WO2011004130A1 - Unité de production de micro-algues couplée aux traitements de déphosphatation biologique des eaux usées - Google Patents

Unité de production de micro-algues couplée aux traitements de déphosphatation biologique des eaux usées Download PDF

Info

Publication number
WO2011004130A1
WO2011004130A1 PCT/FR2010/051452 FR2010051452W WO2011004130A1 WO 2011004130 A1 WO2011004130 A1 WO 2011004130A1 FR 2010051452 W FR2010051452 W FR 2010051452W WO 2011004130 A1 WO2011004130 A1 WO 2011004130A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
module
effluent
production
solution
microalgae
Prior art date
Application number
PCT/FR2010/051452
Other languages
English (en)
Inventor
Gabin Treboux
René DUFLOT
Laurent Bleriot
Original Assignee
Bioalgostral Ocean Indien
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bioalgostral Ocean Indien filed Critical Bioalgostral Ocean Indien
Priority to EP10751986A priority Critical patent/EP2451938A1/fr
Publication of WO2011004130A1 publication Critical patent/WO2011004130A1/fr
Priority to ZA2012/00170A priority patent/ZA201200170B/en

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/12—Unicellular algae; Culture media therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/722—Oxidation by peroxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
    • C02F3/308—Biological phosphorus removal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/32—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae
    • C02F3/322—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae use of algae
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/66—Treatment of water, waste water, or sewage by neutralisation; pH adjustment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/105—Phosphorus compounds

Definitions

  • Microalgae are organisms that use light as a source of energy to fix carbon dioxide. Capable of producing chemical compounds at. high added value they represent an extraordinary potential, industrial as well as a possible alternative to the synthetic chemical industry. For example, under certain conditions, microalgae accumulate the carbon absorbed in the form of lipids. These microscopic algae are capable of synthesizing 30 times more oil per hectare than the land-based oleaginous plants used for the manufacture of agrofuels. Their growth in suspension in an aqueous medium allows them, in fact, better access to mineral resources. These characteristics make it possible to envisage the use of micro-algae to produce, economically viable, biofuels.
  • micro-algae For their growth, as for terrestrial plants, micro-algae need mineral elements; nitrates, phosphates and trace elements. To be “sustainable", the microalgae production process can not use non-renewable mineral resources that would limit mass production or long-term production. In particular, phosphorus is a non-renewable resource with declining global reserves and an essential raw material for world agriculture. Thus, the production of microalgae must find new sources of phosphorus. To do this, the process, which is the subject of the present application, recovers phosphorus, especially in the form of phosphate, contained in urban or agricultural wastewater. On average, an individual's daily droppings account for about 1.7 grams of phosphorus. Detergents and food residues are also a source of phosphorus. In total, it is about 2 g per day and per inhabitant that flock to urban wastewater treatment plants. The UK water study center estimates that about 143 tonnes of phosphorus arrive in UK water treatment plants every day
  • the process which is the subject of the present application, allows a sustainable and economically viable production of microalgae.
  • the process is based on the use of a microalgae production unit associated with a sewage treatment plant.
  • the process allows the extraction of nitrogen and phosphorus, especially in the form of nitrates and phosphates wastewater.
  • the process does not cause any pollution or degradation of the natural environment.
  • Consuming the nitrates and phosphates of the wastewater by micro-algae is a known technique. It has been proposed by Professor Oswald in the patent US4005546 which presents a wastewater purification technology from micro-algae.
  • This technology is operational but is, in practice, little used.
  • the treatment of water is slow and, if the totality of the water to be treated must be treated, it requires the use of important land.
  • This technology therefore leads to microalgae production units that are not economically viable.
  • Another possibility would be to use two independent processes.
  • the first process is phosphorus recovery at the wastewater treatment site.
  • the phosphorus recovered during the first process is transported to the unit where, in the second process, the production of microalgae occurs. This makes it possible to decouple the treatment of the wastewater and the production of microalgae.
  • the size of the microalgae production unit no longer has to adapt to the quantity of wastewater to be treated. This makes it possible to define microalgae production units that are economically more profitable.
  • a liquid effluent containing a high phosphorus content is extracted from the treatment plant. It may be a liquid effluent exiting a station biological dephosphatation basin.
