FR3141936A1 - Procédé de séparation d’un effluent aqueux contenant de la biomasse granulaire mixte algues-bactéries - Google Patents
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Abstract
Procédé de séparation d’un effluent aqueux contenant de la biomasse mixte algues-bactéries présente sous forme granulaire et en suspension et une eau traitée, le procédé comprenant : (a) Une première étape de séparation physique d’au moins une partie de la biomasse granulaire de l’eau traitée réalisée sans ajout préalable de composé d’aide à la séparation, produisant un premier flux épaissi enrichi en biomasse granulaire dont les granules présentent des dimensions supérieures à un seuil et un premier flux aqueux appauvri en biomasse granulaire dont les granules présentent des dimensions inférieures au seuil et enrichi en biomasse en suspension ; (b) Une première étape de déshydratation du premier flux épaissi enrichi en biomasse granulaire produisant un premier gâteau et un deuxième flux aqueux appauvri en biomasse granulaire, (c) Une seconde étape de séparation physique du premier flux aqueux produisant un deuxième flux épaissi enrichi en biomasse en suspension et un troisième flux aqueux formant une eau traitée ; (d) Une seconde étape de déshydratation du deuxième flux épaissi enrichi en biomasse en suspension produisant un deuxième gâteau et un quatrième flux aqueux appauvri en biomasse en suspension. Figure de l’abrégé : figure 1
Description
L’invention se rapporte à un procédé de séparation d’un effluent aqueux contenant de la biomasse granulaire mixte algues-bactéries et une eau traitée.
Les procédés conventionnels de traitement des eaux usées sont confrontés à des pressions croissantes en raison de leur grande consommation d'énergie, de leurs importantes émissions de gaz à effet de serre et de leur faible potentiel de récupération des ressources.
Pour répondre à ces besoins, les procédés mettant en œuvre des agrégats microalgues-bactéries (« MABAs » ou « Microalgal-bacterial aggregates » en anglais) pour le traitement des eaux usées se sont développés.
Les microalgues-bactéries sont des systèmes symbiotiques dans lesquels les algues fournissent par photosynthèse du dioxygène (O2) qui est ensuite utilisé par les bactéries pour la nitrification et l’abattement en carbone, synthétisent du polyphosphate ce qui permet de réduire la consommation d'énergie, et utilisent le dioxyde de carbone (CO2) produit par les bactéries, réduisant ainsi les émissions de gaz à effet de serre. Par conséquent, les systèmes microalgues-bactéries ont le potentiel d'auto-entretenir leur consommation d’oxygène, ce qui permet de réduire, voire de supprimer, l’aération nécessaire à l’action des bactéries et de réduire ainsi les coûts énergétiques associés, tout en limitant l’émission des gaz à effet de serre générés par les bactéries.
Cependant, en raison de leur petite taille (3-30 µm) et de leurs cellules algales chargées négativement, il est difficile et coûteux de séparer les microalgues et/ou MABAs de leur milieu de croissance. De plus, les algues libres ont une faible capacité de décantation, ce qui nécessite un temps de décantation long ou des surfaces de sédimentation de grandes dimensions. On estime qu'environ 20 à 30 % des coûts d'exploitation de la culture des microalgues sont liés à la séparation des algues, principalement par coagulation/floculation, centrifugation, flottation, etc. Récemment, l'utilisation de procédés d'immobilisation ou de fixation des algues pour résoudre ce problème de séparation a suscité un intérêt croissant. L'immobilisation des algues dans plusieurs matériaux tels que l'alginate et le chitosan a ainsi montré une meilleure décantabilité. Cependant, leur application à grande échelle pour la récupération des ressources est limitée en raison du coût élevé de l'opération (provenant principalement des matériaux ajoutés) et des matériaux polymères résiduels ajoutés dans le milieu de culture.
Il existe typiquement quatre stratégies de récolte et de déshydratation des MABAs qui sont la centrifugation directe, la décantation par gravité suivie d'une centrifugation, la flottation à l'air dissous suivie d'une centrifugation et la filtration sur membrane suivie d'une centrifugation. De plus, une étape d'épaississement en amont de la déshydratation permet de réduire la taille et la consommation d'énergie de l'étape de déshydratation, qui est généralement réalisée par centrifugation.
Aujourd'hui, les première et deuxième stratégies sont généralement considérées comme non rentables lors du traitement des eaux usées. En effet, la centrifugation directe induit des CAPEX et OPEX élevés tandis que l'utilisation de la décantation gravitaire nécessite une empreinte importante en raison du faible Indice de Mohlman (« SVI » ou « sludge volume index » en anglais) des boues. L'utilisation d’un procédé de flottation à l’air dissous impose le recours à l’ajout de polymères ce qui engendre des coûts élevés et complexifie le procédé. Enfin, même si la filtration sur membrane comme approche d'épaississement semble intéressante dans la mesure où elle ne nécessite pas l’ajout de composés chimiques tels que des polymères, elle est limitée par le coût et la durée de vie de la membrane (environ 8 ans), ce qui compromet la faisabilité économique à l'échelle industrielle. De plus, toutes les solutions mentionnées ci-dessus concentrent les agrégats granulaires microalgues-bactéries avec tous les sables et microsables et autres contaminants (microplastiques, composés chimiques éventuellement ajoutés, etc.) présents dans les eaux usées. Ces contaminants ne présentent aucune valeur du point de vue de l'application (agronomique, extraction de produits à valeur ajoutée) et réduisent donc la qualité du produit final.
Les boues granulaires aérobies algales-bactéries (« AGS » ou « Algal-bacterial Granular Sludge » en anglais), également appelées « OPS » ou « Oxygenic Photo Granules » en anglais, ont attiré l’attention des chercheurs dans la mesure où les bactéries sous forme granulaire pouvaient significativement améliorer la vitesse de décantation des microalgues. Ces boues sont obtenues par introduction des microalgues dans un système d'exploitation des boues granulaires aérobies (AGS) conduisant à l’établissement de systèmes de symbiose algues-bactéries granulaires. Par rapport aux MABAs (consortiums en cultures libres), l’utilisation des granulés aérobies tend à être plus attractive. Les boues granulaires bactériennes aérobies ont ainsi été proposées comme une technologie efficace et innovante pour le traitement des eaux usées, qui possède une vitesse de décantation élevée, une riche rétention de biomasse, une capacité d'élimination simultanée des matières organiques et des nutriments, et une résistance aux charges de choc et aux substances toxiques.
Néanmoins, les techniques de séparation et déshydratation de ces boues granulaires restent similaires aux techniques présentées plus haut pour les MABAs avec les mêmes inconvénients.
