WO2002068344A1

WO2002068344A1 - Procede d'epuration biologique des eaux residuaires utilisant des particules support de biofilm

Info

Publication number: WO2002068344A1
Application number: PCT/FR2002/000601
Authority: WO
Inventors: Etienne Paul; Pierre Buffiere
Original assignee: Ondeo Degremont
Priority date: 2001-02-27
Filing date: 2002-02-15
Publication date: 2002-09-06
Also published as: RU2274609C2; NO20033779D0; CN1209299C; PL365335A1; NO20033779L; AU2002241030B2; BR0207573A; ES2213503T1; FR2821345B1; KR20030084953A; HUP0303842A2; RU2003128964A; CN1496336A; WO2002068344A9; US20040084368A1; FR2821345A1; HUP0303842A3; US6984314B2; MXPA03007686A; DE02706863T1

Abstract

Procédé d'épuration biologique des eaux résiduaires en cultures mixtes mettant en oeuvre des micro-organismes dont une partie au moins est fixée sur des supports solides, caractérisé en ce que lesdits supports sont mis en mouvement de façon à engendrer une turbulence dans le milieu réactionnel, dont l'intensité est telle qu'elle assure une réduction de la production de boues biologiques, les matériaux constituant lesdits supports de micro-organismes étant soumis à une abrasion et à un nettoyage, tout en étant retenus dans ledit milieu réactionnel.

Description

Supervision et diagnostic du fonctionnement d'un système dynamique

La présente invention concerne de manière générale dans le cadre de l'intelligence artificielle, la supervision d'un système dynamique afin de produire des diagnostics sur le fonctionnement du système dynamique, particulièrement sur l'historique de défauts détectés dans celui-ci.

Le système dynamique supervisé peut être un réseau de télécommunications dans lequel des équipements de surveillance génèrent des alarmes.

Selon une première approche connue, la surveillance de l'évolution d'un système dynamique est basée sur une représentation de modèles de chroniques utilisant la reconnaissance d'événements pertinents, tels que des alarmes, observés au cours de l'évolution du système dynamique de manière à lier temporellement leurs causalités. Une chronique est ainsi un ensemble d'événements liés par des contraintes temporelles.

La figure 1 illustre un exemple d'un modèle de chronique C dans le cadre de la surveillance d'un réseau de télécommunications. Les événements sont par exemple une alarme de perte de signal LOS (Loss Of Signal) ou une alarme de perte de trame LOF (Loss Of Frame) apparaissant (Active) ou disparaissant (Clear) , ou bien une perte de liaison LD (Lin Down) ou un retour en fonctionnement de la liaison LU (LinkUp) , etc. Les intervalles temporels admissibles entre deux événements sont indiqués entre des crochets . Cette première approche fait appel à un moteur de reconnaissance de chronique M ayant pour rôle principal de reconnaître de façon très efficace des schémas temporels dans un flot d'événements arrivant au moteur de reconnaissance comparativement à des chroniques pré-enregistrées dans une base de modèles de chronique B, comme montré à la figure 2.

Cette première approche est une technologie performante dans le cadre de la supervision de systèmes dynamiques comme les réseaux de télécommunications, par exemple. Le moteur de reconnaissance de chronique M peut traiter jusqu'à 20 événements par seconde environ.

Le moteur de recherche produit des chroniques reconnues en fonction des instants des événements observés, comparativement aux contraintes temporelles des chroniques enregistrées, la reconnaissance étant incrémentée au fur et à mesure de l'entrée des événements observés. Si la reconnaissance de chroniques offre une synthèse très efficace d'alarmes et une détection rapide de dysfonctionnements, notamment à l'aide de l'exploitation de contraintes numériques, elle ne permet pas de relier causalement les événements, tels que pannes et autres défauts, les uns aux autres au fur et à mesure de leur détection et de leur reconnaissance. Autrement dit, on peut toujours supposer que n'importe quelle chronique peut suivre n'importe quelle autre chronique sans qu'il soit possible d'assurer si cet enchaînement est vraisemblable dans le système supervisé. Des événements peuvent appartenir à plusieurs chroniques distinctes sans possibilité de savoir si l'appartenance d'un événement à une chronique est plus vraisemblable que l'appartenance du même événement à une autre chronique.