  • the dephosphatation process was developed by Professor Barnard and is described in US-5393427. In this process, bacteria are used in an alternating phase aerobic phase and anaerobic phase. During the aerobic phase, the microorganism draws the phosphorus contained in the waste water and retains it, inside its cell, in the form of polyphosphates. During the anaerobic phase, the microorganism excretes these reserves in the form of phosphate in water.
  • the method removes the phosphorus from the wastewater contained in the aerobic reactor and concentrates it in the water contained in the reactor of the anaerobic phase.
  • the phosphorus content of the aerobic reactor is reduced to 1 mg / l while the phosphorus content of the anaerobic reactor is increased to 200 mg / l. it is this content, high in phosphorus content, that is. chosen as effluent.
  • the effluent can also come from the liquid residue obtained after centrifugation of the sludge of the station, or from the liquid residue of an anaerobic methanation digester, often present in a station to treat the sludge.
  • microalgae culture unit comprising:
  • a physicochemical reprocessing module for the liquid effluent from said biological dephosphatation module permitting its incorporation into said production module, said production module containing at least one microalgae strain chosen from the strains capable of taking up inorganic nutrients contained in said effluent after said physicochemical reprocessing.
  • the microalgae production unit is associated with a wastewater treatment plant but the production of microalgae is not directly related to the wastewater treatment process and, therefore, the size of the wastewater treatment plant Microalgae production unit does not have to adapt to the quantity of wastewater to be treated and is sized only on criteria of economic viability.
  • the production module is composed of one or more elements, identical or different, combined or not combined selected from an open pond; an artificial pond; a closed glass element allowing the process of photosynthesis; a closed plastic element allowing the process of photosynthesis.
  • the microalgae production unit can consist of a transparent plastic tube, called photobioreactor, containing fresh water or salt water and where the growth and multiplication of microalgae take place.
  • a liquid effluent containing a high phosphorus content is extracted from the purification plant, but no induced crystallization step is implemented and the extraction of nitrates and phosphates is done by maintaining, at all times, these nutrients in aqueous solution.
  • the liquid effluent is removed from the dephosphatation module when its phosphorus concentration resulting from all soluble phosphate compounds is 5 or 10 to 100 times greater than its initial concentration in the wastewater entering the process. biological module.
  • the liquid effluent is then subjected in the physicochemical reprocessing module to a treatment that makes it possible to destroy the microorganisms that are harmful to the production of microalgae or to separate them from the effluent.
  • the effluent is put in a chemical reactor where it is subjected to a physicochemical process and a process of hygienization that allows it to be used as a nutrient for the production of microalgae without lead to contamination of the microalgae culture medium
  • the treatment comprises an oxidation of said effluent with a solution of hydrogen peroxide.
  • the effluent is heated to a temperature above 6 ° C for a minimum of 5 minutes.
  • the pH of the effluent is adjusted with the aid of an acid.
  • the quantity of the effluent incorporated per microalgae production cycle in the production module after the physicochemical reprocessing corresponds to a volume of between 1/1000 and 1/50 of the total volume of the product. production module.
  • all the phosphorus consumed by the microalgae during a production cycle comes solely from the effluent extracted from the dephosphatation module.
  • photobioreactor "AQUA MEDIC ®” with a diameter of 80 mm, a length of 80 cm, and a capacity 3 liters, all independently mounted on the same support plate , are used.
  • Each photobioreactor is powered by an air pump (150 liters / h) equipped with an attached CO 2 tank.
  • the 0.2% air / CO 2 mixture feeds the photobioreactor continuously and forms an air lift system for stirring the culture medium.
  • the support plate is exposed outdoors, so that natural light is evenly distributed over all 8 photobioreactors.
  • microalgae strain Arthrospira Platensis is used.
  • a liquid effluent, solution 1 is taken from a biological dephosphatation module.
  • Solution 1 has a total concentration of phosphorus titrated at 48 mg / l
  • a solution 2, called Conway's, is prepared: to one liter of osmosis water, are added
  • Solution 4 is subjected to a physicochemical treatment consisting of activated carbon filtration
  • Solution 5 is subjected to a physicochemical treatment consisting of activated carbon filtration (cartridge Eheim 2208-2212), is brought to a temperature of 40 ° C for 3 minutes, subjected to oxidation by H 2 O 2 (0.02 titration % volume).
