FR2724922A1 - Procede et installation d'epuration d'un milieu liquide contenant des dechets organiques - Google Patents

Abstract

L'invention a pour objet un procédé d'épuration d'un milieu liquide contenant des déchets organiques, caractérisé par les étapes successives suivantes: - on soumet le milieu à une ou plusieurs étapes de séparation liquide/solide et éventuellement une ou plusieurs étapes de traitement physico-chimique de manière à obtenir un milieu ne contenant pas plus de 20 g/l, de préférence 5 g/l de matières solides en suspension, - on soumet le milieu liquide ainsi obtenu à une étape d'ultra- ou de micro-filtration, ce en quoi on obtient un rétentat et un ultra- ou micro-filtrat. Installation de mise en oeuvre d'épuration d'un milieu liquide contenant des déchets organiques, en particulier de lisier de porc.

Description

La présente invention concerne un procédé ainsi qu'une installation d'épuration d'un milieu liquide contenant des déchets organiques. Elle concerne également l'application dudit procédé au traitement des déjections organiques et en particulier des lisiers d'animaux, notamment du lisier de porcs.

Elle concerne aussi l'application de ce procédé au traitement d'autres effluents comme les effluents provenant des industries agro-alimentaires notamment la production d'huile d'olive et de vin.

Le traitement des déchets notamment de type organique, en vue de leur élimination et/ou de leur valorisation est un besoin qui se fait de plus en plus ressentir dans le monde industriel et agricole d'au jourdthui.

Ainsi la production élevée d'eaux usées d'origine agricole notamment de lisier d'animaux pose des problèmes de plus en plus importants à l'agriculture et aussi à la protection du milieu naturel notamment de cours d'eau et des nappes phréatiques. Des règlements de plus en plus sévères sont mis en place afin d'éviter les effets très négatifs de la pollution du milieu naturel due aux divers lisiers d'animaux.

Un certain nombre de procédés de traitements a été proposé. Il est connu par exemple de traiter les déchets fermentescibles et nauséabonds à l'aide d'agents oxydants. Il a en outre déjà été proposé de stériliser les gadoues des villes à l'aide de gaz contenant des gaz nitreux. De même la possibilité de détruire les composés putrides contenus dans les ordures ménagères au moyen de gaz renfermant des oxydes d'azote a été mentionné dans le passé. Néanmoins ces procédé d'épuration de milieu (ou effluent) contenant des déchets organiques ne donnent pas de résultats entièrement satisfaisants du point de vue technique et même économique. C'est le cas en particulier des traitements d'épuration des lisiers d'animaux.

Ces derniers en règle générale font intervenir l'une ou plusieurs des étapes suivantes
1 - séparation liquide-solide telles que centrifugation, décantation, tamisage, pressage, concentration par évaporation naturelle, forcée, ou avec compression mécanique des vapeurs (CMV)...

2 - traitement physico-chimique : coagulation-floculation, oxydation chimique ou électrochimique.

3 - traitement biologique : boues activées, nitrification-dénitrification, lagunage naturel ou renforcé par culture d'algues, jacinthes...

On peut mentionner en outre un procédé de destruction par combustion ainsi que le séchage de purin entier par évaporation de l'eau qu'il contient qui a pour inconvénient d'engendrer une pollution de l'air et une gène pour l'odorat.

Les procédés connus d'épuration de milieu (ou effluent) contenant des déchets organiques présentent l'inconvénient de ne pas toujours traiter le problème de la pollution dans son ensemble. Ceux qui y parviennent, notamment dans le cas du lisier de porc, nécessitent des installations de taille importante obligeant au transport du lisier vers un centre de traitement collectif. En plus d'un encombrement important des routes, le facteur de contagion d'un élevage à l'autre nécessite un entretien sanitaire du moyen de transport.

La présente invention se propose de résoudre les inconvénients sus-mentionnés. Dans ce but la présente invention propose un procédé ainsi qu'une installation compacte fonctionnant selon un procédé d'épuration d'un milieu (ou effluent) contenant des déchets organiques, dans lequel ledit milieu est soumis à une combinaison de traitements chimiques, physiques ou physico-chimiques particuliers, tous les déchets organiques contenus dans ce milieu étant traités et, de manière préférée aucun déchet non valorisé ne subsistant à l'issue du procédé, dont la mise en oeuvre est simple et économique. De plus, le rejet dans le milieu naturel (cours d'eau, irriga tion...) .. ) ou le recyclage de la partie aqueuse des effluents traités selon la présente invention devient possible car elle est avantageusement inodore, limpide, stérile et très pauvre en DBO (demande biologique en oxygène) et DCO (demande chimique en oxygène).