Selon une deuxième approche connue, la supervision de l'évolution d'un système dynamique utilise le formalisme des réseaux de Pétri pour modéliser le comportement du système dynamique supervisé. Un réseau de Pétri est composé de deux types de noeuds : les places représentatives d'événements E qui décrivent les états du système supervisé modélisé et les transitions représentatives des changements d'état du système. À certaines de ces transitions sont associées des observations telles que des alarmes, à raison d'une alarme par transition.

Comme montré par le graphe de causalité à la figure 3, le franchissement d'une transition TR correspondant au signalement d'une alarme par exemple dépend d'un ou plusieurs événements antérieurs EA, tels que pannes, placés en amont de la transition et nécessaires et suffisants pour engendrer l'alarme, et influence un ou plusieurs événements postérieurs EP, tels que pannes, placés en aval de la transition. La transition TR est ainsi un lien de causalité entre des événements passés et des événements futurs.

Une variante de l'algorithme de Viterbi permet, à partir de l'observation des alarmes, de reconstituer l'enchaînement des différentes transitions et donc des différents états par lequel est passé le système. Ces enchaînements sont indifféremment appelés trajectoires de réseau de Pétri ou histoires du système supervisé. Une histoire permet de comprendre les causes des alarmes observées et donc la propagation de défauts ou d'états de fonctionnement dans le système supervisé, et constitue un diagnostic du système supervisé pendant une période donnée.

L'algorithme de Viterbi construit des liens de causalité à partir d'un modèle sous forme de réseau de Petri et donc décrit des enchaînements d'événements possibles. Mais l'algorithme de Viterbi ne prend pas en compte les contraintes temporelles numériques existantes dans le système supervisé. Par exemple, il est impossible avec un tel diagnostic de différencier une panne générant deux alarmes espacées de 3 secondes par rapport à une autre panne générant les deux mêmes alarmes espacées de 10 secondes. Ainsi le diagnostic basé sur un réseau de Petri ignore les caractéristiques temporelles du système supervisé.

L'objectif de l'invention est de fournir un procédé de supervision de chroniques observées dans un système dynamique de façon à bénéficier des avantages des deux approches présentées ci-dessus. En d'autres termes, l'invention vise à la fois à expliciter des relations de causalités entre des chroniques, et à considérer des délais numériques dans un diagnostic.

Pour atteindre cet objectif, un procédé pour superviser un système dynamique, comprenant une reconnaissance de chroniques dépendant d'événements observés dans le système dynamique parmi des chroniques préalablement enregistrées, au moins une chronique enregistrée dépendant au moins de deux événements, est caractérisé en ce qu'il comprend préalablement une construction de trajectoires d'un réseau de Petri dans lesquelles des transitions sont constituées par des chroniques enregistrées et dans chacune desquelles un événement n'apparaît qu'une fois, et une sélection parmi lesdites chroniques reconnues comprenant chacune au moins un événement détecté dans le système dynamique, d'un sous- ensemble de chroniques reconnues qui constituent des transitions d'une trajectoire dans le réseau de Petri.

Comparativement à un diagnostic selon la deuxième approche, l'invention établit un diagnostic plus précis que la simple juxtaposition des deux approches puisque deux pannes peuvent être différenciées en considérant l'écart temporel entre les différents événements tels que des alarmes dues à ces pannes.

Les transitions du réseau de Petri selon l'invention ne sont plus des événements mais des chroniques d'événements.

Selon l'invention, au moins une chronique dans le sous-ensemble comporte au moins deux événements tels que des alarmes, comparativement aux transitions du réseau de Petri étiquetées par un seul événement.

Selon une caractéristique de l'invention, la construction de trajectoires de réseau de Petri comprend une reconnaissance de chroniques enregistrées contenant au moins un événement détecté dans le système dynamique, et une adjonction de chacune des chroniques reconnues à des trajectoires de réseau de Petri pour chacune desquelles tous les événements de la chronique reconnue ne sont pas encore expliquées relativement à ladite trajectoire.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la sélection d'un sous-ensemble de chroniques reconnues comprend un calcul d'intervalles temporels entre les événements détectés dans le système dynamique, une reconnaissance de chroniques enregistrées dans la succession des événements détectés notamment par comparaison des intervalles calculés à des variations d'intervalles admissibles entre des événements dans les chroniques enregistrées, et une sélection d'une trajectoire ayant des transitions constituées par les chroniques reconnues selon l'ordre de celles-ci. L'invention concerne également un superviseur pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, comprenant un moyen de reconnaissance de chronique pour reconnaître des chroniques parmi des chroniques préalablement enregistrées en fonction d'événements observés dans le système dynamique, et un moyen de diagnostic ayant défini des trajectoires de réseau de