  • a physicochemical treatment consisting of activated carbon filtration (cartridge Eheim 2208-2212), is brought to a temperature of 40 ° C for 3 minutes, subjected to oxidation by H 2 O 2 (0.02 titration % volume).
  • Solution 6 is subjected to a physicochemical treatment consisting of an activated carbon filter (cartridge Eheim 2208-2212), is brought to a temperature of 70 1 C for 8 minutes, subjected to oxidation by H 2 O 2 (titration 0.002 % volume).
  • a CO solution is prepared by mixing 100 ml of osmosis water and 1 ml of solution 2.
  • a solution C1 is prepared by mixing 100 ml of solution 1 and 1 ml of solution 3.
  • a solution C2 is prepared by mixing 100 ml of solution 4 and 1 ml of solution 3.
  • a solution C3 is prepared by mixing 100 ml of solution 5 and 1 ml of solution 3.
  • a solution C4 is prepared by mixing 100 ml of solution 6 and 1 ml of solution 3
  • a solution C5 is prepared by mixing 50 ml of osmosis water, 50 ml of solution 4, 0.5 ml of solution 3 and 0.5 ml of solution 2.
  • a solution C6 is prepared by mixing 50 ml of osmosis water, 50 ml of solution 5, 0.5 ml of solution 3 and 0.5 ml of solution 2.
  • a solution C7 is prepared by mixing 50 ml of osmosis water, 50 ml of solution 6, 0.5 ml of solution 3 and 0.5 ml of solution 2.
  • the solution CO, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7 is used for the nutrition of microalgae, in photobioreactor 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, and 7 respectively.
  • the microalgae are separated by centrifugation and dried. Taking the dry mass obtained in the photobioreactor 0 as a reference, and using the average obtained on the 10 tests, the result of photobioreactor 1, 2, 3, 4, 5, 6 and 7 is 12%, 92%, 61%, 97%, 92%, 69 % and 97% respectively.
  • the results show that the present microalgae production unit allows the use of the phosphate contained in the effluent from the biological module for the nutrition of microalgae. Filtration of the effluent by activated charcoal is necessary to avoid the appearance of contamination of the culture. The oxidation by H 2 O 2 improves the aseptisation of the effluent, it is nevertheless necessary to ensure that little residual H 2 O 2 is introduced into the photobioreactor.
  • microalgae strain Dunaliella tertiolecta (reference AC148-144 algobank - University of Caen) is chosen for Example 2.
  • a liquid effluent, solution 1 is taken from a biological dephosphatation module.
  • Solution 1 has a total concentration of phosphorus titrated at 435 mg / l.
  • a solution 2, called Conway's, is prepared: to one liter of osmosis water, are added
  • a solution 3, called Conway phosphate-free, is prepared 1 to 1 liter of osmosis water, are added
  • Solution 4 1 liter of effluent is used to prepare solutions 4, 5 and 6 respectively.
  • Solution 4 is subjected to a physicochemical treatment consisting of activated carbon filtration (cartridge Eheim 2208-2212).
  • Solution 5 is subjected to a physicochemical treatment consisting of an activated carbon filtration (cartridge Eheim 2208-2212), is brought to a temperature of 40 1 C for 3 minutes, subjected to oxidation by H 2 O 2 (titration 0.002 % volume).
  • a physicochemical treatment consisting of an activated carbon filtration (cartridge Eheim 2208-2212), is brought to a temperature of 40 1 C for 3 minutes, subjected to oxidation by H 2 O 2 (titration 0.002 % volume).
  • Solution 6 is subjected to a physicochemical treatment consisting of activated carbon filtration (cartridge Eheim 2208-2212), is brought to a temperature of 60 1 C for 8 minutes, subjected to oxidation by H 2 O 2 (0.001 titration % volume).
  • a CO solution is prepared by mixing 100 ml of osmosis water and 10 ml of solution 2.
  • a C1 solution is prepared by mixing 100 ml of solution 1 and 10 ml of solution 3.
  • a solution C2 is prepared by mixing 100 ml of solution 4 and 10 ml of solution 3.