Enfin, la présente invention permet l'obten- tion, notamment dans le cas du traitement de lisier d'animaux (en particulier le lisier de porcs), de boues directement épandables, c'est à dire directement utilisables comme amendement agricole sans qu'il soit général ment nécessaire d'y ajouter des adjuvants fertilisants.

L'invention a ainsi pour objet un procédé d'épuration d'un milieu liquide contenant des déchets organiques, caractérisé par les étapes successives suivantes
- on soumet le milieu à une ou plusieurs étapes de séparation liquide/solide et éventuellement une ou plusieurs étapes de traitements physico-chimiques de manière à obtenir un milieu ne contenant pas plus de 20 g/l, de préférence 5 g/l de matières solides en suspension,
- on soumet le milieu ainsi obtenu à une étape d'ultra- ou de micro-filtration, ce en quoi on obtient un rétentat et un ultra- ou micro-filtrat.

L' opération d ' ultrafiltration ou de microfiltration est une technique connue qui fait partie des techniques séparatives à membranes dont la force motrice du transfert est un gradient de pression.

Elle est ici effectuée au moyen de tout dispositif d'ultrafiltration ou de microfiltration adéquat.

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

La membrane employée pour effectuer l'opération d'ultrafiltration dans le procédé selon l'invention peut être organique ou inorganique.

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

La configuration de la membrane employée est par exemple multicanale, tubulaire, spiralée ou de préférence plane.

Son seuil de coupure est généralement compris entre 0.001 et 0.5 micromètre.

On peut employer comme membrane dans le cadre de l'invention notamment une membrane minérale en zircone déposée sur un support en alumine, en acier inoxydable en carbone (par exemple de seuil de coupure 0,14 plia).

On peut également employer une membrane organique à base de polysulfone, de polyvinylidène fluoré ou de préférence à base de copolymères d'acrylonitrile (par exemple de seuil de coupure 40 KD).

On peut aussi utiliser une membrane minérale sur support monolithe telle que décrite dans la demande de brevet européen EP-A-O 585 152.

A l'issue de l'opération d'ultra- ou microfiltration on obtient un rétentat (ou concentrat) et un ultra- ou microfiltrat (ou perméat).

Les inventeurs ont constaté que le perméat obtenu à l'issue de l'étape d'ultrafiltration ou de microfiltration est relativement inodore, peu coloré et également stérile (désinfecté), limpide et relativement faible en DBO et DCO.

Par conséquent ce perméat peut être non seulement envoyé dans des stations d'épuration de l'eau mais également rejeté directement en milieu naturel pour irrigation de cultures par exemple.

Le rétentat (ou concentrat) obtenu à l'issue de l'étape d'ultrafiltration ou de microfiltration est de préférence recyclé vers l'étape ou les étapes de séparation liquide/solide.

L'effluent issu de l'étape d'ultra- ou microfiltration peut également être avantageusement soumis à une opération d'osmose inverse.

On obtient alors un second rétentat (ou concentrat) et un second filtrat (ou perméat).

L'opération d'osmose inverse est une technique bien connue de l'homme de métier et fait partie des techniques séparatives à membranes dont la force motrice du transfert est un gradient de pression.

L'osmose inverse employée dans la présente invention est de préférence tangentielle. Le principe de fonctionnement consiste à faire circuler l'effluent à traiter à une pression supérieure à sa pression osmotique le long d'une membrane perméable à l'eau mais imperméable aux solutés, matieres organiques en solution et aux sels.

L'efficacité de la séparation peut être alors ajustée par le choix des membranes et des pressions afin de produire un perméat final de qualité adaptée à son utilisation postérieure au traitement.

La configuration de la membrane peut être tubulaire, discoïde (en forme de disque), plane et de préférence spiralée.

La membrane employée pour effectuer l'opération d'osmose inverse dans le procédé selon l'invention est de préférence organique, elle peut être supportée par un matériau organique ou inorganique. Elle est généralement de type acétate de cellulose et préférentiellement un mélange polysulfone-polyamide.

Le filtrat issu de l'étape d'osmose inverse est un liquide incolore, inodore et dont la teneur en
DBO/DCO permet le rejet en milieu naturel selon les normes européennes.