Petri en fonction des chroniques enregistrées pour produire un diagnostic du système dynamique représenté par une trajectoire sélectionnée en fonction des chroniques reconnues par le moyen de reconnaissance de chronique.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de plusieurs réalisations préférées de l'invention en référence aux dessins annexés correspondants dans lesquels :

- la figure 1 est un graphe d'un modèle de chronique avec ses contraintes temporelles entre des événements, selon la technique antérieure ;

- la figure 2 est un bloc-diagramme schématique montrant un moteur de reconnaisance de chronique selon la technique antérieure ; la figure 3 est un graphe de causalité à réseau de Petri pour l'établissement de diagnostic selon la technique antérieure ;

- la figure 4 est un bloc-diagramme schématique d'un superviseur selon l'invention pour superviser un réseau de télécommunications ;

- la figure 5 est un algorithme d'un procédé de construction de trajectoires de réseau de Petri selon l'invention ; - la figure 6 est un graphe d'un réseau de Petri à chroniques selon un premier exemple de l'invention ; et

- la figure 7 est un graphe d'un réseau de Petri à chroniques selon un deuxième exemple de 1 ' invention.

Selon une réalisation préférée de l'invention montrée à la figure 4, le procédé de supervision s'appuie sur une plate-forme logicielle de gestion implémentée dans un superviseur de réseau SU sous la forme d'une station de travail dans un système de surveillance et maintenance pour un réseau de télécommunications RT à superviser.

Le réseau de télécommunications RT peut être n'importe quel type de réseau de télécommunications, ou ensemble de réseaux, tel que réseau téléphonique ou radiotéléphonique, réseau à haut débit de type ATM, réseau numérique à intégration de service RNIS, réseau de transmission de paquets, réseau internet, réseau intranet, réseau local, etc. Des équipements de surveillance EQ dans le réseau de télécommunications RT détectent notamment des pannes ou défauts de fonctionnement et/ou des erreurs de transmission par exemple dans des noeuds et terminaisons du réseau, comme dans des commutateurs, multiplexeurs, brasseurs, routeurs, enregistreurs, serveurs, stations de base, etc. Les défauts ou pannes de fonctionnement et/ou erreurs de transmission détectés sont des événements signalés sous la forme d'alarmes A par les équipements EQ au superviseur de réseau SU.

Le superviseur de réseau SU contient un logiciel de supervision composé essentiellement d'un moteur de reconnaissance de chronique MRC combiné à un diagnostiqueur DI . Un algorithme de Viterbi est implémenté dans le diagnostiqueur DI et définit des trajectoires de réseau de Petri en fonction de chroniques C préalablement enregistrées dans une base de modèles de chronique BMC dans le moteur de recherche MRC. Un diagnostic du réseau supervisé RT produit par le diagnostiqueur DI est affiché en fonction de chroniques reconnues CR dans des successions d'alarmes détectées dans le réseau supervisé. Chaque diagnostic affiché est par exemple sous la forme d'un graphe de trajectoire de réseau de Petri dans le diagnostiqueur.

Le superviseur de réseau SU construit toutes les trajectoires possibles du réseau de télécommunications RT selon les étapes principales de construction suivantes E0 à E7 montrées à la figure 5.

A une étape initiale E0 est décrite l'expertise de diagnostic sous la forme d'une combinaison d'un jeu de chroniques déjà enregistrées dans le moteur MRC et d'un réseau de Petri dans le diagnostiqueur DI . Le jeu de chroniques est défini à partir d'événements déjà observés dans le réseau dynamique RT à superviser comme dans la première approche connue ; les chroniques représentent des groupements d'alarmes associées à des contraintes temporelles. Le réseau de Petri a des transitions étiquetées non plus par des alarmes mais par les chroniques précédemment définies ; le réseau de Petri décrit donc les enchaînements possibles des chroniques.

Compte-tenu des alarmes reçues, le superviseur construit des trajectoires de réseau de Petri déterminées par les histoires possibles du réseau supervisé de la façon suivante. Selon l'invention, une histoire est un enchaînement de chroniques reconnues auquel est associé également un ensemble d'alarmes "non expliquées" ANE.