  • a C3 solution is prepared by mixing 100 ml of solution 5 and 10 ml of solution 3.
  • a solution C4 is prepared by mixing 100 ml of solution 6 and 10 ml of solution 3.
  • a solution C5 is prepared by mixing 50 ml of osmosis water, 50 ml of solution 4, 5 ml of solution 3 and 5 ml of solution 2.
  • a solution C6 is prepared by mixing 50 ml of osmosis water, 50 ml of solution 5, 5 ml of solution 3 and 5 ml of solution 2.
  • a solution C7 is prepared by mixing 50 ml of osmosis water, 50 ml of solution 6, 5 ml of solution 3 and 5 ml of solution 2.
  • the solution CO, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7 is used for the nutrition of microalgae, in photobioreactor 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, and 7 respectively.
  • 10 ml of solution are used per test. 10 trials of cultures are carried out and the harvest of the micro-algae is carried out every 2 days or 3 days according to the climatic conditions. The 8 photobioreactors are subjected to the same climatic conditions.
  • the microalgae are separated by centrifugation and dried. Taking the dry mass obtained in photobioreactor 0 as a reference, and using the average obtained on the 10 tests, the result of photobioreactor 1, 2, 3, 4, 5, 6 and 7 is 6%, 89%, 66%, 91%. %, 92%, 79% and 92% respectively. Folding notes appear, an acid pH improves the culture of this strain of microalgae.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un dispositif de culture de micro-algues comprenant : (a) un module de production dans lequel la culture de micro-algues est effectuée (b) un module de déphosphatation biologique d'eaux usées indépendant du module de production et produisant un effluent liquide, (c) un module de retraitement physico-chimique de l'effluent liquide provenant dudit module de déphosphatation biologique permettant son incorporation dans ledit module de production.

Description

UNITE DE PRODUCTION DE MICRO-ALGUES COUPLEE AUX TRAITEMENTS DE DEPHOSPHATATION BIOLOGIQUE
DES EAUX USEES
DESCRIPTION
Les micro-algues sont des organismes qui utilisent la lumière comme source d'énergie pour fixer le dioxyde de carbone. Capables de produire des composés chimiques à. haute valeur ajoutée elles représentent un extraordinaire potentiel, industriel ainsi qu'une alternative possible à l'industrie chimique de synthèse. Par exemple, soumises à certaines conditions, les micro-algues accumulent le carbone absorbé sous forme de lipides. Ces algues microscopiques sont capables de synthétiser 30 fois plus d'huile à l'hectare que les plantes terrestres oléagineuses utilisées pour la fabrication d'agrocarburants. Leur croissance en suspension dans un milieu aqueux leur permet, en effet, un meilleur accès aux ressources minérales. Ces caractéristiques permettent d'envisager l'utilisation des micro-algues pour produire, de façon économiquement viable, des biocarburants. Pour leur croissance, comme pour les végétaux terrestres, les micro-algues ont besoin d'éléments minéraux; nitrates, phosphates et oligo-éléments. Pour être « durable », le procédé de production de micro-algues ne peut utiliser de ressources minérales non renouvelables qui limiteraient une production de masse ou une production à long terme. En particulier le phosphore est une ressource non renouvelable dont les réserves mondiales répertoriées s'amenuisent et qui représente une matière première essentielle à l'agriculture mondiale. Ainsi, la production de micro-algues doit trouver de nouvelles sources de phosphore. Pour ce faire, le procédé, qui fait l'objet de la présente demande, récupère le phosphore, notamment sous forme de phosphate, contenu dans les eaux usées urbaines ou agricoles. En moyenne, les déjections quotidiennes d'un individu représentent environ 1 ,7 g de phosphore. Les détergents et les résidus alimentaires sont également une source de phosphore. Au total, c'est environ 2 g par jour et par équivalent habitant qui affluent dans les stations d'épuration des eaux usées urbaines. Le centre d'étude des eaux du Royaume-Uni estime qu'environ 143 tonnes de phosphore arrivent chaque jour dans les stations d'épuration du Royaume-Uni
Le procédé, qui fait l 'objet de la présente demande, permet une production, durable et économiquement viable, de micro-algues. Le procédé est basé sur l'utilisation d'une unité de production de micro-algues associée à une station d'épuration des eaux usées. Le procédé permet l'extraction d'azote et de phosphore, notamment sous forme de nitrates et de phosphates des eaux usées. Le procédé n'entraine aucune pollution ou dégradation du milieu naturel. Faire consommer les nitrates et les phosphates des eaux usées par des micro-algues est une technique connue. Elle a été proposée par le professeur Oswald dans le brevet US4005546 qui présente une technologie d'épuration des eaux usées à partir de micro-algues.