Selon l'invention, la(les) étape(s) de séparation liquide/solide peut(peuvent) comprendre au moins une étape de filtration dont le but est d'abaisser la teneur des matieres solides en suspension dans le milieu à un niveau inférieur à 20 g/l, avantageusement inférieur à 5 g/l éventuellement après traitement ultérieur par des procédés physico-chimiques, afin de pouvoir traiter ensuite le milieu ainsi obtenu par ultraou microfiltration.

Cette étape de filtration peut être réalisée à l'aide d'un tambour rotatif comprenant une vis sans fin permettant d'évacuer les solides en quantité proportionnelle à la vitesse de rotation variable en fonction du débit souhaité. Le résidu solide issu de cette étape peut être évacué vers un lieu de stockage. Les boues ainsi obtenues peuvent être utilisées pour le silotage ou le pelletage.

Avant l'étape de filtration, on peut en outre réaliser de manière avantageuse une étape de séparation liquide/solide grossière permettant de séparer du milieu les particules solides de taille relativement importante.

Son but est d'abaisser la teneur en matières solides en suspension à une valeur inférieure à 20 (en poids).

Cette opération peut être réalisée avec un tamis ayant une dimension de maille comprise entre 0,1 et 10 mm. Les solides obtenus à 1 issue de cette étape sont stockés et utilisés, après séchage par exemple pour le silotage et le pelletage.

Le procédé selon l'invention peut également comprendre un traitement physico-chimique de coagulation, et/ou floculation, avantageusement à l'issue de l'étape précédente de séparation liquide/solide grossière, et/ou juste avant l'étape de filtration.

Ainsi, l'effluent provenant de l'étape de tamisage peut être traité à l'aide d'au moins un agent coagulant, de préférence minéral. Tout type d'agent coagulant, de préférence minéral peut être employé. De manière préférée, l'agent coagulant utilisé est un sel de fer ou d'aluminium. Ce sel de fer peut répondre à la formule (1) suivante Fe2Cl1(S04)7 s dans laquelle 0#x#6, 0#y#3 et x+2y=6.

De même ce sel d'aluminium peut répondre à la formule (2) suivante
A12(OH)aClb(S04)c (2) dans laquelle Osas6, O < b < 6 OSCS3 et a+b+2c=6.

L'agent coagulant peut notamment être choisi dans le groupe formé par le chlorure ferreux, le chlorure ferrique, le sulfate ferreux, le sulfate ferrique, le chlorosulfate ferrique, les sulfates d'aluminium, les chlorosulfates d'aluminium basique. On peut employer un mélange d'agents coagulants. La quantité d'agent coagulant employée est comprise, en général, entre 0,1 à 80 litres par mètre cube, de préférence entre 10 et 50 litres
L'étape de coagulation est effectuée de préférence sous agitation.

L'agent coagulant doit être habituellement choisi de manière telle que sa mise en oeuvre n' engendre pas de décarbonatation due à la destruction des carbonates et hydrogénocarbonates éventuellement présent dans l'effluent à traiter. Il suffit généralement que la valeur du pH du milieu réactionnel ne descende pas en dessous de celle du pH de déstabilisation des carbonates et hydrogénocarbonates.

L'agent coagulant peut être utilisé en présence également d'au moins un polyélectrolyte cationique ou neutre. Les polyélectrolytes susceptibles d'être employés dans la présente invention sont notamment
- les polyamines neutres et les polyamines quaternaires; plus précisément on peut citer les polyalkylamines et les polyhydroxyalkylamines, neutres ou quaternaires; conviennent particulièrement les homopolymères suivants la polyéthyleneamine, le polychlorure d' hydroxy-2-propyî-1 -N-méthylammonium, le polychlorure d'hydroxy-2-propyl-l,l-N-diméthylammonium, le polyhydrogénosulfate de vinyl-2-imidazolinium, le polychlorure de diallyl-diméthyl-ammonium; on peut également citer le copolymère formé par l'acylamide et le chlorure de diallyl-diméthylammonium; . les polyaminoacrylates et les polyaminométhacrylates, et plus précisément les polydialkylaminoalkylacrylates et les polydialkylaminoalkylméthacrylates; à titre d'exemple, le poly-N, N-diméthylaminoéthylméthacrylate, neutre ou quaternaire, convient bien, que ce soit sous la forme de l'homopolymère ou d'un copolymère avec l'acrylamide;
les polyaminoacrylamides et les polyaminométhacrylamides, et plus précisément les polydialkylaminoalkyl-acrylamides ou -méthacrylamides; à titre d'exemples, on peut citer les poly-N-diméthylaminopropylméthacrylamides poly-N-diméthylaminoéthylacrylamides.