Lorsqu'une alarme détectée A est transmise par un équipement EQ au superviseur de réseau SU à l'étape El, l'étape suivante E2 ajoute l'alarme détectée dans l'ensemble d'alarmes "non expliquées" ANE de chacune HI des histoires en cours dans le diagnostiqueur DI . L'alarme détectée est également appliquée au moteur de reconnaissance de chronique MR qui recherche des chroniques enregistrées contenant l'alarme détectée dans la base de modèles de chroniques BMC à l'étape E3.

Chaque chronique reconnue CR est appliquée par le moteur MRC au diagnostiqueur DI à l'étape E4. Pour chaque histoire HI, le diagnostiqueur DI vérifie que toutes les alarmes de la chronique reconnue appliquée CR sont contenues dans l'ensemble des alarmes "non expliquées" ANE de l'histoire HI, à l'étape E5. Le diagnostiqueur DI ajoute la chronique reconnue CR à chacune des histoires pouvant l'accepter, et supprime les alarmes de cette chronique reconnue dans l'ensemble des alarmes "non expliquées" ANE de l'histoire HI, à l'étape E6.

Si les étapes E3 et E5 ne sont pas satisfaites, le procédé retourne à l'étape El. La ligne Test fonctionne selon le principe décrit ci- dessus .

Dans le tableau I ci-après, on a indiqué les caractéristiques principales de ces deux lignes de réacteurs .

TABLEAU I

Dans le Tableau II ci-après, on a précisé les conditions opératoires des lignes Témoin et Test

TABLEAU I I

* Ligne Témoin : la biomasse à l'équilibre est plus faible pour la ligne Test. Les deux lignes ont fonctionné avec une alimentation continue en eaux résiduaires et selon un débit permettant d'obtenir une charge appliquée moyenne de 1 kg de DCO par mètre cube de réacteur et par jour. Le réacteur biologique 8 a fonctionné tantôt avec l'aération et l'agitation, tantôt avec l'agitation seulement. Ce mode opératoire permet d'alterner les phases aérobies assurant la nitrification des espèces contenant de l'ammoniaque (désigné par N- NH₄ dans le Tableau II) présentes dans l'eau résiduaire (c'est-à-dire leur transformation en espèces oxydées comme les nitrites ou les nitrates) , et les phases anoxiques permettant la dénitrification (c'est-à-dire la transformation des espèces oxydées en azote moléculaire) . Ce mode de fonctionnement permet de réaliser, dans le même réacteur, l'ensemble des étapes de l'élimination de la pollution azotée.

Durant les phases aérobies, la concentration en oxygène dissous est maintenue supérieure à 3 mg/1. Durant les phases anoxiques, on rajoute dans le réacteur 8 une certaine quantité de carbone organique prélevée à partir d'une source 12 de carbone externe, afin de réduire le temps nécessaire à l'étape de dénitrification .

Lors de l'expérience, l'âge des boues (c'est-à-dire le rapport entre la quantité de boues biologiques totale contenue dans le dispositif expérimental, décanteur inclus, sur la quantité de boues biologiques extraites) varie entre trois et huit jours. Ce paramètre est ajusté par le débit de purge 11 des boues biologiques. Les mesures effectuées concernent l'ensemble des paramètres qui permettent de caractériser les bilans de la pollution qui entre et qui sort du dispositif : Demande Chimique en Oxygène Totale et Soluble, Azote ammoniacal N-NH₄ , nitrites et nitrates. La quantité de boues est quantifiée à partir des matières en suspension (MES) et des matières volatiles en suspension (MVS) . La production de boues est calculée comme étant la somme de boues extraites par la purge, de la quantité de boues sortant dans l'effluent décanté et de l'accumulation de boues dans le réacteur biologique (sous forme libre ou sous forme fixée) .

On a également calculé un rendement en biomasse apparent Yobs , c'est-à-dire le rapport entre la quantité de boues produites et la quantité de DCO éliminée par le système . Les résultats obtenus sont illustrés par les figures 2a et 2c qui illustrent la variation de la charge éliminée en fonction de la charge appliquée. Ces figures montrent qu'il n'existe pas de différences importantes en ce qui concerne les quantités de DCO éliminées, entre la ligne Témoin et la ligne Test.