Cette technologie est opérationnelle mais est, dans la pratique, peu utilisée. Le traitement de l'eau se fait lentement et, si la totalité de l'eau à épurer doit être traitée, elle nécessite l'utilisation de terrain foncier important. Cette technologie aboutit donc sur des unités de production de micro-algues qui ne sont pas économiquement viables. Une autre possibilité serait d'utiliser deux processus indépendants Le premier processus est la récupération de phosphore sur le site de traitement des eaux usées. Le phosphore récupéré lors du premier processus est transporté jusqu'à l'unité où se fait, dans le deuxième processus, la production de micro-algues. Ceci permet de découpler le traitement de l'eau usée et la production de micro- algues. La taille de l'unité de production de micro-algues n'a plus à s'adapter à la quantité des eaux usées à traiter. Ceci permet de définir des unités de production de micro-algues qui sont économiquement plus rentables.
La récupération du phosphore des eaux usées est une technologie aboutie qui est mise en action depuis une dizaine d'année au Canada, au Japon et en Hollande et qui a été proposée, notamment, par messieurs Takeshi Nakamura et co-auteurs dans le brevet JP-8155469 et par Ute Berg ef al. dans le brevet EP- 1541531.
Toutes les installations, actuellement utilisées sur le marché, fonctionnent sur un schéma technique suivant : Un effluent liquide contenant une haute teneur en phosphore est extrait de la station d'épuration. Il peut s'agir d'un effluent liquide sortant d'un bassin de déphosphatation biologique de la station. Le procédé de déphosphatation a été mis au point par le Professeur Barnard et est décrit dans le brevet US-5393427. Dans ce processus, des bactéries sont mises en œuvre dans un cycle alternant phase aérobie et phase anaérobie. Pendant la phase aérobie, le micro organisme puise le phosphore contenu dans l'eau usée et le conserve, à l'intérieur de sa cellule, sous forme de polyphosphates. Lors de la phase anaérobie, le micro organisme excrète ces réserves sous forme de phosphate dans l'eau. Le procédé permet de retirer le phosphore des eaux usées contenu dans le réacteur aérobie et de le concentrer dans l'eau contenue dans le réacteur de la phase anaérobie. De façon standard, pour une eau usée de départ dont la teneur est de 10 mg/1 , la teneur en phosphore du réacteur aérobie est réduite à 1 mg/l alors que le la teneur en phosphore du réacteur anaérobie est augmenté jusqu'à 200 mg/l. c'est ce contenu, à haute teneur en phosphore, qui est. choisi comme effluent. Néanmoins, l'effluent peut également provenir du reliquat liquide obtenu après centrifugation des boues de la station, ou du reliquat liquide d'un digesteur de méthanisation anaérobie, souvent présent dans une station pour traiter les boues
Quelle que soit la provenance de l'effluent, il est ensuite mis en œuvre un processus de cristallisation provoquée, de manière à obtenir une déposition du phosphore sous forme de cristaux de magnésium ammonium phosphate (struvite). Il est également possible de déposer le phosphore sous la forme de cristaux de phosphate de potassium ou de calcium.
Cette technologie ne convient pas à la production de micro-algues car le phosphore est obtenu sous une forme solide impropre à la nutrition des micro-algues. Le phosphore doit être redissout dans l'eau avant son utilisation. Ceci entraîne des coûts supplémentaires et ajoute des limitations techniques supplémentaires.
