme on peut le voir par le graphique, quelques 11 jours après le changement, la valeur de CC avait accru à environ

14,4 et l'efficacité avait accru à 87%.

Le contrôleur fut alors réétabli pour donner une valeur de i C de 1,28 kg DCO/m3/jour (au point B sur le graphique) correspondant, à ce point, à une efficacité de 92%. Comme on peut le voir par le graphique, la valeur de CC resta sensiblement constante pendant la période de

4 jours qui-suivit.

Ensuite, le contrôleur fut réétabli pour donner une valeur de L C de 2,56 kg DCO/m3/jour ( au point C sur le graphique), correspondant, à ce point, à une efficacité de l'ordre de 86%. Cela eutpour résultat une augmentation

marquée de CC, à environ 16 kg/m3/jour, en quelques jours.

Au point D, le contrôleur fut réétabli pour donner une valeur i C de 1,44, augmentant l'efficacité à 92%, la valeur de CC restant sensiblement constante. Au point E, le contrôleur fut de nouveau réétabli pour donner une valeur de Z C de 2,4 kg DCO/m3/jour, correspondant à ce point, à une efficacité de l'ordre de 88%; en quelques jours, la valeur de CC était supérieure à 22,4 kg DCO/m3/jour,

et l'efficacité était de l'ordre de 90%.

Au point F (figure 3), le contrôleur fut établi pour donner une efficacité de l'ordre de 80%. C'est-à-dire que le rapport CC:C0 fut maintenu à environ 80% (permettant à C de varier en conséquence, c'est-à- dire CC C= -A:

0,80, ainsi, t C - 0,20. CO).

Au point G, l'alimentation fut rendue plus concentrée; en effet, l'alimentation fralche vers le filtre était la solution d'alimentation contenant 25 g DC0 par itre au lieu

de la solution précédemment employée de 15 g DCO/1. L'effi-

cacité fut maintenue à 80%. En un peu plus d'un mois après avoir adopté le schéma de contrôle d'efficacité à 80%9 la valeur de CC avait augmenté à presque 32 et la valeur de CO était supérieure à 38,4; ce sont des valeurs

jamais atteintes auparavant.

Pendant l'essai, la pompe de recyclage fut entraînée à une vitesse sensiblement constante pour fournir 12 litres par heure de matériau recyclés. Comme l'allure à laquelle l'alimentation fra che était amenée changea pendant cette période, le rapport de recyclage changea comme indiqué ci-après: Taux d'alimen- Rapport de tation ml/h recyclage Début en Février 480 25:1 Point A* 620 19,4:1 Point B* 889 13,5:1 Point C* 940 12,8:1 Point D* 967 12,4:1 Point E* 1030 11,7:1 Point F* 1329 9:1 Point G* 994,3 (plus riche) 12,1:1 fin* 1286 (plus riche) 9,3:1 Le débit moyen vers le haut (à travers toute la surface transversale de 180 cm2 du filtre) peut être facilement calculé à partir des taux d'alimentation et du taux de recyclage de 12 l/h; dans chaque cas, il n'était pas

bien supérieur à 1 cm/mn.

La figure 2 montre que quand t C est trop faible (ou quand l'efficacité établie est trop forte), il n'y a pas de croissance. Sur la figure 3, L C est au-dessus de ce niveau bas et donne une croissance sans précédent

jusqu'à une valeur de CO de 38,4 et de CC de presque 32.

Exemple 2.

On modifia alors l'essai décrit à l'exemple I en amenant une solution différente vers le même dispositif

contenant la même biomasse. Cette nouvelle solution d'ali-

mentation contenait l'effluent résiduel dilué dans l'eau d'une installation fabriquant de l'acroléine, de l'acide acrylique et des esters d'acrylatea De temps en temps, la concentration d'alimentation variait entre environ et 35 g DCO/l, en moyennesa concentration était de l'ordre de 30 g DCO/l, dont, grossièrement, 10 g DCO/l provenaient de l'acide acrylique et 8-10 g DCO/l de l'acide acétique, les autres composants étant de l'éthanol, de l'acétate d'éthyle, de l'acrylate d'éthyle, du diéthyléther (faible niveau), du butanol, de l'acétate de butyle, de l'acrylate de butyle secondaire, de l'acrylate de n-butyle et certains

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polymères bas d'acrylat-

Au cours de cet exemple, les efficacités furent établies à différents niveaux entre environ 65 et 75% et on atteignit des valeurs de CO bien supérieures à 32 kg DCO/m3/jour (comme 40) et des valeurs de CC telles que 28,8 (ou 30,4 ou

plus) kg DCO/m3/jour.

Pendant une période, le contrôleur servait à réduire la valeur de CO à environ 3,2. On trouvaque la solution d'alimentation utilisée pendant cette période contenait des quantités importantes d'un composant toxique (chloroaldéhyde} Le filtre fut alors rinçé avec de l'eau contenant 2 g/l de NaHCO3, puis une solution d'alimentation sensiblement dépourvue de ce composant toxique fut amenée au filtre à un taux fixe pour produire une valeur de CO de l'ordre de 11,84 sur une période de 5 jours, pendant laquelle la valeur de CC passa de 8,32 à 9,6 (montrant une augmentation graduelle de l'efficacité jusqu'à environ 80%). Alors, le débit fut placé sous le contrôle du contrôleur automatique, l'efficacité étant établie à 75%; la valeur de CC augmenta à plus de 16, et celle de OL à plus de 20,8, ,-en environ

16 heures, comme le montre la figure 8.

Dans le cours de cet exemple, la valeur de CC augmenta en une fois jusqu'à 38,4 et celle de CO à 56. Certaines difficultés mécaniquesse présentèrent alors (comme on le décrira ci-après), et au bout de quelques semaines de plus, on laissa le réservoir 5 se drainer par gravité, Seulement 1,8 litresde liquide sortirent du réservoir, même si son volume initial des pores était de 20 litres, On conserva les 1,8 litres de liqueur drainée (dans un récipient ouvert, exposé à l'air) pour une utilisation à l'exemple 3. Cette liqueur contenait une biomasse considérable en suspension. Un dépôt de la garniture du réservoir montra que les anneaux et les conduites de recyclage et autres parties de l'unité étaient presque totalement remplis de biomasse, Le poids total d'origine des anneaux de garniture était de l'ordre de 1,975 kg, tandis que le poids des anneaux déposés contenant la biomasse était de 16,57 kg, montrant que les anneaux contenaient 14,6 kg

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de la biomasse. Un séchage de la biomasse à 1150C, processus qui retire l'humidité "libre" ou extracellulaire entourant les cellules bactériennes, indique que cette eau "libre" constitue environ 89,5% de la biomasse adhérant aux anneaux. Le poids sec de la biomasse (séchée à 1150C) était de 1,533 kg; une calcination ( à 6000C) donna des cendres en une quantité de 23,1% du poids sec; l'analyse qualitative des cendres (par absorption automatique) montra la présence de fer et de quantités mineures de cuivre et

de zinc.

Les anneaux remplis de la biomasse flottaient quand ils étaient placés dans l'eau; leur densité totale était légèrement inférieure à celle de l'eau. La biomasse put être facilement retirée des anneaux, par exemple par

agitation dans l'eau.