Il existe donc un besoin pour un procédé amélioré de séparation de la biomasse granulaire microalgues-bactéries d’un effluent aqueux, permettant notamment de déshydrater la biomasse sans nécessiter d’ajout de composé chimique et de produire un résidu solide de haute qualité qui contient principalement de la biomasse bactérienne algale contenant avantageusement une quantité très limitée de sable ou de microsable, microplastiques et matières minérales ou autres contaminants qui ne font pas partie de la biomasse et qui sont présents dans les eaux usées. Il existe également un besoin pour un procédé amélioré de séparation de la biomasse permettant de récupérer un effluent aqueux présentant une teneur très faible en solides.
Un premier objet de l’invention concerne un procédé de séparation d’un effluent aqueux contenant de la biomasse mixte algues-bactéries présente sous forme granulaire et en suspension, et optionnellement des impuretés, et une eau traitée, le procédé comprenant :
(a) Une première étape de séparation physique d’au moins une partie de la biomasse granulaire de l’eau traitée réalisée sans ajout préalable de composé d’aide à la séparation, produisant un premier flux épaissi enrichi en biomasse granulaire dont les granules présentent des dimensions supérieures à un seuil et un premier flux aqueux appauvri en biomasse granulaire dont les granules présentent des dimensions inférieures au seuil et enrichi en biomasse en suspension ;
(b) Une première étape de déshydratation du premier flux épaissi enrichi en biomasse granulaire produisant un premier gâteau et un deuxième flux aqueux appauvri en biomasse granulaire,
(c) Une seconde étape de séparation physique du premier flux aqueux produisant un deuxième flux épaissi enrichi en biomasse en suspension, et optionnellement en impuretés, et un troisième flux aqueux formant une eau traitée ;
(d) Une seconde étape de déshydratation du deuxième flux épaissi enrichi en biomasse en suspension, et optionnellement en impuretés, produisant un deuxième gâteau et un quatrième flux aqueux appauvri en biomasse en suspension.
(a) Une première étape de séparation physique d’au moins une partie de la biomasse granulaire de l’eau traitée réalisée sans ajout préalable de composé d’aide à la séparation, produisant un premier flux épaissi enrichi en biomasse granulaire dont les granules présentent des dimensions supérieures à un seuil et un premier flux aqueux appauvri en biomasse granulaire dont les granules présentent des dimensions inférieures au seuil et enrichi en biomasse en suspension ;
(b) Une première étape de déshydratation du premier flux épaissi enrichi en biomasse granulaire produisant un premier gâteau et un deuxième flux aqueux appauvri en biomasse granulaire,
(c) Une seconde étape de séparation physique du premier flux aqueux produisant un deuxième flux épaissi enrichi en biomasse en suspension, et optionnellement en impuretés, et un troisième flux aqueux formant une eau traitée ;
(d) Une seconde étape de déshydratation du deuxième flux épaissi enrichi en biomasse en suspension, et optionnellement en impuretés, produisant un deuxième gâteau et un quatrième flux aqueux appauvri en biomasse en suspension.
Cet enchaînement d’étapes, et en particulier l’utilisation de deux étapes successives de séparation de la biomasse granulaire puis de la biomasse en suspension permet de déshydrater la biomasse sans nécessiter d’ajout de composé d’aide à la séparation de type polymère et de produire un premier gâteau qui forme un résidu solide de haute qualité contenant principalement de la biomasse granulaire mixte algues-bactéries. Ce résidu pourra notamment être réutilisé dans l’agriculture par exemple, notamment en tant que biostimulant. De plus, un second avantage est que le résidu solide à haute valeur ajoutée contient une quantité très limitée de sable ou de microsable, microplastiques et matières minérales ou autres contaminants qui ne font pas partie de la biomasse et qui proviennent du traitement des eaux usées ayant produit l’effluent aqueux séparé par le procédé selon l’invention.
La biomasse granulaire à haute valeur ajoutée est récupérée grâce à la première séparation qui correspond à une séparation grossière avec un seuil déterminé pour ne récupérer que des algues-bactéries sous forme granulaire, généralement sans, ou avec une quantité réduite, de polluants ou autres impuretés. Cette étape ne nécessite donc pas l’ajout de composés chimiques tels que des polymères ou des coagulants pour favoriser la séparation de la biomasse.
La seconde étape de séparation quant à elle correspond à une séparation fine dont le but est de séparer la biomasse restante en suspension, et optionnellement les impuretés et les polluants, présents dans le premier flux aqueux issu de la première étape de séparation pour obtenir une eau traitée respectant les normes de rejet.
Avantageusement, le seuil peut-être d’au moins 50µm, optionnellement d’au moins 70µm, 125µm, 0,250mm ou 1mm. Le seuil est fixé de sorte que seule la biomasse granulaire mixe algues-bactéries soit retenue, avantageusement sans les polluants et impuretés, ce qui permet d’obtenir après la déshydratation un gâteau à haute valeur ajoutée, car dépourvu de composés chimiques d’aide à la séparation, avec une importante fraction de biomasse.
Préférentiellement, la première étape de séparation physique (a) peut être une étape de séparation par tamisage au cours de laquelle l’effluent aqueux passe au travers d’un support perforé choisi parmi une grille, un tamis ou une plaque perforée. Cette étape peut par exemple être mise en œuvre au moyen d’un dispositif choisi parmi une table d’égouttage, un tamis, un tamis vibrant, une grille, un filtre à bandes, un filtre, un filtre vibrant. Ainsi, le support perforé ne comprend pas ou n’est pas une membrane, ce qui permet de réduire les coûts de mise en œuvre de cette étape tout en assurant une séparation efficace de la biomasse granulaire.
Préférentiellement, la seconde étape de séparation (c) peut être choisie parmi une filtration membranaire et une filtration sur toile. Ces deux types de séparation permettent ainsi une séparation fine et précise pour ainsi retenir la biomasse en suspension, et optionnellement les polluants et les impuretés, présents dans le flux aqueux traité. De plus, le risque d’encrassement de la membrane ou de la toile est réduit car la concentration en matière en suspension (biomasse) est plus faible puisqu’une majeure partie a déjà été retenue lors de la première séparation physique.
Dans un mode de réalisation, un coagulant peut être ajouté au premier flux aqueux avant la seconde étape (c) de séparation. Par exemple, lorsque l’eau traitée doit respecter des normes de rejets strictes en phosphore, un coagulant, par exemple choisi parmi le chlorure ferrique, le sulfate d’alumine, du chlorure de polyaluminium, WAC qui est un polymère d’aluminium, ou autre, peut être injecté et ainsi permettre de lier le phosphore résiduel qui n’a pas pu être éliminé lors du traitement de l’effluent aqueux et de le retenir lors de la deuxième séparation. La coagulation du premier flux aqueux avant la seconde étape (c) de séparation peut permettre de réduire la charge colloïdale à filtrer sur la seconde étape (c) de séparation, ce qui permet d’encore réduire l’encrassement dans le cas d’une filtration sur membrane ou sur toile.