L'invention a donc pour objet une unité de culture de micro-algues comprenant :
(a) un module de production dans lequel la culture de micro-algues est effectuée, (b) un module de déphosphatation biologique d'eaux usées indépendant du module de production et produisant un effluent liquide ayant une concentration de phosphore résultant de tous les composés phosphates solubles supérieure à sa concentration initiale dans les eaux usées,
(c) un module de retraitement physico-chimique de l'effluent liquide provenant dudit module de déphosphatation biologique permettant son incorporation dans ledit module de production, ledit module de production contenant au moins une souche de micro-algue choisie parmi les souches capables de prélever des matières nutritives inorganiques contenues dans ledit effluent après ledit retraitement physico chimique. L'unité de production de micro-algues est associée à une station d'épuration des eaux usées mais la production de micro-algues n'est pas liée directement au processus de traitement des eaux usées et, de ce fait, la taille de l'unité de production de micro-algues n'a pas à s'adapter à la quantité des eaux usées à traiter et est dimensionner seulement sur des critères de viabilité économique. Dans un mode de réalisation particulier, le module de production est composé d'un ou plusieurs éléments, identiques ou différents, combinés ou non combinés choisi parmi un étang ouvert; un étang artificiel; un élément fermé en verre permettant le processus de photosynthèse; un élément fermé en matière plastique permettant le processus de photosynthèse. L'unité de production de micro-algues peut consister en un tube plastique transparent, appelé photobioréacteur, contenant une eau douce ou une eau salée et ou se déroulent la croissance et la multiplication des micro-algues. Un effluent liquide contenant une haute teneur en phosphore est extrait de la station d'épuration, mais aucune étape de cristallisation provoquée n'est mise en œuvre et l'extraction de nitrates et de phosphates se fait en conservant, à tout moment, ces nutriments en solution aqueuse.
Dans un mode de réalisation préféré, l'effluent liquide est prélevé du module de déphosphatation lorsque sa concentration de phosphore résultant de tous les composés phosphate solubles est de 5 ou 10 à 100 fois supérieure à sa concentration initiale dans l'eau usée entrant dans le module biologique.
L'effluent liquide est ensuite soumis dans le module de retraitement physico-chimique à un traitement permettant de détruire les micro-organismes nuisibles à la production de micro-algues ou de les séparer de l'effluent.
Dans un mode de réalisation particulier, l'effluent est mis dans un réacteur chimique où il est soumis à un processus physico-chimique et à un processus d'hygiénisation qui lui permet d'être utilisé comme nutriment pour la production de micro-algues sans entraîner de contamination du milieu de culture des micro-algues
Dans un autre mode de réalisation préférée, le traitement comporte une oxydation dudit effluent par une solution de peroxyde d'hydrogène. Dans un autre mode de réalisation préférée, pendant ladite oxydation, l'effluent est porté à une température supérieure à 6CTC pendant une période m inimale de 5 minutes. Dans un autre mode de réalisation préférée, pendant ladite oxydation, le pH de l'effluent est ajusté à l'aide d'un acide.
Dans un autre mode de réalisation particulier, la quantité de l'effluent incorporée par cycle de production de micro-algues dans le module de production après le retraitement physico chimique correspond à un volume compris entre 1/1000 et 1/50 du volume total du module de production.
Dans un autre mode de réalisation particulier, la totalité du phosphore consommé par les micro-algues lors d'un cycle de production provient uniquement de l'effluent extrait du module de déphosphatation. Les exemples suivants illustrent l'unité selon l'invention, en particulier les avantages de cette unité.
Exemples
Pour l'ensemble des exemples, 8 photobioréacteurs identiques (photobioréacteur "AQUA MEDIC®" d'un diamètre de 80 mm, d'une longueur de 80 cm, et d'une contenance 3 litres), tous indépendamment montés sur une même plaque support, sont utilisés.
Chaque photobioréacteur est alimenté par une pompe à air (150 litres/h) munie d'un réservoir de CO2 annexe. Le mélange air/CO2 à 0.2% alimente le photobioréacteur en continu et forme un système air lift de brassage du milieu de culture.
La plaque de support est exposée en extérieur, de telle manière à ce que la lumière naturelle soit uniformément repartie sur l'ensemble des 8 photobioréacteurs.
Exemple 1
La souche de micro-algue Arthrospira Platensis est utilisée.