Pour les difficultés mécaniques ci-dessus mentionnées, après augmentation de CC jusqu'à 38,4 et de CO à 56, un défaut mécanique força une conduite de drainage à se fendre, ainsi tout le liquide s'écoula du filtre. Le filtre fut rempli de nouveau et en quelques jours, il fonctionnait à une valeur de CC de 28,8 et de CO de 43,2 (l'efficacité fut établie à environ 66%). La valeur de CC commença ensuite à baisser, avec une diminution correspondante de C0, et en quelques semaines, la valeur de CC était de l'ordre de 19,2 et celle de CO de l'ordre de 28,8. Une

inspection montra qu'un évent du compteur-contrôleur d'humi-

dité s'était quelque peu bouché et que l'appareil transmettait les lectures de taux de formation de gaz considérablement plus faible que les taux réels; par suite,

le contrôleur avait abaissé en conséquence le taux d'ali-

mentation. A ce moment, le réservoir se draina, comme

on l'a décrit ci-dessus.

On notera que dans cet exemple, l'action du contrôleur protège le filtre des effets d'une forte-toxicité imprévue de l'alimentation, et permet, au filtre, de rester en une condition o il peut reprendre son fonctionnement et

atteindre des charges élevées rapidement avec une alimenta-

tion ne contenant pas le composant toxique à des niveaux dangereux.

Exemple 3.

Après l'essai de l'exemple 2, presque toute la biomasse fut retirée des anneaux, qui furent alors ramenés au réservoir 5. Le réservoir fut rempli des 1,8 litres de la liqueur drainée à l'exemple 2, ainsi que d'eau contenant, au total (pour tout le rechargement) 50 g de méthanol et g d'acétate de sodium, et le dispositif fonctionna à % de recyclage, sans alimentation fraîche jusqu'à ce

qu'une température de fonctionnement de 37 C soit atteinte.

Ensuite, l'alimentation fraîche se composa d'un mélange à 90:10 d'eau et de l'effluent dilué précédemment mentionné de 30 g DC0/l (utilisé à l'exemple 2), pendant deux jours; ensuite, un mélange semblable mais à 80:10 pendant un jour;

puis l'alimentation fraîche fut modifiée pour être unique-

ment composée de l'effluent dilué précédemment mentionné de 30 g DC0/l (contenant 8 g/l de NaHC03 ajouté). Le contrôleur fut établi pour donner une efficacité de l'ordre

de 70% en débutant à un taux initial d'alimentation corres-

pondant à une valeur de CO de l'ordre de 4 (exprim comme d'habitude en kg. DC0/m3/jour). En trois semaines, la valeur de CO avait atteint environ 46, 4 et celle de CC environ 32 DC0/m3/jour. L'efficacité fut alors établie à 75% pendant environ 5 jours, puis à 80% pendant 1 jour et à 85% pendant un autre jour. La valeur de CC était toujours à environ 32 kg DC0/m3/jour. L'efficacité fut alors établie à 90% et la valeur de CC descendait à environ 28,8. L'unité fut alors drainée; on obtint 12,9 litres de liqueur (en comparaison au volume total des pores de

20 litres en l'absence de biomasse).

Dans cet exemple, en partant d'une quantité relative-

ment faible de biomasse acclimatée au même type d'alimenta-

tion, l'utilisation du contrôleur provoque une augmentation rapide de la valeur de CC jusqu'à un niveau de l'ordre de 32, puis une augmentation rapide de l'efficacité tout

en maintenant cette valeur élevée de CC.

Exemple 4.

Après le drainage décrit à la fin de l'exemple 3,

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l'unité fut de nouveau remplie d'eau contenant 2 g/l de NaHCO3 et maintenue à 100% de recyclage (sans alimentation)

pendant une nuit pour atteindre une température de 37 C.

On comprendra que pendant la période (environ 1 heure) entre le drainage et le nouveau remplissage, la biomasse anaérobie dans l'unité fut exposée à l'air. L'alimentation fralche fut alors modifiée pour un-mélange aqueux contenant des charges de DCO égales de chacun de 4 composés organiques différents ayant 4 atomes de carbone: n-butanol, sec-butanol, nbutyraldéhyde et acide n-butyrique. Ce mélange fut dilué avec de l'eau selon la nécessité pour produire un courant d'alimentation ayant les concentrations (en g DCO/l)

indLquées ci-après. Par exemple, pour obtenir une concentra-

tion d'alimentation de 20 g DCO/l, le mélange contenait 1,93 g/il de nbutanol; 1,93 g/l de sec-butanol; 2,05 g/l de n-butyraldéhyde; 2,75 g/l d'acide n-butyrique, donnant g DCO/l de chaque composant. L'alimentation fraîche conte-

nait également 4 g/l de NaHCO3. La figure 4 montre graphi-

quement les résultats obtenus. On peut voir que la valeur de CC augmenta, en environ un mois, à plus de 51,2 tandis

que CO était de l'ordre de 64 kg DCO/m3/jour.

Jour concentration de l'ali- efficacité établie, mentation %

1 2,0 10

2 2,0 50

3 5,0 65

4 5 65

10 50

6, 7, 8

9 10 40

10 65

11 20 70

14 20 70

30 75

16 30 75

17 30 75

18 30 75

21 30 80

22 30 $0

23 30 80

24 30 80

30 80

28 30 80

29 30 80

30 80

31 30 80

30 80

36 30 80

37 30 80

NOTES: Au jour 15, une simple charge d'une certaine boue activée (d'un processus aérobL) fut ajoutée à l'alimentation,

pour produire une population supplémentaire de bactéries.

Les données de ce tableau et les valeurs de CO, CC et pH représentées sur les figures 2, 3 et 4 ne sont pas des valeurs moyennes ou des ajustements moyens pour les jours

en question. Ce sont des nombres pris une fois (habituelle-

ment à environ 8h du matin) pendant chaque jour; les chiffres pour CC sont des moyennes mobiles sur une heure comme

on l'expliquera ci-après.

Il y eut quelques contretemps pendant cette période.

Au jour 5, on découvrit que le compteur-contrôleur d'humidité avait fui et que l'information concernant le taux de production de gaz (et ainsi la valeur de CC) appliquée au contrôleur représentait moins de la valeur réelle. Aux jours 22 et 25, on trouva que l'horloge dans les instruments (que l'on décrira ci-après) n'avait pas fonctionné de façon appropriée, ainsi l'information concernant CC, appliquée au contrôleur était de nouveau plus faible que la valeur réelle; on peut voir l'effet de cela aux dépressions des courbes de CO et CC sur la figure 4 en 22-24. Aui jour 37, le filtre fonctionnait à unevaleur de CO de 62,4, l'efficacité établie étant de 80%; le réglage de l'efficacité fut élevé à environ 85%. Comme on peut le voir sur la figure 7 en "X", cela signifie que la valeur de CO a baissé à environ 59,2, provoquant à son tour une chute de CC, les valeurs de CO et CC continuant à diminuer. Au bout d'un jour de fonctionnement à l'efficacité établie de 85%, l'ajustement ou réglage d'efficacité fut rems à 80% et la valeur de CC (et de CO) augmenta très rapidement, et aurait pu atteindre des niveaux même supérieurs à ceux projetés (à partir des pentesides courbes de CO et de CC) si l'efficacité avait été laissée à 80% sans l'interruption de 1 jour à 85%. A ce moment, la conduite d'alimentation se boucha et la pompe d'alimentation força de l'air dans le filtre pendant quelques 11 heures; pendant cette période, le contrôleur automatique servit à réduire la valeur de CO à environ 20,8 en une heure, à environ 14,9

à l'heure suivante et éventuellement à environ 4,48.