Dans un mode de réalisation, un floculant et/ou un coagulant peut être ajouté au deuxième flux épaissi enrichi en biomasse en suspension avant la seconde étape de déshydratation (d). Le floculant va permettre d’améliorer le taux de capture de la biomasse libre, de polluants et d’impuretés et de déshydrater plus facilement le deuxième flux épaissi enrichi en biomasse en suspension et aussi d’intégrer un maximum de polluants et d’impuretés dans le gâteau et non dans l’eau traitée.
Préférentiellement, le deuxième et/ou le quatrième flux aqueux sortant des étapes (b) et (d) sont envoyés en amont de la seconde étape (c) de séparation.
Un avantage est d’éviter de réduire le temps de rétention hydraulique (appelé « HRT » en anglais pour « Hydraulic Retention Time ») dans un bassin de traitement de l’eau par une biomasse granulaire mixte algues-bactéries puisque les flux aqueux sortant des étapes (b) et (d) n’ont pas besoin d’être davantage traités. Ainsi les dimensions d’un tel bassin peuvent être réduites tout en permettant une meilleure proportion de biomasse dans le système biologique car la biomasse en suspension sera moins diluée. De plus, le débit dans l’étape (a) de séparation peut également être réduit, en en conséquence les dimensions de l’unité de séparation mettant en œuvre l’étape (a) peuvent également être réduites.
L’invention se rapporte également à un procédé de traitement d’eaux usées dans lequel :
(A) On fournit une eau à traiter contenant des polluants et des impuretés, optionnellement une eau à traiter préalablement tamisée, dégraissée et/ou dessablée ;
(B) On met en contact l’eau à traiter avec une biomasse granulaire mixte algues-bactéries, et on produit un effluent aqueux contenant une eau traitée appauvrie en polluants, la biomasse sous forme granulaire et en suspension, et optionnellement des impuretés ;
(C) On sépare l’eau traitée, la biomasse, et optionnellement les impuretés, contenues dans l’effluent aqueux en soumettant ce dernier au procédé de séparation décrit précédemment.
(A) On fournit une eau à traiter contenant des polluants et des impuretés, optionnellement une eau à traiter préalablement tamisée, dégraissée et/ou dessablée ;
(B) On met en contact l’eau à traiter avec une biomasse granulaire mixte algues-bactéries, et on produit un effluent aqueux contenant une eau traitée appauvrie en polluants, la biomasse sous forme granulaire et en suspension, et optionnellement des impuretés ;
(C) On sépare l’eau traitée, la biomasse, et optionnellement les impuretés, contenues dans l’effluent aqueux en soumettant ce dernier au procédé de séparation décrit précédemment.
Préférentiellement, une partie du premier flux épaissi enrichi en biomasse granulaire sortant de la première étape (a) de séparation est envoyé dans l’étape (B) de mise en contact l’eau à traiter avec une biomasse granulaire. Cela permet de réduire le temps de séjour hydraulique lors de la mise en œuvre de l’étape (B) et ainsi de la mettre en œuvre dans un réacteur plus petit. Cette approche permet notamment de réaliser du « recuperative thickening » (épaississement par récupération) sans ajout de produit chimique, d’augmenter ainsi la concentration en biomasse dans le réacteur et de découpler le temps de séjour de solide (appelé « SRT » en anglais pour « Solid Retention Time ») du HRT.
L’invention concerne également une installation de séparation d’un effluent aqueux contenant de la biomasse mixte algues-bactéries présente sous forme granulaire et en suspension, optionnellement des impuretés, et une eau traitée, notamment adaptée à la mise en œuvre du procédé de séparation selon l’invention. L’installation comprend :
(a) Une première unité de séparation physique, notamment adaptée à réaliser l’étape (a) du procédé de séparation, comprenant une conduite d’alimentation en effluent aqueux, une première conduite d’évacuation d’un premier flux épaissi enrichi en biomasse granulaire dont les granules présentent des dimensions supérieures à un seuil et une deuxième conduite d’évacuation d’un premier flux aqueux appauvri en biomasse granulaire dont les granules présentent des dimensions inférieures au seuil et enrichi en biomasse en suspension;
(b) Une première unité de déshydratation, notamment adaptée à réaliser l’étape (b) du procédé de séparation, comprenant une conduite d’alimentation raccordée à la première conduite d’évacuation de la première unité de séparation et une conduite d’évacuation d’un deuxième flux aqueux appauvri en biomasse granulaire ;
(c) Une seconde unité de séparation physique, notamment adaptée à réaliser l’étape (c) du procédé de séparation, comprenant une conduite d’alimentation raccordée à la deuxième conduite d’évacuation de la première unité de séparation, une troisième conduite d’évacuation d’un deuxième flux épaissi enrichi en biomasse en suspension, et optionnellement en impuretés et une quatrième conduite d’évacuation d’un troisième flux aqueux formant une eau traitée ;
(d) Une seconde unité de déshydratation, notamment adaptée à réaliser l’étape (d) du procédé de séparation, comprenant une conduite d’alimentation raccordée à la troisième conduite d’évacuation de la seconde unité de séparation et une conduite d’évacuation d’un quatrième flux aqueux appauvri en biomasse en suspension, et optionnellement en impuretés.
(a) Une première unité de séparation physique, notamment adaptée à réaliser l’étape (a) du procédé de séparation, comprenant une conduite d’alimentation en effluent aqueux, une première conduite d’évacuation d’un premier flux épaissi enrichi en biomasse granulaire dont les granules présentent des dimensions supérieures à un seuil et une deuxième conduite d’évacuation d’un premier flux aqueux appauvri en biomasse granulaire dont les granules présentent des dimensions inférieures au seuil et enrichi en biomasse en suspension;
(b) Une première unité de déshydratation, notamment adaptée à réaliser l’étape (b) du procédé de séparation, comprenant une conduite d’alimentation raccordée à la première conduite d’évacuation de la première unité de séparation et une conduite d’évacuation d’un deuxième flux aqueux appauvri en biomasse granulaire ;
(c) Une seconde unité de séparation physique, notamment adaptée à réaliser l’étape (c) du procédé de séparation, comprenant une conduite d’alimentation raccordée à la deuxième conduite d’évacuation de la première unité de séparation, une troisième conduite d’évacuation d’un deuxième flux épaissi enrichi en biomasse en suspension, et optionnellement en impuretés et une quatrième conduite d’évacuation d’un troisième flux aqueux formant une eau traitée ;
(d) Une seconde unité de déshydratation, notamment adaptée à réaliser l’étape (d) du procédé de séparation, comprenant une conduite d’alimentation raccordée à la troisième conduite d’évacuation de la seconde unité de séparation et une conduite d’évacuation d’un quatrième flux aqueux appauvri en biomasse en suspension, et optionnellement en impuretés.
Préférentiellement, la première unité de séparation peut être une unité de séparation par tamisage dans laquelle l’effluent aqueux passe au travers d’un support perforé choisi parmi une grille, un tamis ou une plaque perforée.
Préférentiellement, la seconde unité de séparation peut être choisie parmi une unité de filtration membranaire et une unité de filtration sur toile.