Un effluent liquide, solution 1 , est prélevé d'un module biologique de déphosphatation. La solution 1 a une concentration totale de phosphore titrée à 48 mg/l
Une solution 2, dite de Conway, est préparée : à un litre d'eau osmosée, sont ajoutés
FeC13, 6H2O 1 ,3 g
MnC12, 4H2O 0,36 g
H3BO3 33,6g
Na2-EDTA, 2H2O 49,8 g
NaH2PO4, 2H2O 24,15 g
NaNO3 100 g
ZnC12 0,021 g
COC12, 6H2O 0,02 g
(NH4)6Mo7024, 4H2O 0,01 g
CuSO4, 5H2O 0,02 g
B1 (thiamine aneurine hydrochlorite) 0,2 g
B 1 2 ( c y a n o c o b a l a m i n e ) 0 , 0 1 g Une solution 3, dite de Conway sans phosphate, est préparée: à un litre d'eau osmosée, sont ajoutés
FeC13, 6H2O 1 ,3 g
MnC12, 4H2O 0,36 g
H3BO3 33,6g
Na2-EDTA, 2H2O 49,8 g
NaNO3 10O g
ZnC12 0,021 g
COC12, 6H2O 0,02 g
(NH4)6Mo7O24, 4H2O 0,01 g
CuSO4, 5H2O 0,02 g
B1 (thiamine hydrochlorite) 0,2 g
B12 (cyanocobalamine) 0,01 g
1 litre d'effluent est utilisé pour préparer les solutions 4, 5 et 6 respectivement.
La solution 4 est soumise à un traitement physico chimique consistant en un filtrage par charbon actif
(cartridge Eheim 2208-2212).
La solution 5 est soumise à un traitement physico chimique consistant en un filtrage par charbon actif (cartridge Eheim 2208-2212), est portée à une température de 40"C pendant 3 minutes, soumise à une oxydation par H2O2 (titrage 0.02% volume).
La solution 6 est soumise à un traitement physico chimique consistant en un filtrage par charbon actif (cartridge Eheim 2208-2212), est portée à une température de 701C pendant 8 minutes, soumise à une oxydation par H2O2 (titrage 0.002% volume). Une solution CO est préparée en mélangeant 100 ml d'eau osmosée et 1 ml de solution 2.
Une solution C1 est préparée en mélangeant 100 ml de solution 1 et 1 ml de solution 3.
Une solution C2 est préparée en mélangeant 100 ml de solution 4 et 1 ml de solution 3.
Une solution C3 est préparée en mélangeant 100 ml de solution 5 et I ml de solution 3.
Une solution C4 est préparée en mélangeant 100 ml de solution 6 et 1 ml de solution 3
Une solution C5 est préparée en mélangeant 50 ml d'eau osmosée, 50 ml de solution 4, 0.5 ml de solution 3 et 0.5 ml de solution 2.
Une solution C6 est préparée en mélangeant 50 ml d'eau osmosée, 50 ml de solution 5, 0.5 ml de solution 3 et 0.5 ml de solution 2.
Une solution C7 est préparée en mélangeant 50 ml d'eau osmosée, 50 ml de solution 6, 0.5 ml de solution 3 et 0.5 ml de solution 2.
La solution CO, C1 , C2, C3, C4, C5, C6, C7 est utilisée pour la nutrition des micro-algues, dans le photobioréacteur 0, 1 , 2, 3, 4, 5, 6, et 7 respectivement.
10 essais de cultures sont effectués et la récolte des micro-algues est effectuée tous les 2 jours ou 3 jours en fonction des conditions climatiques. Les 8 photobioréacteurs sont soumis aux mêmes conditions climatiques. Un nouveau batch de solutions est préparé pour chaque essai.
Les micro-algues sont séparées par centrifugation et séchées. Prenant la masse sèche obtenue dans le photobioréacteur 0 comme référence, et utilisant la moyenne obtenue sur les 10 essais, le résultat du photobioréacteur 1 , 2, 3, 4, 5, 6 et 7 est 12%, 92%, 61 %, 97%, 92%, 69% et 97% respectivement. Les résultats montrent que la présente unité de production de micro-algue permet l'utilisation du phosphate contenu dans l'effluent provenant du module biologique pour la nutrition des micro-algues. La filtration de l'effluent par charbon actif est nécessaire pour éviter l'apparition de contamination de la culture. L'oxydation par H2O2 améliore l'aseptisation de l'effluent, il est néanmoins nécessaire de s'assurer que peu de H2O2 résiduel soit introduit dans le photobioréacteur.