On peut utiliser un mélange de polyélectrolytes cationiques et/ou neutres. La quantité de polyélectrolytes cationiques et/ou neutres susceptible d'etre employée par rapport à la quantité d'agent coagulant minéral, est avantageusement comprise entre 0,01 et 5% en particulier entre 0,1 à 0,3%.

L'étape de coagulation constitue une étape de conditionnement de 1'effluent à traiter. De plus, la demanderesse a constaté que cette étape conduisait à la précipitation des composés à base de phosphate et ceux à base de phosphore et généralement de composés protéiques, et, également, à une diminution de la DBO (demande biologique en oxygène) et de la DCO (demande chimique en oxygène).

Le procédé de l'invention peut également comprendre après l'étape de coagulation une étape de floculation, de préférence à l'aide d'au moins un polyélectyrolyte anionique.

De manière préférée (mais non limitative), le polyélectrolyte de type anionique susceptible d'être employé est un polyacrylamide anionique, un polyacrylate, un polyméthacrylate, un polycarboxylate, un polysaccharide (par exemple la gomme xanthane, la gomme guar, l'alginate) ou le chitosan.

On peut employer un mélange de polyélectrolytes du type anionique.

La quantité de polyélectrolytes employée dans cette étape est comprise, en général, entre 1 et 100 grammes, de préférence entre 2 et 20 grammes, exprimée en poids de polyélectrolyte sec, par m3 de déchets organiques (présents dans le milieu initial à traiter).

Les inventeurs ont constaté que grâce à l'élimination préalable des colloides, notamment des fins colloïdes hydrophiles, l'effluent obtenu à l'issue de l'étape de floculation était essentiellement formé d'une boue directement déshydratable, par exemple au cours de l'étape ultérieure de filtration.

Le procédé selon l'invention ne comprend pas, d'une manière générale, d'étape de traitement à l'aide d'un agent oxydant avant l'étape d'ultra- ou de microfiltration, comme décrit dans FR 94 01 093.

Toutefois, il peut comprendre une telle étape avant l'étape d'ultra- ou de micro-filtration dans le cas où il comprend une étape de séparation liquide/solide grossière, notamment de tamisage à l'aide d'un tamis de dimension de maille comprise entre 0,1 et 10 mm, et/ou une étape d'osmose inverse de l'utra- ou du microfiltrat.

De manière préférée (mais non limitative), l'agent oxydant utilisé est choisi dans le groupe formé par l'oxygène, les dérivés oxygénés, notamment les peroxydes (par exemple l'eau oxygénée, l'ozone), le chlore, les dérivés chlorés (par exemple le dioxyde de chlore, l'hypochlorite de sodium, l'hypochlorite de calcium, l'hypochlorite de potassium, le chlorite de sodium, le chlorate de sodium, l'eau de javel), le permanganate de potassium.

On peut employer un mélange d'agents oxydants.

La quantité d'agent oxydant employé est comprise, en général, entre 0,1 et 50 litres, de préférence entre 0,5 et 10 litres, par m3 de déchets organi ques (présents dans le milieu initial à traiter).

On utilisera avantageusement l'eau de javel comme agent oxydant; la quantité d'eau de javel alors employée est alors généralement comprise entre 0,1 et 5 litres, de préférence entre 0,5 et 1 litre, par m3 de déchets organiques (présents dans le milieu initial à traiter).

La Demanderesse a constaté que le traitement effectué lors de l'étape d'oxydation permettait notamment l'oxydation des fins colloïdes hydrophiles et l'élimination des composés sulfureux, notamment de l'hydrogéne sulfuré (H2S), éventuellement présents dans le milieu à traiter.

Le procédé selon l'invention peut également comprendre une étape de traitement par un agent oxydant après l'étape d'ultra- ou de micro-filtration et avant l'étape d'osmose inverse, au cas où il comprend une telle étape d'osmose inverse.

Dans ce cas, l'agent oxydant est tel que défini ci-dessus et de préférence l'oxygène (de l'air) ou un peroxyde.

Le but de ce traitement immédiatement avant l'étape d'osmose inverse est d'oxyder les ions ammoniums présents dans le milieu à traiter en nitrates, ce qui a pour effet d'augmenter l'efficacité des membranes d'osmose inverse.