On se réfère maintenant aux figures 3a et 3b qui représentent la quantité cumulée de boues produites en fonction de la quantité cumulée de DCO éliminée, dans chacune des deux lignes (ligne Test et ligne Témoin) et pour deux âges de boues différents. Les courbes illustrées par ces figures démontrent que la quantité de boues produites exprimée à partir de la quantité de matières volatiles en suspension, est plus faible dans la ligne Test que dans la ligne Témoin. La pente de chacune des courbes représente le rendement apparent en biomasse, ce qui permet de comparer les résultats ainsi obtenus. On observera que, pour un âge de boues de huit jours, le rendement en biomasse obtenu dans la ligne Témoin est de 0,4 kg MVS/kg DCO, tandis qu'il est de 0,24 kg MVS/kg DCO dans la ligne Test. La diminution observée est sensible (de l'ordre de 40%) . Pour un âge de boues de trois jours, le rendement apparent est de 0,44 pour la ligne Témoin et de 0,32 pour la ligne Test, soit une diminution de 27%. On rappellera que la seule différence entre les deux lignes de réacteurs est la présence de matériau support de croissance dans la ligne Test, avec un taux de remplissage volumique de 20%. Bien qu'au stade actuel des expérimentations, les résultats surprenants obtenus par la mise en œuvre du procédé de l'invention ne peuvent pas faire l'objet d'une théorie complète, on peut toutefois apporter plusieurs explications.

En premier lieu, on notera que les différences observées entre les résultats obtenus sur les lignes Témoin et Test sont clairement liés à un métabolisme différent des micro-organismes lorsqu'ils sont fixés sur leur support et mis en mouvement par agitation mécanique et/ou aération.

- Il est clair que les bactéries fixées ont un temps de séjour dans le réacteur beaucoup plus élevé que les bactéries libres. Par conséquent, la mortalité cellulaire est plus importante, ce qui conduit à une plus faible production de boues. Toutefois, ce facteur ne peut pas à lui-même justifier une baisse de 27 à 40% de la production de boues telle qu'on l'a constatée ci-dessus.

- Les micro-organismes fixés ainsi que les flocs bactériens présents dans le milieu de culture du réacteur biologique de la ligne Test subissent un travail mécanique lié à l'agitation et à l'abrasion entre les matériaux granulaires, en raison des collisions entre les particules. Il est connu que les micro-organismes fixés sont structurés en biofilm et la cohésion de ce biofilm est assurée par des exopolymeres synthétisés par les bactéries. Des contraintes mécaniques importantes contribuent à la destruction de cette structure ; le maintien d'une activité biologique sur le matériau nécessite donc une synthèse continue d' exopolymeres par les bactéries. Il en résulte que la synthèse de ces polymères devient une voie métabolique plus importante que la production de boues. Ces exopolymeres étant soit partiellement biodégradables, soit solubles, se retrouvent dans le mécanisme d'abrasion dans l'effluent liquide . Une diminution accrue de la réduction de production de boues pour un âge de boues élevées comme le montrent les figures 3a et 3b peut corroborer cette seconde hypothèse, dans la mesure où la durée de la contrainte mécanique exercée sur la biomasse est plus élevée.

On a vu ci-dessus que la mise en œuvre de matériaux support pour la croissance des micro-organismes nécessitait des moyens particuliers pour retenir ces matériaux dans l'enceinte du réacteur biologique. On se réfère maintenant aux figures 4 et 5 qui illustrent un exemple de réalisation des moyens de rétention ainsi mis en œuvre. Sur ces figures, on voit que ce dispositif de rétention, qui est placé devant la goulotte 17 de la sortie du réacteur 13 de l'effluent traité, comprend essentiellement une grille 15 inclinée par rapport à la verticale selon un angle α compris de préférence entre 0 et 30°. L'écartemen des barreaux de la grille est déterminé de façon à laisser passer l'eau mais non les supports des micro-organismes. L'espacement de ces barreaux est donc inférieur à la plus petite dimension de support utilisée pour l'immobilisation des micro-organismes. Un panneau déflecteur 16 est disposé parallèlement à la grille, en amont de cette dernière dans le réacteur 13. A la base de la grille 15, on prévoit une rampe d'insufflation d'air 14 permettant de balayer la grille en continu ou par intermittence. L'effet combiné de ce panneau déflecteur 16 et du balayage ainsi réalisé permet de canaliser un flux de liquide ascendant par effet « gazosiphon » (ou « air-lift ») qui entraîne également les particules de matériaux support de croissance des microorganismes 18 (figure 5) . Le flux ainsi créé présente un double avantage :

- d'une part les particules de matériau support contribuent au nettoyage de la grille 15 et d'autre part les contraintes mécaniques importantes exercées sur la surface des particules de matériau support dans cette zone améliorent l'effet de réduction de production de boues observé expérimentalement ainsi qu'on l'a mentionné ci-dessus.