Une fois le défaut réparé, le contrôleur automatique servit à augmenter les valeurs de CO et CL rapidement; en 12 heures, la valeur de CC avait atteint plus de 38,4 et celle de CO)49,6. La performance du filtre pendant cette période est représentée sur la figure 7A, Dans l'exemple 4 le filtre (contenant toujours une quantité relativement importante de biomasse ayant cependant été exposéeà l'air), fut soumis àune alimentation différente; l'utilisation du contrôleur lui permit d'atteindre une charge

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très élevée en un temps court.

Exemple 5.

On continua l'exemple 4 mais en abaissant le niveau en NaHCO 3 dans l'alimentation à 2 g/l (par rapport à 4 g/li à l'exemple 4). La valeur de CO au début était de 62,4 et c-elle de CC de l'ordre de 49,6. L'efficacité fut établie à 80% pendant un jour, puis à 81%,b pendant deux jours et ensuite à 83% pendant trois jours supplémentaires, et à la fin de cette période, la valeur de CO était de l'ordre de 62,4 et celle de CC supérieure à 52,8 même si le pH de l'écoulement du filtre et du courant de recyclage avait baissé de 7,1 à 6,4. Ensuite, la valeur de CC baissa et l'efficacité fut établie à 80%, et en deux semaines de plus, la valeur de CC était de l'ordre de 33-,6 et celle de CO de l'ordre de 41,6 tandis que le pH avait baissé à environ 6. Du fait de problèmesd'équipement, l'alimentation fut interrompue pendant environ trois jours et demi tandis que le recyclage continuait. Alors, le contrôleur automatique fut de nouveau activé pour contrôler le taux d'alimentation ou débit, en utilisant d'abord une efficacité de l'ordre de 50% pendant quelques heures puis une efficacité de 81%, ensuite 70%; comme le montre la figure 9, les valeurs de CC et CO augmentèrent rapidement et (au bout de 34 heures), atteignirent environ 33,6 et 46,4, respectivement, même

si le pH était toujours faible, de l'ordre de 6.

Exemple 6.

Le dégorgement du filtre des exemples 2 et 3 fut amené, sans plus ample traitement (à l'exception de ce qui est noté ci-après) à un second filtre anaérobie fonctionnant

sans contrôle (à l'exception de ce qui est noté ci-après).

* Ce second filtre avait la même dimension et Bamême forme que le premier.La concentration de l'alimentation vers le second filtre (sensiblement la même que la concentration du dégorgement du premier filtre) pendant cette période était comprise entre environ 1 g DCO/1 (au moment-o le premier filtre fonctionnait à un taux fixe d'alimentation, illustré sur la figure 8) et environ 7 g DCO/1 (c'est-à-dire au moment o la valeur de CO du premier filtre augmenta bien au-dessus de 48). Le taux d'alimentation volumétrique et la valeur de CO du second filtre dépendent bien entendu du taux d'alimentation et de CO du premier filtre; pendant cette période, le taux d'alimentation volumétrique du second filtre était compris entre environ 0,33 litre par heure et environ 1 litre par heure et la valeur de CO du second filtre était comprises entre environ 0,48 et environ

8,32 kg DCO/m'/jour.

L'enlèvement total (%) de DCO (en se basant sur une teneur en DCO dans l'alimentation du premier filtre) par suite du passage à travers les deux filtres était compris entre plus de 89%et plus de 98%, étant à environ 95% ou

plus pendant la plus grande partie du temps.

Dans cet exemple, les deux filtres étaient dans des salles différentes et le dégorgement du premier filtre fut recueilli chaque jour puis amené au second filtre au

jour suivant. Pendant cette attente d'un jour, le dégorge-

ment se refroidit;pour maintenir le second filtre à une température de l'ordre de 37WC, il fonctionnait avec recyclage, afin d'utiliser un réchauffeur de recyclage

(dont la position était telle qu'indiquée sur la figure 1).

(Dans une installation commerciale, le dégorgement chaud du premier filtre sera directement amené au fond du second filtre sans devoir réchauffer ou régler en température,

et sans devoir recycler; ainsi, le second filtre fonction-

nera dans des conditions d'écoulement bouché et pourra ttre de considérablement plus petite dimension que le premier). Pendant l'attente d'un jour, la surface du dégorgement recueilli fut exposée à l'atmosphère (avant 3o de l'amener au second filtre), avec pour résultat une perte de C02 et une augmentation du pH (à environ 8,3) par suite, la concentration en méthane dans le gaz produit par le second filtreétait relativement élevée, à proximité

de 90%.

Le contrôleur peut être un microprocesseur (micro-

calculateur-80-10 de Intel System), relié à des dispositifs numériques programmables d'entrée/sortie (deux interfaces périphériques programmables MOS 8255 à porte en silicium Intel) et une carte 'l&nalogique" d'entrée-sortie (dispositif analogique RTI-1200, interface en temps réel). Cette dernière carte reçoit les signaux analogiques des capteurs, les convertit en signaux numériques et les transmet à l'entrée du microprocesseur; elle reçoit également des signaux numériques de la sortie du microprocesseur et les convertit en signaux analogiques. Plus particulièrement, la carte d'entrée-sortie produit ce qui suit: 32 entrées analogiques asymétriques (ou 16 entrées symétriques), 2 sorties analogiques, 2 sorties d'attaque logique, 2 horloges en temps réel, 1000 octets de mémoire. Six des entrées analogiques sont utilisées. Les deux sorties analogiques sont utilisées pour attaquer un enregistreur et contrôler la pompe d'alimentation 8. Les attaques logiques sont utilisées pour l'alarme en cas de pH faible et de haute température, L'horloge est utilisée pour compter les temps d'un cycle (60 minutes), déclencher l'inscription des données toutes les 30 secondes et débuter les calculs et contrôler les changements toutes les six minutes. La mémoire à 1000 octets ou 1 K octet fait partie de la

mémoire de 5 K octet du contrôleur à base de microprocesseur.