Selon un mode de réalisation préférée le procédé de l'invention comprend successivement les étapes suivantes
(A) Traitement du milieu liquide ou effluent (contenant les déchets organiques) à l'aide d'un séparateur liquide-solide, ce en quoi on obtient un premier gâteau de filtration et un filtrat; le filtrat peut être recyclé en tout ou partie dans le dispositif d'alimentation,
(B) traitement du filtrat issu de l'étape (A) à l'aide d'au moins un agent coagulant,
(C) traitement de effluent obtenu à l'issue de l'étape (B) à l'aide d'un agent floculant de préférence un polyélectrolyte anionique
(D) soumission de l'effluent obtenu à l'issue de l'étape (C) à une filtration,, ce en quoi on obtient un deuxième gâteau de filtration et un filtrat; le filtrat issu de l'étape (D) peut éventuellement être recyclé en tout ou en partie vers l'étape (A), ou dans le dispositif d'alimentation,
(E) soumission de l'effluent obtenu à l'issue de l'étape (D) à une ultra ou microfiltration sur membrane, ce en quoi on obtient un rétentat et un filtrat, le rétentat étant de préférence recyclé vers l'étape (A), ou dans le dispositif d'alimentation,
(F) soumission de effluent issu de l'étape (E) à un traitement de type osmose inverse, ce en quoi on obtient un perméat et un concentrat, le concentrat étant de préférence recyclé vers l'étape (A), ou dans le dispositif d'alimentation.

De manière avantageuse le procédé comprend en outre avant l'étape d'osmose inverse une étape de traitement par un agent oxydant, tel que décrit précédemment.

L'invention a également pour objet une installation d'épuration d'un milieu liquide contenant des déchets organiques, caractérisée en ce qu'elle comprend
- des moyens de séparation liquide/solide et éventuellement des moyens de réalisation d'un traitement physico-chimique aptes à fournir un milieu liquide ne contenant pas plus de 20 g/l, de préférence 5 g/l de matieres solides en suspension;
- des moyens d'ultra- ou micro-filtration.

L'installation peut comporter en outre des moyens pour réaliser une osmose inverse.

Les moyens de séparation liquide/solide aptes à fournir un milieu ne contenant pas plus de 20 g/l, de préférence 5 g/l de matières solides en suspension éventuellement après traitement physico-chimique complémentaire comprennent avantageusement un tamis de dimension de maille comprise entre 0,1 et 10 mm. Ces moyens peuvent par exemple consister en un dégrilleur à peigne, un tamis linéaire ou un tambour rotatif.

L'installation selon l'invention peut en outre comprendre des moyens de réalisation d'une coagulation et/ou d'une floculation du milieu à traiter.

Le procédé ainsi que l'installation selon l'invention seront mieux comprises grâce à la description détaillée qui suit pour laquelle on se référera aux figures annexées, sur lesquelles
- la figure 1 représente le schéma général d'un mode de réalisation d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention,
- la figure 2 représente, schématiquement en coupe longitudinale, le tambour rotatif de l'étape de séparation liquide/solide,
- la figure 3 représente une coupe selon la ligne 3-3 de la figure 2.

Comme représenté selon la figure 1, le milieu à épurer est pompé par l'intermédiaire d'une pompe l depuis la partie inférieure d'une fosse 2 jusqu'à un tambour rotatif désigné dans son ensemble par la référence 3.

En se reportant aux figures 2 et 3, on va décrire un mode préférentiel de réalisation du tambour rotatif 3.

Ce tambour rotatif 3 comporte une enveloppe composée d'une succession de lamelles 31 de section triangulaire et disposées parallèlement les unes aux autres et à l'axe longitudinal de l'enveloppe. Ces lamelles 31 ont leur sommet dirigé vers l'extérieur de l'enveloppe et sont par exemple en acier inoxydable.

Elles ménagent entre elles un intervalle compris entre 600 et 1200 pm.

D'autre part, le tambour rotatif 3 est muni intérieurement de spires 32 parallèles les unes aux autres. Ces spires 32 sont solidaires au niveau de leur bord périphérique 32a avec des lamelles 31 et ménagent dans l'axe longitudinal du tambour un espace libre 33 ainsi que représenté sur la figure 3. Les spires 32 sont par exemple en acier inoxydable et ont un pas de 50 à 100 mm.

Les lamelles 31 sont reliées entre elles à chacune de leurs extrémités par deux flasques, respectivement 34 et 35 perpendiculaires à l'axe longitudinal du tambour 3.

Le tambour rotatif 3 est incliné d'un angle compris entre 10 et 20 qui est fonction du degré souhaité de dessiccation des solides obtenus à l'issue de l'étape de séparation liquide/solide.