L'effluent liquide traité sortant du réacteur biologique en passant à travers la grille 15 est ensuite évacué par trop plein au moyen d'un déversoir vers la goulotte 17.

En ce qui concerne les éléments support de microorganismes, on peut utiliser selon la présente invention, tout matériau existant disponible dans le commerce ou pouvant être fabriqué conformément aux caractéristiques spécifiées ci-dessus. Ce matériau doit donc présenter les caractéristiques suivantes :

- une dimension, prise selon n'importe quel axe, comprise entre 2 et 50 mm ; - une texture de surface particulière, à savoir la présence de zones protégées de l'abrasion (qui permettent la croissance d'une biomasse assurant l'activité biologique), ainsi que de zones abrasives, qui permettent, en présence du niveau de turbulence suffisant tel que défini ci-dessus, d'exercer des frottements sur la surface externe des autres particules présentes dans le milieu réactionnel.

Ainsi, en tenant compte des caractéristiques spécifiées ci-dessus, l'Homme de l'art sera à même de sélectionner les types de matériaux appropriés à la mise en œuvre devant être effectuée. On a donné ci-après quelques exemples, non limitatifs, de matériaux pouvant ainsi être utilisés .

Exemple 1 : Matériau granulaire.

Les éléments support de micro-organismes sont constitués de particules granulaires pouvant être issus du recyclage des matières plastiques comme décrit par exemple dans FR-A-2 612 085. La figure 6 des dessins annexés illustre un exemple de telles particules qui se présentent sous la forme de granules ayant une forme très irrégulière avec des creux 20 protégés de l'abrasion et des parties en saillie 19 qui favorisent l'abrasion. La dimension de ces granules est comprise entre 2 et 5 mm et leur surface développée peut être comprise entre 5000 et 20000 m² /m³.

Exemple 2 : Matériau en plastique extrudé.

Dans ce cas, les éléments support de micro-organismes sont constitués de matériaux en matière plastique, extrudés et coupés. Sur les figures 7a et 7b des dessins annexés, on a représenté en des vues en bout et en élévation latérale, respectivement, un exemple de réalisation d'un tel élément.

Cet élément est de forme cylindrique et il comporte des ailettes 21, 22, ménagées respectivement sur ses surfaces externe et interne. Les ailettes externes 21 permettent d'effectuer l'abrasion et les ailettes internes 22 assurent une amélioration de la surface disponible pour la colonisation de la biomasse. La dimension de ces éléments de support peut être comprise entre 5 et 25 mm et leur surface totale développée peut être comprise entre 100 et 1500 m²/m³.

Exemple 3 : Matériau en plastique injecté ou moulé.

On sait qu'il existe dans le commerce de nombreux types d'éléments de garnissage pour colonnes ayant les caractéristiques requises pour tirer partie, de manière avantageuse, de la présente invention. Sur la figure 8 des dessins annexés, on a représenté, en perspective, trois exemples de réalisation d'éléments de ce type. Ils sont généralement désignés sous l'appellation d'anneaux. Leur dimension peut être comprise entre 10 et 50 mm et leur surface développée entre 100 et 1000 m²/ m³. Sur les anneaux illustrés sur la figure 8, les surfaces abrasives peuvent être les bords des cylindres 24 ainsi que les parties évidées 23.

On notera qu'avec ce type de matériau, qui se caractérise notamment par une dimension plus importante que les précédents, l'abrasion est également réalisée par l'écoulement liquide dans les zones internes. Les anneaux comportent des ailettes internes 25 permettant la colonisation par les micro-organismes. Il demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés ci-dessus, mais qu'elle en englobe toutes les variantes .