Le microprocesseur est programmé de façon que la sortie de chaque capteur (le compteur-contrôleur d'humidité, l'analyseur de méthane et le tachymètre fixé au moteur de la

pompe d'alimentation 8, ainsi que d'autres décrits ci-

après) soit automatiquement reçue, ou inscrite, une fois toutes les 30 secondes, et de façon qu'une série de valeurs de chacune des variables (c'est-à-dire taux de production de gaz, teneur en méthane des gaz et taux d'alimentation, et autres) soit mémorisée dans le contrôleur. Le programme du microprocesseur est tel que toutes les six minutes, le contrôleur (a) calcule la moyenne de chacune de: es variables (pour les six minutes passées); (b) calcule la valeur de CC moyenne pour les six minutes passées (à partir de la valeur des taux de production de gaz et des teneurs en méthane); (c) calcule la valeur moyenne de CO pour les

six minutes passées (à partir des valeurs du taux d'alimen-

tation et de la valeur de la concentration de l'alimentation, cette dernière valeur ayant été introduite à la main dans le contrôleur par son clavier); (d) calcule la valeur moyenne de CC pour l'heure passée; (e) calcule la relation entre

les valeurs de c et d (c'est-à-dire le pourcentage d'effi-

cacité); (f) calcule la valeur de CO (et vitesse correspon- dante de la pompe d'alimentation) nécessaire pour maintenir la relation pré-établie entre les valeurs de c et d; et (g) applique un signal électrique au contrôle de vitesse du moteur de la pompe d'alimentation pour établir une

nouvelle valeur de CO.

L'utilisation d'une moyenne sur une heure de CC a pour but d'éviter ou de filtrer l'influence de variations à très court terme n'indiquant pas la valeur réelle de CC. Ainsi, des vibrations ou des secousses du filtre anaérobie peuvent provoquer une libération supplémentaire et momentanée de gaz; de même, occasionnellement, une partie du gaz formé dans le filtre peut s'accumuler dans une zone garnie localisée (formant une "poche" de gaz) et ensuite être subitement libérée. Des mesures individuelles effectuées pendant de telles périodes ne réfléchiront bien

entendu pas le taux réel de production-de gaz.

On comprendra que le terhie "moyenne" est utilisé ici dans son sens général, car il sera clair à ceux qui sont

compétents en la matière que l'on peut utiliser toute.

valeur. proportionnelle à la moyenne, tant que le même facteur de proportionnement est appliqué à l'autre variable importante ou incorporée dans les réponses. Par exemple, comme l'instrument inscrit 120 valeurs de la teneur en méthane et 120 valeurs du taux de production de gaz en une heure, le contrôleur peut utiliser (comme sa valeur de CC "moyenne" calculée pour effectuer l'opération e ci-dessus) la somme des 120 taux individuels de production de méthane (obtenus pendant l'heure précédente) ou l'équivalent de cette somme exprimée sous forme de CC, et le contrôleur pour comparer la somme à dix fois la somme de 12 valeurs individuelles de CO (obtenues pendant les six minutes précédentes)

Dans la description ci-dessus, la concentration de

l'alimentation est inscrite à la main dans le contrôleur, en se basant sur une analyse (par exemple quotidienne) du niveau en DCO dans l'alimentation. On comprendra qu'un meilleur contrôle peut être obtenu en effectuant plus fréquemment l'analyse de DCO d'alimentation et en inscrivant la valeur de DCO dans le contrôleur à des intervalles d'autant plus courts, et que cela peut être fait par un analyseur automatisé de DCO (ou analyseur commercialisé de DTO), en prenant des échantillons dans le réservoir

d'alimentation.

Parmi les autres signaux appliqués à certains intervalles au microprocesseur, il y a un signal indiquant la valeur du pH. Ce signal est de préférence produit par un appareil de mesure du pH (sonde du pH modèle P60L-2-1 de Great Lakes Instruments Iào.), ayant des électrodes en verre correspondantes. (Une électrodedeux utilisée comme référence et est submergée dans un tampon à pH 7). Son circuit électrique est tel qu'il donne une sortie nulle

quand la solution qui est examinée (en contact avec l'élec-

trode de verre qui n'est pas de référence) est à un pH de 7 et qu'il donne une sortie positive ou négative quand le pH est respectivement supérieur ou inférieur à 7. La cellule de pH est soumise, chaque heure, à un cycle de (a) rinçage avec de l'eau sous pression (comme 2,0684 bars) pendant environ 2 minutes pour détacher les solides mobiles et drainer les bulles de gaz despartiesayant été exposées au liquide contenant la biomasse qui est recyclé; (b) exposition pendant 38 minutes à une solution de nettoyage légèrement acide pour retirer les carbonates et qui contient undétergent (comme, Alconox) pour retirer les pllicules grasses ainsi qu'un bactéricide comme du peroxyde d'hydrogène pour tuer les organismes vivants pouvant être toujours présents en des points importants (la solution de nettoyage contenant du péroxyde d'hydrogène

contient de préférence un agent, tel que l'acide éthylène-

diaminetétracétique, pour complexer les métaux pouvant provoquer une décomposition du peroxyde d'hydrogène); (c) exposition pendant encore 2 minutes au rinçage à l'eau; et ensuite (d) exposition pendant 18 minutes au courant de recyclage. Ces expositions successives sont effectuées par un système de vannesV1, V2, V3, V4 et V5 (figure 1) comandéespar temporisateur 31. Pendant les 42 premières minutes du cycle, V3 est ouverte; pendant les 18 minutes suivantes (étape d ci-dessus), elle est fermée. Pendant les étapes de rinçage à l'eau (a et c ci-dessus), V5 est ouverte

et Vi, V2 sont dans une;position pour permettre l'écoule-

ment de l'alimentation en eau par la cellule du pH jusqu'au drainage 32. Au début de l'étape de nettoyage (b ci-dessus), V4 est ouverte et VI et V2 sont dans une position permettant l'écoulement du réservoir de nettoyage 33 par la cellule de pH (pH) jusqu'au drainage 32; alors, les vannes sont fermées et la cellule du pH reste remplie d'une solution tampon et stationnaire de nettoyage. La solution tampon contient NaOH et H3 P04 aux proportions telles que son pH soit de 6,2. Cela sert à aider à vérifier le calibrage de l'instrument parce que le pH mesuré par l'instrument est affiché à la façon habituelle en tout moment, et l'opérateur peut vérifier pour voir si le pH affiché est de 6,2 pendant l'étape b. Pendant les 18 dernières minutes (étape d), la cellule de pH nettoyée et rinçée est exposée à la solution de recyclage en circulation (enfermant V3 et en mettant VI et V2 à des positions permettant à la solution de s'écouler par VI, la cellule de pH et V2 et de retourner au point o elle rencontre la solution d'alimentation). L'agencement est tel que la sortie de l'appareil de mesure du pH ne soit inscrite (transmioeau contrôleur) que pendant la dernière partie de l'étape d; cela peut être fait par le temporisateur qui commande les vannes, en effet, le temporisateur peut fermer la connexionélectrique vers le contrôleur uniquement pendant les dix dernières minutes de l'étape d, la maintenant ouverte à tous les autres moments. Pendant ces dix minutes, le contrôleur peut inscrire le pH une fois toutes les 30 secondes,

comme cela est fait pour les signaux des autres capteurs.

Le pH indique l'équilibre entre les bactéries formant des acides et les bactéries consommant des acides (méthanogènes)

et peut être utilisé pour le contrôle en même temps que CC.