Le tambour rotatif 3 comporte aussi un tube 36 d'alimentation du milieu à épurer disposé dans l'axe longitudinal et s'étendant sur toute la longueur dudit tambour.

Ce tube 36 comporte à son extrémité sup6- rieure 36a un orifice d'amenée du milieu à épurer et à son extrémité inférieure 36b une fente longitudinale 37 de sortie du milieu à épurer dans le tambour 3.

Le flasque 35 est muni d'un orifice 35a de sortie des solides contenus dans le milieu à épurer comme on le verra ultérieurement.

L'ensemble constitué par les lamelles 31, les spires 32 et les flasques 34 et 35 est entraîné en rotation par un moto-variateur 38 alors que le tube 36 est fixe.

Le tambour rotatif 3 ainsi décrit fonctionne de la manière suivante
Le milieu à épurer est introduit dans le tube 36 au niveau de son extrémité supérieure 36a et s'écoule à l'intérieur dudit tube jusqu'a son extrémité inférieure 36b où il tombe dans le tambour 3 par la fente 37.

Les lamelles 31 et les spires 32 sont entraînées en rotation par le moto-variateur 38 si bien que ces spires brassent le milieu à épurer, de telle sorte que les liquides tombent dans la cuve 40 à travers les lamelles 31 de la partie inférieure du tambour vers la partie supérieure de ce tambour où ils sont évacués par l'orifice 35a sur un convoyeur 4.

Le tambour rotatif 3 peut être remplacé par un dègrilleur à peigne, ayant une dimension de maille comprise entre 1 et 5 mm ou tout autre système analogue consistant par exemple en un tamis linéaire ayant une dimension de maille comprise de préférence entre 0,03 et 1 mm.

L'étape (A) de séparation liquide/solide est effectuée en continu. La capacité de traitement de l'étape (A) assure un recyclage important du perméat entre 10 et 100%, avantageusement 50 à 85%, ceci afin de brasser le lisier à traiter afin de faire chuter la DCO du milieu.

Les solides séparés dans l'étape (A) sont convoyés par un dispositif automatique constitué d'un tapis égoutteur 4, avec retour des liquides vers l'étape (A), sur une aire de stockage 5 où après séchage ultérieur ils peuvent être utilisés pour le silotage et le pelletage.

L'effluent obtenu à l'issue de l'étape (A) est ensuite pompé par l'intermédiaire de la pompe 6 vers un coagulateur 7.

En amont du coagulateur 7 est injecté le coagulant à partir d'un réservoir 8 de stockage de l'agent coagulant.

Le coagulateur 7 est constitué d'un réacteur tubulaire (non représenté) muni de pales axiales permettant d'assurer une vitesse de rotation périphérique comprise entre 0,5 et 7 ms1, avantageusement 0,8 et 5 ms1 et d'un serpentin 9 en tuyauterie Plymouth réalisant un volume mort permettant un temps de contact du milieu avec l'agent coagulant compris entre 10 sec. et 15 min., avantageusement 30 sec. et 2 min..

Après l'étape (B), le milieu à traiter est acheminé vers l'étape (C) de floculation.

L'appareil 10 utilisé pour la floculation est identique au coagulateur 7 de l'étape (B) à l'exception près de la vitesse de rotation des pales qui est plus faible et se situe dans l'intervalle de 0,5 à 3 mus~, avantageusement de 1 à 1,5 ms1 et qu'il ne comporte pas de serpentin assurant un volume mort.

En amont du floculateur 10 est injecté le floculant à partir d'un réservoir 11 de stockage de l'agent floculant.

L'entraînement des axes du coagulateur 7 et du floculateur 10 est assurée par le même moteur.

A l'issue de l'étape (B) le milieu à traiter peut être acheminé directement vers l'étape (D) sans subir l'étape (C).

A l'étape (D), l'effluent obtenu à l'issue de l'étape (B) ou (C) subit une opération de filtration. Le dispositif utilisé à cette fin est constitué par un tambour rotatif 12 du même type que celui décrit pour l'étape A constitué de lamelles 13 de section triangulaire et en acier inoxydable. Mais pour ce tambour l'intervalle entre les lamelles est compris entre 150 pin et 500 um. Les solides sont évacués en une quantité proportionnelle à la vitesse de rotation des spires qui est variable et comprise dans l'intervalle de 5 à 75 tours par minute en fonction du débit souhaité. Les résidus solides sont ensuite évacués vers l'aire de stockage 5 par l'intermédiaire d'un tapis convoyeur 14 où ils sont ultérieurement séchés.