Dans un mode de réalisation, une conduite d’injection d’un coagulant peut être raccordée à la conduite d’alimentation de la seconde unité de séparation.
Dans un autre mode de réalisation, au moins une conduite d’injection d’un floculant et/ou d’un coagulant peut être raccordée à la conduite d’alimentation de la seconde unité de déshydratation.
Dans un mode de réalisation, la conduite d’évacuation d’un deuxième flux aqueux appauvri en biomasse granulaire et/ou la conduite d’évacuation d’un quatrième flux aqueux appauvri en biomasse en suspension, et optionnellement en impuretés, peuvent être raccordées à la conduite d’alimentation de la seconde unité de séparation physique.
L’invention se rapporte également à une installation de traitement d’eaux usées comprenant :
(A) Une conduite de fourniture d'une eau à traiter contenant des polluants, et optionnellement des impuretés ;
(B) Une unité de mise en contact de l’eau à traiter avec une biomasse granulaire mixte algues-bactéries, comprenant une conduite d’alimentation raccordée à la conduite de fourniture d’une eau à traiter et une conduite d’évacuation d’un effluent aqueux contenant une eau traitée appauvrie en polluants, la biomasse, et optionnellement des impuretés ;
(C) Une installation de séparation selon l’invention, ladite conduite d’évacuation d’un effluent aqueux étant raccordée à la conduite d’alimentation en effluent aqueux de la première unité de séparation physique de l’installation de séparation selon l’invention.
(A) Une conduite de fourniture d'une eau à traiter contenant des polluants, et optionnellement des impuretés ;
(B) Une unité de mise en contact de l’eau à traiter avec une biomasse granulaire mixte algues-bactéries, comprenant une conduite d’alimentation raccordée à la conduite de fourniture d’une eau à traiter et une conduite d’évacuation d’un effluent aqueux contenant une eau traitée appauvrie en polluants, la biomasse, et optionnellement des impuretés ;
(C) Une installation de séparation selon l’invention, ladite conduite d’évacuation d’un effluent aqueux étant raccordée à la conduite d’alimentation en effluent aqueux de la première unité de séparation physique de l’installation de séparation selon l’invention.
Préférentiellement, la première conduite d’évacuation du premier flux épaissi enrichi en biomasse granulaire est raccordée à une conduite de recirculation reliée à l'unité de mise en contact de l’eau à traiter avec une biomasse granulaire.
Définitions
/abréviations
La biomasse mixte algues-bactéries est un système symbiotique entre des microalgues et des bactéries. Les bactéries sont des micro-organismes aérobies strictes, micro-aérophiles, aéro-anaérobies facultatives ou anaérobies aérotolérantes aptes à éliminer le carbone, l’azote, le phosphore ou encore la matière organique présents dans les eaux usées. Les microalgues sont des micro-organismes photosynthétiques unicellulaires dont la taille est inférieure à 400 micromètres et dont le diamètre est normalement compris entre 1 et 30 micromètres. La biomasse mixte algues-bactéries peut comprendre une majorité de microalgues eucaryotes ou microalgues procaryotes. Ces dernières contiennent généralement des cyanobactéries filamenteuses procaryotes comme principales microalgues.
La biomasse mixte algues-bactéries utilisée est sous forme granulaire. Typiquement, les dimensions des granules sont de l’ordre de 50 à 500 micromètres. De manière connue, la biomasse se développe sous forme granulaire à l’aide de substances polymères extracellulaires présentes dans le système qui sont des polymères naturels sécrétés par les micro-organismes.
La taille des granules de biomasse mixte algues-bactéries peut être mesurée, par exemple, par tamisage, par diffraction laser selon la norme ISO 13320:2020, par analyse granulométrique par une méthode d’analyse d’images statiques conformément à la norme ISO 13322-1:2014, par exemple par microscopie optique, ou par une méthode par analyse d’images dynamiques selon la norme ISI 13322-2-2021, ou encore par diffusion dynamique de la lumière.
La méthode la plus utilisée pour mesurer la taille des granules est le tamisage qui consiste à verser le produit à analyser au travers d’une série de tamis normalisés (par ex. selon la norme ASTM E11-22) empilés dans l’ordre décroissant des ouvertures de mailles, le dernier tamis présentant les mailles les plus petites. Cette méthode s’applique généralement à des particules de forme régulière ayant une taille comprise entre 40µm et 8mm.
La biomasse en suspension est une biomasse en culture libre. En général, une biomasse mixte algues-bactéries en suspension forme des agrégats de 3 à 30µm.
Par « eaux usées », on entend les eaux résiduaires urbaines dont l’origine est essentiellement domestique mais dont une part peut être d’origine industrielle, ou encore les eaux résiduaires industrielles notamment celles issues de l’industrie agroalimentaire ou toute autre industrie produisant des effluents chargés en matière carbonée et en azote par exemple.
La siccité est une unité de mesure représentant le pourcentage massique de matière sèche dans une boue.
D’autres particularités et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après de plusieurs modes de réalisation particuliers de l’invention, donnés à titre indicatif mais non limitatifs, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
Les configurations alternatives des différentes étapes du procédé présenté ci-après sont combinables suivant l’objectif de séparation décidé.
Procédé de traitement d
’
eau
x
usée
s
Le procédé de traitement d’eaux usées comprend tout d’abord une étape (A) de fourniture d’une eau à traiter contenant typiquement des polluants (tels que de la matière organique, notamment des composés contenant du carbone, de l’azote et/ou du phosphore) et des impuretés (de type sable, microplastiques, matière minérale, etc). L’eau à traiter peut être une eau usée municipale et/ou industrielle n’ayant pas subi de traitement préalable ou une eau à traiter ayant déjà subi une ou plusieurs étapes de traitement au préalable. La ou les étapes de traitement préalable peuvent être par exemple des étapes de traitement primaire qui permettent généralement de réduire la teneur de l’eau à traiter en solides et/ou en matières organiques. Il pourra notamment s’agir d’un tamisage, d’un dessablage et/ou d’un dégraissage. Avantageusement, l’étape de traitement préalable est uniquement un tamisage (aussi appelé « dégrillage »), un dessablage et/ou un dégraissage, de préférence sans traitement préalable par décantation. Ces traitements sont typiquement réalisés par passage au travers de maillages successifs, comportant des mailles de plusieurs centimètres (entre 10 cm et 5 cm), puis de 10 mm, 6 mm, et, plus rarement, de 3 mm, 2 mm ou 1 mm. Ces traitements préalables sont bien connus et ne seront pas davantage détaillés.
Le procédé de traitement comprend ensuite une étape (B) de mise en contact de l’eau à traiter avec une biomasse granulaire mixte algues-bactéries. La biomasse granulaire mixte algues-bactéries est notamment apte à éliminer les polluants contenus dans l’eau à traiter. Lors du traitement biologique de l’eau par mise en contact avec la biomasse mixte, une partie de la biomasse se développe en culture libre et non sous forme granulaire de sorte que l’effluent aqueux sortant du procédé de traitement des eaux usées comprend à la fois de la biomasse sous forme granulaire (ou biomasse granulaire) et de la biomasse en suspension (en culture libre).