AinLi., le contrôleur est programmé pour commander une lumière (ou autre alarme) indiquant "pH faible" quand le pH baisse à fu seuil prédéterminé (disons pH de 6,8) et pour interrompre le moteur de la pompe d'alimentation quand le pH baisse à un seuil prédéterminé plus faible (disons pH de 6,2). Quand la pompe d'alimentation est ainsi arrêtée, la pompe de recyclage continue à fonctionner; on a trouvé que pendant cette période, les bactéries formant du. méthane consommaient graduellement les acides gras volatils en excès et produisaient du méthane (tandis que les bactéries formant les acides gras n9auront pas de nouvelle source d'alimentation pour créer de nouvelles alimentations en acides-ras volatilà, et que le pH montait. Le contrôleur est programmé pour avoir une bande morte (s'étendant, par exemple, du pH de 6,2 à 6,8); quand le pH a atteint une valeur au-dessus du seuil supérieur de cette bande morte, le contrôleur remet le moteur d'alimentation en marche pour alimenter à une allure déterminée par la valeur de CC du filtre au moment o le pH passe au-dessus du

seuil de la bande morte.

Une stratégie plus raffinée du contrôle du pH que l'on peut employer, consiste à maintenir le pH à un seuil optimal pour les bactéries méthanogènes. Cela peut consister à (1) pré-établir le contrôleur pour maintenir une valeur de CO tellequ'il y ait une alimentation en excès des acides gras volatils utilisés comme "aliment" par des bactéries méthanogènes, c'est-à-dire pré-établir l'efficacité à environ 80% et (2) pré-établir le contrôleur de façon que si le pH est au-dessus d'un minimum optimal, disons de l'ordre de pH de 7,05, le contrôleur fonctionne à la façon régulière, mais quand le pH tombe à ce minimum de 7, 05 (ou autrej ou plus bas, le contrôleur maintienne un rapport CO:CC plus faible (ou C plus faible). Par exemple, le contrôleur peut être programmé de façon que, quand le pH est de7,05 ou moins, l'efficacité pré- établie soit accrue de 1% (c'est-à-dire à 81% à partir de la valeur précédente de 805') poir chaque nouvelle mesure du pH qui est à ce

minimum de 7,05ou en dessous (comme, dans le schéma ci-

dessus décrit, la nouvelle mesure du pH est faite une fois par heure, l'efficacité sera accrue de 1% toutes les heures [c'est-à-dire à 81% la première heure, 82% la seconde, et ainsi de suite] tant que le pH est au minimum ou en dessous. On comprendra qu'une telle augmentation d'efficacité signifie que, pour une valeur donnée de CC} la valeur de C0 (c'est-à-dire le taux d'alimentation)sera

plus faible que précédemment'.

Un autre signal qui est inscrit dans le microprocesseur toutes les 30 secondes est le signal indiquant la température à l'intérieur du filtre. Le contrôleur est programmé pour commander une lampe (ou autre alarme) indiquant "haute

température" quand la température atteint 420C, afin d'em-

pêcher une détérioration des bactéries méthanogènes. Le réchauffeur dans la boucle de recyclage est contrôlé (par

exemple à la main, mais de préférence par voie thermosta-

tique) en réponse à la température dans le filtre, pour maintenir l'intérieur de celui-ci à une température optimale; un second contrôle thermostatique du réchauffeur, basé sur la température du courant quittant le réchauffeur, empêche la température du courant de recyclage de dépasser 420C afin d'empêcher une dégradation des bactéries dans

ce courant. Une technique de chauffage tout à fait préféra-

ble consiste à faire passer un fluide échangeur de chaleur (comme la vapeur de traitement) dans des serpentins

de réchauffage dans le filtre lui-même.

Comme le montre la figure 6, on a trouvé que le taux de production de méthane était assez sensible à des changements de la température. Le réchauffeur a été arrêté au temps A, et la température dans le filtre a pu baisser (à partir de la valeur précédente de 370C) jusqu'à la température ambiante. Alors, au temps B, le réchauffeur fut de nouveau mis en fonctionnement. Au temps C, le

processus d'arrêter le réchauffeur fut de nouveau répété.

Pendant tout-ce moment, le contrôleur fut établi pour donner un taux d'alimentation tel que l'efficacité soit de 85%, Le compteur-contrôleur d'humidité, mesurant le taux volumétrique de production de gaz est sensible à des changements de température. Dans un agencement, cet appareil était situé en un emplacement o la température était maintenue dans une gamme étroite; il était au sommet de l'analyseur de méthane à infrarouge, rayonnant de la chaleur

de son réchauffeur interne. Dans cet agencement, la tempéra-

ture du compteur-contrôleur d'humidité baissa typiquement d'une température diurne de 290C à une température nocturne de l'ordre de 260C. Quand cela se produisit, l'appareil de mesure indiqua (tout à fait pour le même débit massique d'écoulement de gaz à la même teneur en m:nthane) qu'Ilyavait eu une chute de l'ordre de 1% du taux volumétrique; le contrôleur fit par conséquent chuter la valeur de CO (taux d'alimentation) d'environ le même pourcentage. Dans les exemples décrits ici, des variations de la température entre le jour et la nuit de cette grandeur se sont produites et ont par conséquent ralenti le taux d'augmentation de CO; en effet, on peut s'attendre à ce

qu'en maintenant plus constante la température du compteur-

contrôleur d'humidité, la capacité du filtre anaérobie puLsse être élevée encore plus rapidement que ce qui est

indiqué dans ces exemples. De préférence, le compteur-

contrôleur est maintenu à une température sensiblement constante, ou bien le système est construit pour compenser des variations de la température du compteur-contrôleur d'humidité (par exemple en détectant la température de ce compteur, en inscrivant cette valeur dans le contrôleur toutes les 30 secondes et en programmant le calculateur pour utiliser ce signal de température et pour multiplier le signal de taux volumétrique par le facteur approprié de température en se basant sur les lois des gaz parfaits), oubien l'on peut employer un compteur-contrôleur d'humidité

équipé d'un compensateur approprié de température.

On comprendra que, dans le fonctionnement du.système de contrôle, la transmission et la manipulation des données et des signaux de contrôle ou de commande, ne doivent pas être effectuées totalement électriquement. Par exemple, de l'air comprimé ou autre système analogique (ou numérique) peut être utilisé au moins pour une partie du système de

contrôle ou de commande.

Un autre aspect de l'invention concerne l'utilisation du système cidessus décrit pour maintenir un filtre anaérobie à une valeur de CO sensiblement constanteet à une efficacité très élevée. Dans ce cas, quand la valeur souhaitée de CO a été atteinte (par exemple une valeur de CO de 12,8 kg DC0/m3/jour, atteinte en fonctionnant à une efficacité, disons, de l'ordre de 8096), le contrôleur est programmé afin de maintenir la valeur de CO à pas plus de 12,8 et de diminuer cette valeur de CO en dessous de 12,8 uniquement quand la valeur de CC baisse en dessous d'une certaine valeur pré-établie. Cette valeur pré-établie peut, par exemple, être:(a) une certaine valeur fixe de CC (comme 10,24, représentant une efficacité de 805%) ou (b) un certain pourcentage de la valeur la plus élevée

de CC pouvant être atteinte pendant la même période parti-

culière de CO constant (comme 90%6 de cette valeur la plus élevée de CC). Cette action de contrôle a pour résultat final une augmentation de l'efficacité du système à un seuil qui peut être bien au-dessus de l'efficacité établie. Uniquement quand la valeur de CC tombe en dessous de la valeur pré-établie, le programme normal reprend la

commande, abaissant CO pour suivre la valeur de CC.