L'effluent issu de l'étape (D) est recueilli dans une cuve 14 comportant un trop plein 15 qui retourne vers la fosse 2 et est acheminé vers l'étape (E) où il est soumis à une ultrafiltration.

L'ultrafiltration est tangentielle et réalisée de façon connue en soi sur un dispositif d'ultrafiltration 15 comportant un module d'ultrafiltration 16 équipé d'une membrane organique en copolymères d'acrylonitrile ayant un seuil de coupure de 40 KD, ainsi que de manière connue une pompe d'alimentation 17 et une pompe de recirculation 18 ainsi qu'une boucle de recirculation 19.

Le rêtentat obtenu à 1 issue de l'étape (E) est recyclé vers l'étape (A).

L'effluent issu de l'étape d'ultrafiltration (E) peut être rejeté directement dans la nature ou recueilli dans une cuve 20 à partir de laquelle il est acheminé vers l'étape (F) où il est soumis à une osmose inverse.

Jusqu'à ce que le module d'ultrafiltration 10 atteigne un palier de fonctionnement optimal, l'effluent dans la cuve 20 est recyclé vers la cuve 2 par une conduite 21.

Le dispositif d'osmose inverse 22 selon l'invention comporte de façon connue une membrane d'osmose inverse de type connu, de forme spiralée constituée d'un mélange polysulfone-polyamide déposée sur un support organique, ainsi qu'une pompe d'alimentation 23 et une boucle de recirculation 24.

L'osmose inverse est de type tangentiel.

L'effluent obtenu à l'issue de cette étape est rejeté en l'état dans la nature.

Le procédé selon l'invention est un procédé qui peut être effectué en continu.

I1 peut être utilise directement sur le site producteur des effluents et s'adapte à tous les types de débit sans obligation de collecte préalable.

I1 subsiste à l'issue du procédé selon l'invention aucun déchet non valorisé, le traitement produisant un solide pelletable valorisable par exemple par épandage agricole et un liquide valorisable pour l'irrigation agricole ou rejetable en milieu naturel.

Le procédé selon l'invention peut être utilisé pour épurer les milieux (ou effluents) contenant des déjections organiques, notamment des lisiers d'animaux, en particulier du type bovin avicole, ovin ou porcin. Il est par exemple avantageusement employé pour le traitement du lisier du porc, et ce directement sur le lieu de l'exploitation agricole concernée.

Le procédé selon l'invention peut aussi s'appliquer au traitement des effluents provenant de la production d'huiles d'olives et au traitement des eaux usées issues du nettoyage des cuves à vin.

Les avantages du procédé selon l'invention sont notamment
- le procédé selon l'invention est un procédé physique dont la mise en route est immédiate et permettant à l'inverse des procédés biologiques des arrêts de son fonctionnement lorsque cela est souhaitable;
- le procédé de l'invention peut être adapté à toutes les capacités de milieu à traiter (d'une centaine de litres/jour à plusieurs dizaines de m3/jour).

- il met en oeuvre des techniques à membrane permettant une épuration totale.

- l'enchaînement des étapes successives permet un fonctionnement optimisé, autorisant des flux élevés sur les membranes et un espacement important des phases de lavage.

Claims (30)

REVENDICATIONS

1. Procédé d'épuration d'un milieu liquide contenant des déchets organiques, caractérisé par les étapes successives suivantes

- on soumet le milieu à une ou plusieurs étapes de séparation liquide/solide et éventuellement une ou plusieurs étapes de traitement physico-chimique de manière à obtenir un milieu ne contenant pas plus de 20 g/l, de préférence 5 g/l de matières solides en suspension,

- on soumet le milieu liquide ainsi obtenu à une étape d'ultra- ou de micro-filtration, ce en quoi on obtient un rétentat et un ultra- ou micro-filtrat.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ultra- ou la micro-filtration consiste en une ultra- ou micro-filtration tangentielle.

3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'ultra- ou la micro-filtration est effectuee au moyen d'une membrane ayant un seuil de coupure compris entre 0,001 et 0,5 pin.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on rejette l'ultra- ou le micro-filtrat directement dans la nature.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on soumet l'utra- ou le micro-filtrat à une etape d'osmose inverse.

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'opération d'osmose inverse est de type tangentiel.

7. Procédé selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisé en ce que l'ultra- ou la micro-filtrat est soumis avant l'étape d'osmose inverse à une étape de traitement à l'aide d'un agent oxydant.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la(les) étape(s) de séparation liquide/solide comprend (comprennent) au moins une étape de filtration.