L’étape de mise en contact produit ainsi un effluent aqueux contenant une eau traitée appauvrie en polluants, de la biomasse mixte algues-bactéries sous forme granulaire et en suspension, et optionnellement des impuretés. La proportion massique de biomasse granulaire dans l’effluent peut être de 25%m à 80%m.
L’eau traitée présente dans l’effluent aqueux est ensuite séparée de la biomasse, et optionnellement des impuretés, lors d’une étape (C) correspondant au procédé de séparation selon l’invention décrit ci-après.
Procédé de séparation d’un effluent aqueux
Première étape (a) de séparation physique
L’effluent aqueux produit lors du procédé de traitement d’eau usée est ensuite envoyé dans une première étape (a) de séparation de physique sans ajout préalable de composé d’aide à la séparation, par exemple de type coagulant et/ou floculant. La première étape (a) de séparation physique produit un premier flux épaissi enrichi en biomasse granulaire dont les granules présentent des dimensions supérieures à un seuil et un premier flux aqueux appauvri en biomasse granulaire dont les granules présentent des dimensions inférieures au seuil et enrichi en biomasse en suspension.
Cette étape (a) a pour objectif de séparer la biomasse granulaire de l’eau traitée, et optionnellement également des polluants et des impuretés, pour obtenir un flux enrichi en biomasse granulaire mixte algues-bactéries, comprenant avantageusement peu de polluants et d’impuretés. Le seuil est choisi afin de séparer la majorité de la biomasse granulaire, notamment de 80%m à 100%m, de préférence de 90% m à 99%m de la biomasse granulaire. Ce seuil peut être déterminé en fonction des dimensions des granules de biomasse. En général, un seuil d’au moins 50 micromètres et optionnellement d’au moins 1 millimètre permet de récupérer la majorité de la biomasse granulaire. Le seuil peut également être d’au moins 70µm, notamment pour séparer la biomasse des limons et argiles, ou d’au moins 125µm ou d’au moins 250 micromètres, notamment pour séparer la biomasse du sable très fin ou fin.
L’étape (a) est typiquement une étape de séparation par tamisage au cours de laquelle l’effluent aqueux passe au travers d’un support perforé choisi parmi une grille, un tamis ou une plaque perforée. Cette étape ne met donc pas en œuvre de membranes susceptibles de se colmater et n’utilise pas de composés chimiques d’aide à la séparation.
L’étape (a) peut être mise en œuvre au moyen d’un dispositif choisi parmi une table d’égouttage, un tamis, un tamis vibrant, une grille, un filtre à bandes, un filtre, un filtre vibrant, un filtre presse, une presse à piston, une presse à vis. Le tamis vibrant, filtre à bandes ou le filtre vibrant est un tamis ou un filtre présentant des ouvertures à travers lesquels circulent l’effluent aqueux. Le tamis ou le filtre vibrant va vibrer pour filtrer et séparer la biomasse. Pour cette séparation, le seuil peut être atteint en choisissant un tamis dont les ouvertures présentent un diamètre correspondant au seuil.
Une partie du premier flux épaissi enrichi en biomasse granulaire sortant de l’étape (a) peut optionnellement être renvoyée à l’étape (B) du procédé de traitement d’eau usée. La recirculation de la biomasse permet de remettre dans le réacteur de l’étape (B) une fraction riche en biomasse et ainsi augmenter le rendement du traitement de l’eau usée en améliorant les performances du traitement biologique.
Première étape
(b)
de déshydratation
Le premier flux épaissi enrichi en biomasse granulaire mixte algues-bactéries sortant de l’étape (a), ou optionnellement une partie de ce premier flux épaissi enrichi en biomasse granulaire, est ensuite déshydraté. Au cours de l’étape (b), un premier gâteau à haute valeur ajoutée, sans composé chimique ajouté, est produit ainsi qu’un deuxième flux aqueux appauvri en biomasse granulaire.
Cette première étape (b) de déshydratation peut être précédée d’une étape d’épaississement permettant de réduire le volume des boues. L’étape d’épaississement peut être une étape d’épaississement par décantation gravitaire avec une récupération des granules en fond d’épaississeur tandis que le liquide est évacué par une surverse ou une étape d’épaississement dynamique. L’épaississement dynamique peut être réalisé par flottation par microbulles (aussi appelée flottation à l’air dissous), par égouttage (par ex. au moyen d’une grille d’égouttage ou d’épaississement, d’une table d’égouttage, ou d’un tambour d’égouttage ou tambour épaississeur) ou par centrifugation. La flottation par microbulles est basée sur l'injection de gaz dans le liquide contenant les granules, ce qui sépare les phases liquides et solides par différence de densité. L’étape d’épaississement peut également comprendre un épaississement par décantation gravitaire et un épaississement dynamique, avantageusement un épaississement par décantation gravitaire suivi d’un épaississement dynamique.
La déshydratation permet de diminuer la teneur en eau de la biomasse pour atteindre une siccité d’environ 10% à 20%. La déshydratation peut être réalisée par filtration (un filtre presse, une presse à piston, une presse à vis) et/ou par centrifugation de manière usuelle.
La richesse du gâteau en biomasse mixte microalgues-bactéries ainsi produit permet son utilisation ultérieure en biofertilisant dans l’agriculture, pour l’épandage des champs par exemple. Par rapport aux procédés existants, ce gâteau présente l’avantage de présenter une teneur très faible en polluants, et optionnellement en impuretés, et est exempt de composés chimiques d’aide à la séparation de type floculant et/ou coagulant utilisés habituellement pour améliorer la récupération des biomasses mixtes. Du fait de sa faible teneur en polluants, et optionnellement en impuretés, ce gâteau est donc particulièrement adapté à une utilisation en agriculture, notamment en agriculture biologique.
Préférentiellement, le deuxième flux aqueux appauvri en biomasse granulaire produit par l’étape (b) est envoyé entièrement ou en partie dans la deuxième étape (c) de séparation, et optionnellement dans l’étape (B) de traitement d’eau usée décrit précédemment.
Seconde étape (c) de séparation physique
Lors de la première étape (a) de séparation physique, la biomasse granulaire est majoritairement séparée du reste de l’effluent aqueux : le premier flux aqueux qui en résulte est ainsi (i) appauvri en biomasse granulaire mixte algues-bactéries dont les granules présentent des dimensions inférieures au seuil et (ii) enrichi en biomasse en suspension.
Le premier flux aqueux produit lors de l’étape (a) de séparation est ainsi envoyé dans une seconde étape (c) de séparation de physique pour produire un deuxième flux épaissi enrichi en biomasse en suspension et un troisième flux aqueux appauvri en biomasse mixte algues-bactéries, généralement également appauvri en polluants et en impuretés. Ce troisième flux forme une eau traitée.