Dans certaines situations, par exemple quand la proportion (dans l'alimentation) des composés inertes (comme le pentaérythritol) augmente et que la valeur de CO est calculée sur la base des mesures de DCO au total o30 dans l'alimentation, l'efficacité peut sembler baisser (même si la biomasse anaérobie n'est pas affectée de façon néfaste) et le schéma de contrôle provoquera alors un abaissement inutilede CO. Pour surmonter cela, le schéma de contrôle peut comporter un moyen pour mesurer le taux

de diminution de CC et peut être programmé (par exemple -

en utilisant un calculateur général) afin que CO ne diminue pas en dessous d'une limite inférieure.prédéterminée à moins que le taux mesuré de diminution de CC soit relativement

24700 95

élevé, indiquant ainsi une biomasse affectée de façon néfaste. Comme on l'a précédemment indiqué, la présente invention est utile pour atteindre une augmentation rapide de la charge d'un nouveau filtre. A l'exemple 1 de la demande de Witt et autres précédemment mentionnée, est décrit le processus de mise en marche o un mélange de mise en marche contenant des composés relativement toxiques et non inihibitoires (du méthanol, de l'acide acétique, et de l'acide formique) est employé. Le méthanol aqueux seul ou en mélange avec de l'acide acétique peut également

être employé comme alimentation de mise en marche. L'alimen-

tation de mise en marche est de préférence amenée jusqu'à ce que la valeur de CC ait atteint au moins environ 1,6 kg DCO/m3/jour ou plus (comme 3,2) et que l'efficacité de méthane soit de l'ordre de 50% (comme 60 ou 70%). A ce point, la population bactérienne peut être suffisamment importante et suffisamment variée pour augmenter rapidement en utilisant une commande automatique, Pendant la période initiale sous ce contrôle, plusieurs stratégies peuvent être utilisées. Dans une stratégie, on emploie le contrôleur, toujours avec l'alimentation de mise en marche, pour élever la capacité à un seuil souhaité (par exemple à une valeur de CO de 12,8) et ensuite, l'alimentation de mise en marche est graduellement remplacée par l'effluent qui doit être traité dans le filtre (par exemple, le premier jour on utilise un mélange de 95% d'alimentation de mise en marche et de 5% d'alimentation régulière, le jour suivant un mélange à 90-10, et ainsi de suite). Dans une autre stratégie, le remplacement graduel de l'alimentation de mise en marche par l'alimentation régulière commence au début de la période inîtiale ci- dessus mentionnée, c'est-à-dire à peu près en même temps que le filtre est mis sous la technique de

contrôle ou de commande.

Quand le filtre fonctionne bien dans des conditions anaérobies, le potentiel Redox du liquide dans le filtre (en mesurant sur le liquide qui est recyclé) est généralement plus négatif que -400 mV, par exemple de l'ordre de -430 ou -460 mV. Le potentiel Redox peut être mesuré au moyen d'une sonde Redox standard placée en série avec la sonde du pH

entre les vannes Vl et V2.

Les figures 7, 7A, 8 et 9indiquent que, en tout moment donné, le filtre semble avoir un niveau d'efficacité nat2zeuII (qui dépend, on le suppose des types et des quantités de bactéries dans le filtre par rapport au type et à la concentration de DCO et des matériaux éventuellement toxiques ou inhibitoires dans les courants d'alimentation et de recyclage, à ce moment). Ainsi, sur la figure 8, le niveau de CC pendant la période o la valeur de CO estmaintenue constante était tel. que cela in jquat une efficacité naturelle

de l'ordre de 80%. L'alimentation en plus de DCO (c'est-à-

dire valeur de CO supérieure) que ce qui peut être consommé à cette efficacité naturelle semble stimuler la croissance de la population méthanogène et également la production

de plus en plus de méthane (voir figure 8, par exemple).

Cependant, quand le taux d'alimentation (Ca) est établi pour donner une efficacité supérieure à l'efficacité naturelle, la production de méthane baisse, comme on peut le voir sur la figure 7; probablement, la population méthanogène existante n'a pas'alors suffisamment "d'aliment"

pour continuer à former du méthane au taux précédent.

Cette réduction du taux d'alimentation (Ca) ne semble pas cependant nuire àla population méthanogène; on peut, par exemple, voir l'effet sur les figures 7 et 7A o la diminution d'efficacité de 85% à 80% (cette dernière étant légèrement en dessous de l'efficacité naturelle à ce moment) a forcé la valeur de CC à augmenter rapidement, et on peut également voir la figure 4 o l'effet du taux diminué d'alimentation régnant aux jours 22 et 23 était surmonté

à un point important dans les quelques jours suivants.

Une autre stratégie (non représentée) qui peut être suivie quand on souhaite augmenter CC et CO rapidement tout en arrivant à une efficacité relativement élevée, consiste à programmer le contrôleur pour calculer continuellement

l'efficacité naturelle et élever continuellement l'effica-

cité établie prédéterminée presque à ce niveau naturel (c'est-à-dire à un niveau qui représente une quantité prédéterminée en dessous du niveau naturel, comme à 1% ou

2% ou 10% ou 20% en dessous du niveau naturel).

Un autre aspect db l'invention se rapporte à l'utilisa-

tion d'un second filtre anaérobie recevant directement la sortie du premier filtre de recyclage, de préférence sans exposition sensible intermédiaire à l'atmosphère (ou à d'autres conditions aérobies). Ce second filtre peut

fonctionner sans recyclage (ou avec très peu de recyclage).

Il peut fonctionner sans commande séparée de son taux d'alimentation (c'est-à-dire du taux auquel la sortie du premier filtre lui est amenée), Il peut fonctionner sans réchauffeur (ou avec très peu d'entrée de chaleur), car le recyclage du liquide dans le premier filtre (et ainsi, également, la sortie du premier filtre) a déjà été chauffé à peu près à la température optimale pour une activité méthanogène de la biomasse. Il reçoit une alimentation à une concentration considérablement plus faible (mesurée en g DCO/l) que lValimentation amenée au premier filtre,

et il effectue une autre diminution importante de concentra-

tion, mtme-si sa dimension est considérablement plus faible (par exemple moins de la moitié du volume) que celle du premier filtres On a trouvé que, quand l'alimentation au premier filtre contient des composés organiques relativement inertes (qui passent sensiblement sans dégradation à travers le premier filtre), le second filtre développait une capacité accrue pour dégrader ces composés "inertes". Par exemple dans un essai o l'alimentation vers le premier filtre était un mélange de 16 g DCO/l d'une matière dégradable (un mélange de 4 g DCO/l d'acide acétique, de 4 g DCO/1 de formaldéhyde, de 4 g DCO/l de méthanol et de 4 g DCO/l

de butanol) et de 4,9 g DCO/1 d'une gomme guar hydroxypro-

pylée relativement inerte (gomme guar chimiquement modifiée de façon qu'il y ait 0,53 groupe hydroxypropyléther par unité de monosaccharide de la gomme), et le premier filtre

fonctionnait (sans les commandes sensibles au méthane ci-

dessus mentionné) dans des conditions telles qu'il y eut un enlèvement presque complet de la matière dégradable dans le premier filtre (qui avait 1,219 m de haut et 30,48 cm de diamètre), l'addition d'un second filtre bien plus petit (1,219 m de haut et 15,24 cm de diamètre, c'est-à- dire 1/4 de la dimension du premier) donna environ le double de degré d'enlèvement de la matière inerte; par exemple, après une période d'acclimatation, le degré d'enlèvement de la matière inerte dans le premier filtre était de l'ordre de 25% tandis que le degré ttal d'enlèvement de cette

matière inerte dans les deux filtres était proche de 50%.