9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que avant l'étape de filtration est effectuée une étape de séparation liquide/solide grossière, notamment de tamisage à l'aide d'un tamis de dimension de maille comprise entre 0,1 et 10 mm.

10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'avant l'étape d'ultrafiltration on réalise en outre une opération de coagulation et/ou de floculation, à l'aide d'un agent coagulant et/ou un agent floculant.

11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que lors de l'étape de coagulation on ajoute à l'agent coagulant un polyélectrolyte de type cationique ou neutre.

12. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'agent floculant est un polyélectrolyte anionique.

13. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant successivement les étapes suivantes

(A) tamisage;

(B) coagulation;

(C) floculation de préférence à l'aide d'un polyélectrolyte;

(D) filtration;

(E) ultrafiltration; et éventuellement,

(F) osmose inverse.

14. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant successivement les étapes suivantes

(A) tamisage;

(B) coagulation;

(C) floculation de préférence à l'aide d'un polyélectrolyte;

(D) filtration;

(E) ultrafiltration;

(Fl) traitement à l'aide d'un agent oxydant; et

(F2) osmose inverse.

15. Installation d'épuration d'un milieu liquide comprenant des déchets organiques, caractérisée en ce qu'elle comprend

- des moyens de séparation liquide/solide (3,12) et éventuellement des moyens de réalisation d'un traitement physico-chimique (7,10) aptes à fournir un milieu liquide ne contenant pas plus de 20 g/l, de préférence 5 g/l de matières solides en suspension;

- des moyens d'ultra- ou micro-filtration (15).

16. Installation selon la revendication 15, caractérisée en ce que les moyens d'ultrafiltration (15) comprennent une membrane ayant un seuil de coupure compris entre 0,001 et 0,5 um.

17. Installation selon la revendication 15 ou 16, caractérisée en ce que les moyens d'ultrafiltration comprennent une membrane de zircone déposée sur un support en carbone ou en alumine, une membrane de carbone déposée sur un support à base de fibres de carbone ou une membrane organique à base de polyacrylonitriles ou une membrane inorganique déposée sur un support céramique.

18. Installation selon la revendication 15, caracterisée en ce qu'elle comprend en outre des moyens pour réaliser une osmose inverse (22).

19. Installation selon la revendication 18, caractérisée en ce que lesdits moyens pour réaliser une osmose inverse comprennent une membrane de type acétate de cellulose ou polysulfone-polyamide, éventuellement déposée sur un support organique ou inorganique.

20. Installation selon la revendication 19, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des moyens de filtration.

21. Installation selon la revendication 20, caractérisée en ce que les moyens de filtration comprennent un dispositif de type tambour (12) à toile rotatif comprenant des spires et des lamelles (13) espacées les unes des autres avec un intervalle compris entre 150 et 500 um.

22. Installation selon la revendication 21, caractérisée en ce que le tambour (12) est incliné d'un angle de 1 à 45 degrés/axe horizontal, avantageusement de 10 à 20 degrés.

23. Installation selon l'une quelconque des revendications 15 à 22, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des moyens pour réaliser une séparation liquide/solide grossière (3).

24. Installation selon la revendication 23, caractérisée en ce que lesdits moyens comprennent un dispositif de type tambour (3) comprenant des spires (32) solidaires avec des lamelles (31) espacées les unes des autres avec un intervalle compris entre 600 et 1200 pin.

25. Installation selon l'une quelconque des revendications 15 à 24, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des moyens de coagulation (7).

26. Installation selon la revendication 25, caractérisée en ce que lesdits moyens de coagulation (7) comprennent un réacteur tubulaire muni de pales axiales et comprenant un volume mort (9) permettant un temps de contact suffisant à l'obtention d'une coagulation.

27. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des moyens de floculation (10).

28. Installation selon la revendication 27, caractérisée en ce que les moyens de floculation (10) comprennent un second réacteur de même type que le reacteur de coagulation défini à la revendication 25 dont les pales axiales tournent avec une vitesse inférieure à celle dudit réacteur de coagulation.

29. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des moyens de réalisation d'un traitement à l'aide d'un agent oxydant.

30. Application du procédé selon l'une des revendications 1 à 14, et de l'installation selon l'une des revendications 15 à 29 au traitement de déjections organiques, notamment de lisier d'animaux ou au traitement d'effluents provenant de la production d'huile d'olive ou de vin.