Cette étape (c) a pour objectif d’effectuer une séparation plus poussée de la biomasse restante, à savoir essentiellement de la biomasse en suspension, et avantageusement des polluants et des impuretés, de l’eau pour obtenir une eau traitée. Les conditions de mise en œuvre de cette seconde étape (c) pourront ainsi être choisies en fonction de teneurs cibles de l’eau traitée en polluants et/ou impuretés, ces teneurs cibles pouvant être fixées en fonction des normes de rejets de l’eau traitée. Le deuxième flux épaissi enrichi en biomasse en suspension comprend ainsi généralement les polluants et les impuretés initialement présents dans les eaux usées (sable, microplastiques, matière minérale, etc).
La seconde étape (c) de séparation physique est typiquement choisie parmi une filtration membranaire (c1) et une filtration sur toile (c2).
La filtration membranaire (c1) correspond à une séparation membranaire qui consiste à séparer plusieurs composés d’un liquide au moyen d’une ou plusieurs membranes. Suivant la différence de perméabilité de la membrane vis-à-vis des composés présents dans le liquide et de la taille des pores de la membrane, il est possible de séparer la biomasse, les polluants et les impuretés d’un effluent aqueux. Une telle filtration membranaire (c1) sera privilégiée lorsque l’eau traitée doit respecter une teneur cible en matières solides stricte. On pourra par exemple utiliser des techniques de microfiltration et/ou de nanofiltration pour mettre en œuvre cette étape.
La filtration sur toile (c2) consiste à faire circuler le premier flux enrichi en biomasse à travers une toile filtrante qui va permettre de retenir les particules trop volumineuses pour passer au travers du maillage de la toile. Ce type de filtration présente l’avantage d’être peu coûteux et sera privilégié lorsque l’eau traitée doit présenter une teneur cible en matières solides peu contraignante.
Optionnellement, avant la seconde étape (c) de séparation physique, un coagulant peut être ajouté au premier flux aqueux enrichi en biomasse granulaire. L’ajout de coagulant peut notamment permettre de lier le phosphore résiduel qui n’a pas pu être éliminé lors du traitement de l’eau usée et ainsi de pouvoir le retenir lors de la filtration. Le coagulant utilisé peut être par exemple du chlorure ferrique, du sulfate d’alumine, ou encore du chlorure de polyaluminium (PAC).
Optionnellement, l’eau traitée sortant de la seconde étape de séparation physique peut, avant d’être rejetée, réinjectée en nappe, ou réutilisée en tant qu’eau de baignade, eau d’irrigation, eau de process, ou pour être la source d’eau pour un traitement direct ou indirect ultérieur visant la production d’eau potable, subir une étape de traitement d’élimination de micropolluants ou des micro-organismes. Cette étape peut être une désinfection par exemple à l’aide d’oxydants (ex : chlore, peracides), de rayons Ultraviolets, ou une ozonation.
Seconde étape (d) de déshydratation
Le deuxième flux épaissi enrichi en biomasse en suspension sortant de l’étape (c) est ensuite déshydraté. Au cours de l’étape (d), un deuxième gâteau à faible valeur ajoutée est produit ainsi qu’un quatrième flux aqueux appauvri en biomasse en suspension.
Cette première étape (b) de déshydratation peut être précédée d’une étape d’épaississement permettant de réduire le volume des boues. Cette ’étape d’épaississement peut être réalisée par décantation gravitaire et/ou par épaississement dynamique tel que décrit précédemment.
La déshydratation permet de diminuer la teneur en eau de la biomasse pour atteindre une siccité d’environ 10% à 30%. La déshydratation peut être réalisée par filtration et/ou par centrifugation, de manière usuelle.
Le gâteau ainsi produit ne pourra pas être utilisé en agriculture puisque le deuxième gâteau comprend généralement, en plus de la biomasse, des impuretés de l’effluent aqueux entrant dans le procédé de séparation tel que du sable et des polluants, voire des composés chimiques qui ont dû être ajoutés pour faciliter la séparation. Il sera donc éliminé dans une décharge par exemple.
Préférentiellement, le quatrième flux aqueux appauvri en biomasse produit par l’étape (d) est envoyé partiellement ou entièrement dans la deuxième étape (c) de séparation, et optionnellement dans l’étape (B) de traitement d’eau usée décrit précédemment.
Optionnellement, un floculant et/ou un coagulant peut être ajouté au deuxième flux épaissi enrichi en biomasse avant la seconde étape de déshydratation (d) pour floculer le maximum de biomasse libre, de polluants et d’impuretés afin de déshydrater plus facilement ce flux et aussi d’intégrer un maximum de polluants et d’impuretés dans le gâteau et non dans le quatrième flux aqueux appauvri en biomasse.
Comme une partie de l’eau et de la biomasse initialement contenues dans l’effluent aqueux traité par le procédé de séparation selon l’invention a été réduite par la mise en œuvre de la première étape de séparation, le flux de biomasse et de contaminants à traiter dans cette deuxième étape de séparation physique est beaucoup plus faible, de sorte qu’il est possible d’envisager l’utilisation de techniques moins coûteuses et moins contraignantes en termes d’entretien que si l’effluent aqueux sortant du réacteur biologique était directement traité dans les étapes (c) et (d). Il est par ailleurs possible d’utiliser, au cours de cette deuxième étape de séparation, des composés chimiques d’aide à la séparation tels que floculants et/ou coagulants afin d’améliorer la qualité des eaux traitées récupérées. Ces composés chimiques vont alors se retrouver dans un deuxième gâteau obtenu après déshydratation, tel que décrit plus bas. Ce gâteau à faible valeur ajoutée en raison de la présence de ces réactifs chimiques et des polluants et/impuretés initialement contenues dans les eaux usées, bien que non valorisable, est en faible quantité de sorte que, dans l’ensemble, le procédé de séparation selon l’invention permet d’une part d’optimiser la valorisation de la biomasse, notamment sous forme granulaire, par l’obtention du premier gâteau, et d’autre part d’optimiser le traitement de l’eau, notamment en réduisant le CAPEX et l’OPEX des deuxièmes étapes de séparation et de déshydratation.
Description de l’installation
En référence à la , l’installation 100 de séparation d’un effluent aqueux contenant de la biomasse mixte algues-bactéries sous forme granulaire et en suspension, des polluants, et optionnellement des impuretés, et une eau traitée comprend une première unité 110 de séparation physique adaptée à mettre en œuvre l’étape (a) du procédé, une première unité 120 de déshydratation adaptée à mettre en œuvre l’étape (b) du procédé, une seconde unité 130 de séparation physique adaptée à mettre en œuvre l’étape (c) du procédé et une seconde unité 140 de déshydratation adaptée à mettre en œuvre l’étape (d) du procédé.