Claims

REVENDICATIONS

1 - Procédé d'épuration biologique des eaux résiduaires en cultures mixtes mettant en œuvre des micro- organismes dont une partie au moins est fixée sur des supports solides, caractérisé en ce que lesdits support sont mis en mouvement de façon à engendrer une turbulence dans le milieu réactionnel, dont l'intensité est telle qu'elle assure une réduction de la production de boues biologiques, les matériaux constituant lesdits supports de micro-organismes étant soumis à une abrasion et à un nettoyage, tout en étant retenus dans ledit milieu réactionnel, ces matériaux présentant une texture de surface qui comporte des zones protégées de l'abrasion permettant la croissance d'une biomasse assurant l'activité biologique et des zones abrasives.

2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'intensité de turbulence engendrée dans le milieu réactionnel, définie par l'énergie fournie par les moyens d'aération et/ou de brassage dudit milieu est comprise entre 1 et 200 Watts par mètre cube de réacteur et, de préférence, entre 2 et 50 Watts par m³ de réacteur.

3 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 , caractérisé en ce que la réduction de la production de boues biologiques d'épuration est de l'ordre de 2 à 50% par rapport à la production de boues obtenue dans des procédés classiques réalisant la même épuration biologique.

4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface du matériau constituant lesdits supports solides de micro-organismes est supérieure à 100 m² par mètre cube de matériau.

5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 4 , caractérisé en ce que les éléments support de micro-organismes présentent une dimension comprise entre 2 mm et 50 mm. 6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 4 et 5, caractérisé en ce que le matériau constituant lesdits supports des micro-organismes est une matière plastique . 7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 4 à 6, caractérisé en ce que le matériau constituant lesdits supports de micro-organismes est un matériau granulaire présentant des parties en creux (20) protégées de l'abrasion et des parties en saillie (19) favorisant l'abrasion.

8 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 4 à 6, caractérisé en ce que le matériau constituant lesdits supports de micro-organismes est constitué d'éléments en matière plastique extrudés et coupés, notamment de forme cylindrique et munis d'ailettes externes (21) favorisant l'abrasion et interne (22) pour la colonisation de la biomasse.

9 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 4 à 6, caractérisé en ce que le matériau constituant lesdits supports de micro-organismes est constitué d'éléments de garnissage en matière plastique injectés ou moulés, présentant notamment la forme d'anneaux cylindriques dont les bords (24) et des parties évidées

(23) favorisent l'abrasion, ces anneaux comportant des ailettes internes (25) permettant la colonisation par la biomasse .

10 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes appliqué à l'épuration aérobie, caractérisé en ce que la mise en mouvement des supports des icro- organismes est obtenue par l'injection d'air ou d'un gaz inerte additionné d'oxygène, la quantité dudit gaz étant déterminée de façon d'une part à assurer l'épuration biologique et d'autre part à obtenir l'intensité de turbulence nécessaire. 11 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 appliqué à l'épuration anaérobie ou à l'épuration anoxique, caractérisé en ce que la mise en mouvement des supports de micro-organismes est assurée par l'injection du gaz de fermentation.

12 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 appliqué à l'épuration anaerobie ou à l'épuration anoxique, caractérisé en ce que la mise en mouvement des supports de micro-organismes est obtenue par agitation mécanique du milieu réactionnel .

13 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 appliqué au traitement combiné du carbone et de l'azote, selon lequel il est mis en œuvre en deux étapes, une étape d'anoxie et une étape aérobie, avec recyclage des boues mixtes depuis l'étape aérobie vers l'étape d'anoxie, caractérisé en ce qu'il est appliqué sur l'une au moins desdites étapes.

14 - Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il est appliqué sur l'étape aérobie afin d'immobiliser les micro-organismes oxydant l'azote ammoniacal . 15 - Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que les étapes d'anoxie et aérobie sont mises en œuvre dans le même bassin, ce dernier étant aéré par intermittence et le brassage pendant la phase anoxique étant assuré par un autre moyen, tel que notamment une agitation mécanique.

16 - Réacteur biologique pour la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de retenue des supports de micro-organismes positionnés en amont des moyens d'évacuation de l'effluent liquide sortant du réacteur (13) et comprenant :

- une grille (15) inclinée par rapport à la verticale selon un angle (α) compris entre 0 et 30° et dont l'écartement des barreaux est déterminé de façon qu'elle laisse passer l'eau mais non les supports de micro-organismes ; - une rampe d'amenée d'air (14), positionnée à la base de ladite grille et fonctionnant en continu ou par intermittence afin d'assurer un balayage de la grille et

- un panneau déflecteur (16) , parallèle à ladite grille (15) et situé en amont de cette dernière.