Cela peut être parce que le second filtre, dont l'alimenta-

tion est relativement faible en composants ordinairement dégradables et forte en composants ordinairement inertes, a tendance à développer une population bactérienne qui peut dégrader une plus forte proportion de ces composants ordinairement inertes. On comprendra qu'il peut y-avoir un certain nombre de ces plus petits filtres en série en

aval du premier filtre de recyclage.

Quand le premier filtre de la série de deux filtres est sous une commande automatique sensible au méthane, le second filtre est protégé de surcharges toxiques, car la présence de quantités importantes d'une matière toxique a pour résultat une réduction du taux d'alimentation (et de façon concomitante, du taux de dégorgement) vers le premier filtre, ainsi qu'une réduction concomitante de la charge au second filtre. En effet, en volume, le taux d'alimentation vers le second filtre est essentiellement le même que le taux de dégorgement du premier filtre, qui est à son tour essentiellement le même que le taux d'alimentation du

premier filtre.

Les filtres des exemples avaient 1,219 m de haut.

Dans de grandes installations commerciales, les filtres seront généralement bien plus hauts (ils peuvent par exemple avoir 6,096, 9,144 ou 12,196 m de haut), leurs diamètres peuvent ttre plus larges de façon correspondante (par exemple des diamètres de 9,144, 15,240, 30,48 m ou plus), et les vitesses hydrauliques moyennes peuvent être plus importantes. Comme on l'a noté préc6demment dans les exemples, la vitesse hydraulique (taux volumétrique du liquide total divisé par l'aire en section transversale du filtre) était à proximité de 1 à 2 cm par minute; pour un filtre ayant quelques 9,144 m de haut, les débits peuvent être tels que les vitesses hydrauliques soient de 5 à 10 fois cette vitesse, c'est-à-dire de l'ordre de 5 à 20 cm par minute. Le temps de résidence (volume du filtre divisé par le taux volumétrique de l'alimentation fraîche) sera habituellement de l'ordre de 0,5 à 4 jours

(comme par exemple environ 1 jour).

Dans les exemples, le contrôleur déterminait la valeur de CO sur la base des valeurs de la moyenne changeante sur une heure de CC. Dans un grand filtre commercial, le taux mesuré de production de gaz peut être

moins soumis aux effets des vibrations et des secousses.

Ainsi, les valeurs moyennes instantanées ou en temps court (par exemple la moyenne sur 6 minutes) de CC peuvent par conséquent être employées comme valeursde contrôle,

au lieu d'utiliser une moyenne changeante sur une heure.

Cela rend le contrôleur encore plus sensible et facilite des augmentations rapides de CO (et de CC) et une réponse

rapide à des conditions éventuellement perturbantes.

Dans les exemples, le sommet du filtre était sensible-

ment à la pression atmosphérique, tandis que le fond était

à une pression dynamique de l'ordre de 1,219 m d'eau.

Dans une grande installation commerciale, la partie inférieure du filtre peut ttre à une pression considérable (comme une pression de l'ordre de 9, 144 m d'eau), et la partie supérieure peut également être à une certaine pression (comme une contre-pression, disons, de 127 à

254 mm d'eau, du fait du mode de pompage des gaz émis).

Les plus fortes pressions provoqueront une plus forte dissolution de C02 dans le liquide à la partie inférieure du filtre, ce qui peut provoquer une légère chute du pH

(comme une chute de l'ordre d'une unité de 0,2 pH).

Dans les exemples, la zone de séparation gaz-liquide était dans un récipient placé au sommet du filtre. Cette zone peut également faire partie du même récipient que le filtre. Par exemple, au-dessus de la garniture peut se trouver une zone contenant des barrages sur lesquels le liquide (et la biomasse en suspension) s'écoule vers un réservoir de récupération d'o une partie est prélevée sous forme de dégorgement et le restant est recyclé; au-dessus du niveau du liquide défini par les barrages se trouve un espace libre d'o est recueilli

le gaz.

La présente invention a été illustrée principalement avec des résidus pétrochimiques ayant des pH acides, en dessous de 6, par exemple compris entre environ 5 et 5. On peut également l'utiliser avec des courants neutres ou alcalins (auquel cas le fragment acide est produit par voie anaérobie dans le filtre par l'action des bactéries formant les acides). De tels courants peuvent contenir des sucres ou des carbohydrates supérieurs ou protéines (comme des courants résiduels d'industriesde traitement des aliments). On a maintenant trouvé que le filtre anaérobie de recyclage digérera même, après une période d'acclimatation relativement courte, des carbohydrates

insolubles tels que des granules dispersés d'amidon.

Comme cela est décrit dans la demande de Witt et autres ci-dessus mentionnée, le dégorgement du procédé est de préférence appliqué à un digesteur aérobie, La boue aérobie résultante peut alors, en grande partie,

être recyclée vers le filtre anaérobie contrôlé. Tradi-

tionnellement, la boue aérobie est remise en circulation à un taux ou débit prédéterminé et constant et sa valeur de DCO est mesurée à des intervalles réguliers de façon que la valeur de CO fournie par la boue aérobie soit connue et cette valeur est appliquée au contrôleur, qui est programmé pour réguler le débit auquel l'alimentatbn

fraîche est pompée afin de maintenir l'efficacité pré-

établic (ou A C pré-établie) basée sur la valeur de CO totale(c'est-àdire CO de la boue plus CO de l'alimentation fratche),Au lieu d'amener la boue aérobie directement au filtre anaérobie, elle peut recevoir un traitement (par exemple à haute température et sous pression, comme dans le procédé connu de Porteous, voir brevet britannique nO 653 984 et Water Waste Treatment Journal I 543-5 [1960]) pour en convertir la plus grande partie en une matière

soluble qui eet alors amenée au filtre anaérobie contrôlé.

Le procédé décrit ici peut être utilisé pour traiter une grande varesté de courants résiduels aqueux, tels

que ceux décrits dans la demande de Witt et autres ci-

dessus mentionnée. A moins que cela ne soit indiqué autre-

ment ici, les conditions de fonctionnement, les construction des filtres et autres révélées dans la demande de Witt

ci-dessus sont applicables.