La première unité 110 de séparation est une unité configurée pour séparer des granules de biomasse granulaire mixte algues-bactéries de dimensions supérieures à un seuil. La première unité 110 de séparation est par exemple une unité de séparation par tamisage. On pourra par exemple utiliser une table d’égouttage, un tamis, un tamis vibrant, une grille, un filtre à bandes, un filtre, un filtre vibrant. La première unité 110 comprend une conduite d’alimentation 1 d’un effluent aqueux, une première conduite d’évacuation 2 d’un flux épaissi enrichi en biomasse granulaire mixte algues-bactéries dont les granules présentent des dimensions supérieures à un seuil et une deuxième conduite d’évacuation 3 d’un premier flux aqueux appauvri en biomasse granulaire mixte algues-bactéries dont les granules présentent des dimensions inférieures au seuil.
La première unité 120 de déshydratation est une unité choisie parmi une unité de centrifugation, une unité de filtration et une combinaison de ces unités, permettant de produire un gâteau de biomasse granulaire mixte algues-bactéries à haute valeur ajoutée. La première unité 120 comprend une conduite d’alimentation 4 raccordée à la première conduite d’évacuation 2 de la première unité 110 de séparation et une conduite d’évacuation 5 d’un deuxième flux aqueux appauvri en biomasse granulaire mixte algues-bactéries. La première unité 120 comprend également une conduite d’évacuation de la biomasse déshydraté non représentée sur les figures.
La seconde unité 130 de séparation physique est par exemple choisie parmi une unité de filtration membranaire et une unité de filtration sur toile. La seconde unité 130 de séparation comprend une conduite d’alimentation 6 raccordée à la conduite d’évacuation 3 de la première unité 110 de séparation, une troisième conduite d’évacuation 7 d’un deuxième flux épaissi enrichi en biomasse mixte algues-bactéries en suspension et une quatrième conduite d’évacuation 8 d’un troisième flux aqueux appauvri en biomasse mixte algues-bactéries en suspension et formant une eau traitée.
La seconde unité 140 de déshydratation est une unité choisie parmi une unité de centrifugation, une unité de filtration et une combinaison de ces unités, permettant de produire un gâteau de biomasse mixte algues-bactéries à faible valeur ajoutée contenant également des polluants et des impuretés. La seconde unité 140 comprend une conduite d’alimentation 9 raccordée à la troisième conduite d’évacuation 7 de la première unité 130 de séparation et une conduite d’évacuation 10 d’un quatrième flux aqueux appauvri en biomasse mixte algues-bactéries en suspension. La seconde unité 140 comprend également une conduite d’évacuation de la biomasse déshydraté non représentée sur les figures.
La présente un mode de réalisation d’une installation de traitement d’eaux usées 250 comprenant une installation de séparation 200. Les unités 210, 220, 230 et 240 sont identiques aux unités 110, 120, 130 et 140 décrites en référence à la , les numérotations des conduites restent les mêmes pour ces unités.
En référence à la , l’installation 250 de traitement d’eaux usées comprend une conduite de fourniture 11 d’une eau à traiter contenant des polluants, et optionnellement des impuretés, apte à réaliser l’étape (A) du procédé de traitement, une unité 251 de mise en contact de l’eau à traiter apte à réaliser l’étape (B) du procédé de traitement et une conduite d’évacuation 12 d’un effluent aqueux apte à réaliser l’étape (C) du procédé de traitement.
L’unité 251 est une unité de mise en contact de l’eau à traiter avec une biomasse granulaire mixte algues-bactéries apte à éliminer des polluants. Elle comprend une conduite d’alimentation 13 raccordée à la conduite 11 de fourniture de l’eau à traiter et une conduite d’évacuation 12 d’un effluent aqueux raccordée à la conduite d’alimentation 1 de l’unité 210 de l’installation 200 de séparation. L’unité 251 peut être un photobioréacteur notamment un bassin de culture ouvert dans lequel l’eau à traiter circule avec un certain temps de séjour, une colonne à bulles ou un réacteur tubulaire fermé.
Optionnellement, une conduite 14 de recirculation raccorde la conduite d’évacuation 2 de l’unité 210 de séparation de l’installation 200 et l’unité 251 de l’installation 250 de traitement pour qu’une partie du premier flux enrichi en biomasse granulaire mixte algues-bactéries sortant de l’étape (a) soit renvoyé à l’étape (B) du procédé de traitement d’eau usée.
Préférentiellement, les conduites d’évacuation 5, 10 des unités 220 et 240 de l’installation 200 de séparation sont raccordées à la conduite 6 d’alimentation de la deuxième unité 230 de séparation par une conduite 20. Optionnellement, les conduites d’évacuation 5, 10 peuvent également être raccordées à la conduite 11 de l’installation 250 par une conduite 15.
La présente un autre mode de réalisation de l’installation de traitement des eaux usées 350 comprenant une installation de séparation 300. Les unités 310, 320, 330, 340 et 351 sont identiques aux unités 210, 220, 230, 240 et 251 décrites en référence à la , les numérotations des conduites restent les mêmes pour ces unités.
En référence à la , l’installation 300 de séparation comprend une conduite d’injection en coagulant 16 raccordée à la conduite d’alimentation 6 de la seconde unité de séparation 330.
L’installation 300 de séparation comprend également une conduite d’injection en floculant et/ou coagulant 17 raccordée à la conduite d’alimentation 9 de la seconde unité de déshydratation 340.
L’installation 300 comprend enfin, en aval de la seconde unité 330 de séparation, une unité 360 de désinfection de l’eau traitée comprenant une conduite d’alimentation 18 raccordée à la conduite d’évacuation 8 de l’unité 330 et une conduite d’évacuation 19 d’une eau désinfectée.
De manière générale, on pourra prévoir des unités de tamisage et/ou dégraissage et/ou dessablage en amont des unités 251, 351 pour traiter les eaux usées entrantes. De préférence ces unités ne sont pas précédées d’une unité de décantation.
On pourra en outre prévoir entre chaque unité de séparation physique 110, 130 ; 210, 230 ; 310, 330) et l’unité de déshydratation associée (120, 140 ; 220, 240, 320, 340), une unité d’épaississement (non représentée sur les figures) telle qu’un bassin de décantation, d’un réacteur de flottation, d’une centrifugeuse, d’un tambour d’égouttage ou encore d’une table ou d’une grille d’égouttage.
Les différents modes de réalisation présentés en référence aux figures 1 à 3 sont combinables suivant l’objectif de traitement et de séparation décidé.
Claims (17)
- Procédé de séparation d’un effluent aqueux contenant de la biomasse mixte algues-bactéries présente sous forme granulaire et en suspension et une eau traitée, le procédé comprenant :
(a) Une première étape de séparation physique d’au moins une partie de la biomasse granulaire de l’eau traitée réalisée sans ajout préalable de composés d’aide à la séparation, produisant un premier flux épaissi enrichi en biomasse granulaire dont les granules présentent des dimensions supérieures à un seuil et un premier flux aqueux appauvri en biomasse granulaire dont les granules présentent des dimensions inférieures au seuil et enrichi en biomasse en suspension ;
(b) Une première étape de déshydratation du premier flux épaissi enrichi en biomasse granulaire produisant un premier gâteau et un deuxième flux aqueux appauvri en biomasse granulaire,
(c) Une seconde étape de séparation physique du premier flux aqueux produisant un deuxième flux épaissi enrichi en biomasse en suspension et un troisième flux aqueux formant une eau traitée ;
(d) Une seconde étape de déshydratation du deuxième flux épaissi enrichi en biomasse en suspension produisant un deuxième gâteau et un quatrième flux aqueux appauvri en biomasse en suspension. - Procédé de séparation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le seuil est d’au moins 50µm, optionnellement d’au moins 70µm, 125µm, 0,250mm ou 1mm.
- Procédé de séparation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la première étape de séparation physique (a) est une étape de séparation par tamisage au cours de laquelle l’effluent aqueux passe au travers d’un support perforé choisi parmi une grille, un tamis ou une plaque perforée, optionnellement mise en œuvre au moyen d’un dispositif choisi parmi une table d’égouttage, un tamis, un tamis vibrant, une grille, un filtre à bandes, un filtre, un filtre vibrant.
- Procédé de séparation selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la seconde étape de séparation (c) est choisie parmi une filtration membranaire et une filtration sur toile.
- Procédé de séparation selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’un coagulant est ajouté au premier flux aqueux avant la seconde étape (c) de séparation.
- Procédé de séparation selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’un floculant et/ou un coagulant est ajouté au deuxième flux épaissi enrichi en biomasse en suspension avant la seconde étape de déshydratation (d).
- Procédé de séparation selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce le deuxième et/ou le quatrième flux aqueux sortant des étapes (b) et (d) sont envoyés en amont de la seconde étape (c) de séparation.
- Procédé de traitement d’eaux usées dans lequel :
(A) On fournit une eau à traiter contenant des polluants, optionnellement une eau à traiter préalablement tamisée, dégraissée et/ou dessablée ;
(B) On met en contact l’eau à traiter avec une biomasse granulaire mixte algues-bactéries, et on produit un effluent aqueux contenant une eau traitée appauvrie en polluants, la biomasse sous forme granulaire et en suspension ;
(C) On sépare l’eau traitée et la biomasse contenues dans l’effluent aqueux en soumettant ce dernier au procédé de séparation selon l’une quelconque des revendications précédentes. - Procédé de traitement selon la revendication 8, caractérisé en ce qu’une partie du premier flux épaissi enrichi en biomasse granulaire sortant de la première étape (a) de séparation est envoyé dans l’étape (B) de mise en contact l’eau à traiter avec une biomasse granulaire.
- Installation (100, 200, 300) de séparation d’un effluent aqueux contenant de la biomasse mixte algues-bactéries présente sous forme granulaire et en suspension et une eau traitée, caractérisée en ce qu’elle comprend :
- Une première unité (110, 210, 310) de séparation physique, comprenant une conduite d’alimentation (1) en effluent aqueux, une première conduite d’évacuation (2) d’un premier flux épaissi enrichi en biomasse granulaire dont les granules présentent des dimensions supérieures à un seuil et une deuxième conduite d’évacuation (3) d’un premier flux aqueux appauvri en biomasse granulaire dont les granules présentent des dimensions inférieures au seuil et enrichi en biomasse en suspension ;
- Une première unité (120, 220, 320) de déshydratation, comprenant une conduite d’alimentation (4) raccordée à la première conduite d’évacuation (2) de la première unité (110, 210, 310) de séparation et une conduite d’évacuation (5) d’un deuxième flux aqueux appauvri en biomasse granulaire ;
- Une seconde unité (130, 230, 330) de séparation physique, comprenant une conduite d’alimentation (6) raccordée à la deuxième conduite d’évacuation de la première unité (110, 210, 310) de séparation, une troisième conduite d’évacuation (7) d’un deuxième flux épaissi enrichi en biomasse en suspension et une quatrième conduite d’évacuation (8) d’un troisième flux aqueux formant une eau traitée ;
- Une seconde unité (140, 240, 340) de déshydratation, comprenant une conduite d’alimentation (9) raccordée à la troisième conduite d’évacuation de la seconde unité de séparation (130, 230, 330) et une conduite d’évacuation (10) d’un quatrième flux aqueux appauvri en biomasse en suspension.
- Installation (100, 200, 300) de séparation selon la revendication 10, caractérisée en ce que la première unité (110, 210, 310) de séparation est une unité de séparation par tamisage dans laquelle l’effluent aqueux passe au travers d’un support perforé choisi parmi une grille, un tamis ou une plaque perforée.
- Installation (100, 200, 300) de séparation selon la revendication 10 ou 11, caractérisée en ce que la seconde unité (120, 220, 320) de séparation est choisie parmi une unité de filtration membranaire et une unité de filtration sur toile.
- Installation (300) de séparation selon l’une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce qu’une conduite (16) d’injection d’un coagulant est raccordée à la conduite d’alimentation (6) de la seconde unité (330) de séparation.
- Installation (300) de séparation selon l’une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisé en ce qu’au moins une conduite (17) d’injection d’un floculant et/ou d’un coagulant est raccordée à la conduite d’alimentation (9) de la seconde unité (340) de déshydratation.
- Installation (300) de séparation selon l’une quelconque des revendications 10 à 14, caractérisé en ce qu’au moins une conduite choisie parmi la conduite d’évacuation (5) du deuxième flux aqueux appauvri en biomasse granulaire et la conduite d’évacuation (10) du quatrième flux aqueux appauvri en biomasse en suspension est raccordée à la conduite d’alimentation (6) de la seconde unité (330) de séparation physique.
- Installation (250, 350) de traitement d’eaux usées, caractérisée en ce qu’elle comprend :
- Une conduite (11) de fourniture d'une eau à traiter contenant des polluants ;
- Une unité (251) de mise en contact de l’eau à traiter avec une biomasse granulaire mixte algues-bactéries, comprenant une conduite d’alimentation (13) raccordée à la conduite (11) de fourniture d’une eau à traiter et une conduite d’évacuation (12) d’un effluent aqueux contenant une eau traitée appauvrie en polluants, la biomasse sous forme granulaire et en suspension ;
- Une installation (100, 200, 300) de séparation selon l’une quelconque des revendications 10 à 15, ladite conduite d’évacuation (12) d’un effluent aqueux étant raccordée à la conduite d’alimentation (1) en effluent aqueux de la première unité de séparation physique de l’installation (100, 200, 300) de séparation.
- Installation (250, 350) de traitement selon la revendication 16, caractérisé en ce que la première conduite d’évacuation (2) du premier flux épaissi enrichi en biomasse granulaire est raccordée à une conduite (14) de recirculation reliée à l’unité (251) de mise en contact de l’eau à traiter avec une biomasse granulaire.
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