Selon un plus large aspect de l'invention, la technique de contrôle décrite ici peut être utilisée non seulement pour des filtres anaérobies mais également pour d'autres récipients réacteurs méthanogènes anaérobies o, comme

dans les filtres anaérobies, un lit des bactéries méthano-

gènes est sensiblement retenu dans le récipient du réacteur anaérobie tandis que les eaux résiduelles remontent

à travers ce lit, l'effluent du récipient ayant une concen-

tration bactérienne bien plus faible que celle présente dans le lit des bactéries méthanogènes. Un de ces réacteurs est décrit comme réacteur "Upflow Sludge Blanket (USB)" (réacteur à enveloppe de boue remontant vers le haut) dans l'article de 0. Lettinga et autres intitulé "Use of the Upflow Sludge Blanket (USB) Reactor Concept for Biological Waste- Water Treatment, especially for Anaerobic Treatment", dans Biotechnology & Bioengineering Vol. XII du 4 Avril 1980 pasges 699-734; ce réacteur et son fonctionnement sont également décrits dans l'article de G. Lettinga intitulé "Direct Anaerobic Treatment Handles Wastes Effectively" dans Journal Industrial Wastes de Janvier/Février 1979, pages 18-24, 40 et 41, et dans les publications des brevets germaniques nO 29 20978 et 29 21070 toutes les deux publiées le 29 Novembre 1979, dans l'article de Lettinga et autres intitulé "Anaerobic Treatment of Methanolic Wastes" dans le Journal "'ater Research" Volume 13 (1979) pages 725 à 737 et dans l'article intitulé "Feasibility of Anaerobic Digestion for the Purification of Industrial Waste Waters" par Lettinga dans Documentation Europe Sewage & Refuse Symposium EAS, 4ème, Munich 1978 (publié par Abwassertechnische Vereinigung St. Augustin, République Fédérale Allemande 5205) pages 226-256, dans l'article "Elimination of Organic Wastes from Surface Water" de Th. M. Van Bellegem à la treizième conférence internationale TNO à Rotterdam, 27-28 Mars 1980 (.article disponible à la Netherlands Organization for Applied Scientifics Research TNO) et l'article intitulé "A Pilot Scale Anaerobic Upflow Reactor Treating Distillery Wastewaters" de Pypin et autres dans Biotechnology Letters 1, pages 495-500 (1979). Un autre réacteur est celui o les bactéries sont attachées à des particules de support, comme celui décrit dans l'article de M.S. Swjitzenbaum et autres intitulé "Anaerobic Attached - Film Expanded-Bed Reactor Treatment", dans Journal lPCF volume 52 n 7 (Juillet 1980) pages 1953-1965, les articles de B. Atkinson et autres intitulés "Process Intensification Using Cell Support Systems" (dans Process Biochemistry, Mai 1980, pages 24-32) et "Biological Particles of Given Size, Shape and Density for Use in Biological Reactors" (dans Biotechnology and Bioengineering volume XXI pages 193-200 (1979) et dans la demande de brevet britannique publiée GB 2006 181 A publiée le 2 Mai 1979. Dans ces deux types de réacteurm les bactéries sont présentes sur des particules relativement importantes ou des agrégats pouvant s'écouler d'unMimension et d'une densité telles que leur vitesse de sédimentation est élevée dans de l'eau calme, au point que même à des conditions de forte charge (comme des temps de résidence hydraulique de moins de deux jours, c'est-à-dire un jour ou moins), la concentration des solides en suspension bactérienne dans l'effluent au sommet du réacteur est relativement faible comme moins de 0,05 g (c'est-à- dire 0,01 g) de solidesen suspension dans les bactéries par gramme de DCO dans l'alimentation du réacteur-, et les bactéries sont retenues dans le réacteur pendant de longues périodes de temps (leur temps moyen de résidence dans le réacteur étant, par exemple,

supérieur à 10 jours comme environ 30 ou 100 jours ou plus.

Sur la figure 1, le repère 40 désigne un lecteur optique d'impulsions, le repère 41 désigne un contrôleur de la vitesse de la pompe d'alimentation, le repère 42 d6'signe un tachymètre, le repère 4A un moteur, le repère 4désigne un enregistrement et affichage de CC-CO, le repère 45 désigne un lavage à l'eau, le repère 46 désigne l'analyse de DCO, le repère 47 d6signe un clavier, 48 un affichage, 49 un micro- culateur 00/10, 50 une

cartQ analogique entrée/sortie.

Bien entendu l'invention nest nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques

des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-

ci sont ezécut6es suivant son esprit et mises en oeuvre dans

le cadre de la protection comme revendiquée.

Claims

R E V E N D I C A T I 0 NS

1. Procédé pour le traitement d'un courant d'eaux résiduelles organiques avec production concomitante de gaz méthane, dans un réacteur anaérobie comprenant un récipient contenant un lit à contre-mélange de bactéries méthanogènes agglomérées de façon que ledit lit soit sensiblement retenu dans ledit récipient tandis que les eaux résiduelles remontent à travers ledit lit, caractérisé en ce qu'on mesure continuellement le taux de production

àméthane et on fait continuellement varier le taux d'ali-

mentation en DCO pour maintenir une relation prédéterminée et dans le temps entre ledit taux modifié d'alimentation en DC0 et ledit taux mesuré de production de méthane, la valeur de CO correspondant audit taux d'alimentation étant supérieure à la valeur de CC correspondant audit

taux de production de méthane.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réacteur précité est un filtre anaérobie de

recyclage (5).

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la mesure et la variation précitées sont effectuées

au moins une fois toutes les quatre heures.

4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la mesure et la variation précitées sont effectuées

au moins une fois toutes les heures.

5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la mesure et la variation précitées sont effectuées

au moins une fois toutes les 15 minutes.

6. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le filtre précité fonctionne à une valeur de CO supérieure à S.

7. Procéd6 selon la revendication 2, caractérisé en ce que la valeur de CC est accrue, en continuant à maintenir la relation prédéterminée précit5e dans le temps, à une valeur d'au moins 24 -kg DCO/m3/jour,

8. Proc6dé selon la revendication 2, caractérisé en qu'en continuant à maintenir la relation prédéterminée précitée dans le temps, la quantité de biomasse est élevée à un niveau tel que la quantité de liquide libre dans le filtre précité est inférieure à 70% du volume des pores du filtre.

9. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce Ger continuant à maintenir larilation prédéterminée pr6citée dans le temps, la quantité de biomasse est élevée a un niveau tel que la quantité de liquide libre dans le filtre précité epr6sente moins de 50% du volume des pores

dudit filtre.

10. Procédé de production de méthane dans un filtre anaérobie de recyclage alimenté en un courant aqueux de résidus organiques, caractérisé en ce que ledit filtre contient une quantité de biomasse telle que la quantité de liquide libre dans le filtre représente moins de 50% du volume des pores dudit filtre, ladite biomasse ayant été produite dans ledit filtre anaérobie en amenant ledit courant résiduel à un débit tel que la valeur de CO soit

d'au moins environ 32 kg DCO/m3/jour.

11. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le taux d'alimentation en DCO précité est modifié pour maintenir le rapport de CC à CO à une valeur numérique

prédéterminée, inférieure à 1.

12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la valeur numérique précitée est inférieure à 0,9.

13. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en

ce quele taux d'alimentation de DCO est modifié pour mainte-

o30 nir CO moins CC à une valeur numérique prédéterminée.

14. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape d'amener le dégorgement du filtre anaérobie précité de recyclage directement à un second filtre anaérobie, D5

15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que le courant résiduel précité est chauffé dans le

filtre anaérobie de recyclage précité et en ce que le dégor-

gement précité est amené, en condition ainsi chauffée,

directement audit second filtre.