Exemple 2
La souche de micro-algue Dunaliella tertiolecta (référence AC148-144 algobank - université de Caen) est choisie pour l'exemple 2.
Un effluent liquide, solution 1 , est prélevé d'un module biologique de déphosphatation. La solution 1 a une concentration totale de phosphore titrée à 435 mg/l. Une solution 2, dite de Conway, est préparée : à un litre d'eau osmosée, sont ajoutés
FeC13, 6H2O 1 ,3 g
MnC12, 4H2O 0,36 g
H3BO3 33,6 g
Na2-EDTA, 2H2O 49,8 g
NaH2PO4, 2H2O 21 ,9 g
NaNO3 10O g
ZnCI2 0,021 g
COC12, 6H2O 0,02 g
(NH4)6Mo7O24, 4H2O 0,01 g
CuSO4, 5H2O 0,02 g
B1 (thiamine aneurine hydrochlorite) 0,2 g
B12 (cyanocobalamine) 0,01 g.
Une solution 3, dite de Conway sans phosphate, est préparée1 à un litre d'eau osmosée, sont ajoutés
FeC13, 6H2O 1 ,3 g
MnC12, 4H2O 0,36 g
H3BO3 33,6g
Na2-EDTA, 2H2O 49,8 g
NaNO3 100 g
ZnC12 0,021 g
COC12, 6H2O 0,02 g
(NH4)6Mo7024, 4H2O 0,01 g
CuSO4, 5H2O 0,02 g
B 1 (thiamine hydrochlorite) 0,2 g
B12 (cyanocobalamine) 0,01 g
1 litre d'effluent est utilisé pour préparer les solutions 4, 5 et 6 respectivement. La solution 4 est soumise à un traitement physico chimique consistant en un filtrage par charbon actif (cartridge Eheim 2208-2212).
La solution 5 est soumise à un traitement physico chimique consistant en un filtrage par charbon actif (cartridge Eheim 2208-2212), est portée à une température de 401C pendant 3 minutes, soumise à une oxydation par H2O2 (titrage 0.002% volume).
La solution 6 est soumise à un traitement physico chimique consistant en un filtrage par charbon actif (cartridge Eheim 2208-2212), est portée à une température de 601C pendant 8 minutes, soumise à une oxydation par H2O2 (titrage 0.001 % volume). Une solution CO est préparée en mélangeant 100 ml d'eau osmosée et 10 ml de solution 2.
Une solution C1 est préparée en mélangeant 100 ml de solution 1 et 10 ml de solution 3.
Une solution C2 est préparée en mélangeant 100 ml de solution 4 et 10 ml de solution 3.
Une solution C3 est préparée en mélangeant 100 ml de solution 5 et 10 ml de solution 3.
Une solution C4 est préparée en mélangeant 100 ml de solution 6 et 10 ml de solution 3.
Une solution C5 est préparée en mélangeant 50 ml d'eau osmosée, 50 ml de solution 4, 5 ml de solution 3 et 5 ml de solution 2.
Une solution C6 est préparée en mélangeant 50 ml d'eau osmosée, 50 ml de solution 5, 5 ml de solution 3 et 5 ml de solution 2.
Une solution C7 est préparée en mélangeant 50 ml d'eau osmosée, 50 ml de solution 6, 5 ml de solution 3 et 5 ml de solution 2.
La solution CO, C1 , C2, C3, C4, C5, C6, C7 est utilisée pour la nutrition des micro-algues, dans le photobioréacteur 0, 1 , 2, 3, 4, 5, 6, et 7 respectivement. 10 ml de solution sont utilisés par essai. 10 essais de cultures sont effectués et la récolte des micro-algues est effectuée tous les 2 jours ou 3 jours en fonction des conditions climatiques. Les 8 photobioréacteurs sont soumis aux mêmes conditions climatiques.
Les micro-algues sont séparées par centrifugation et séchées. Prenant la masse sèche obtenue dans le photobioréacteur 0 comme référence, et utilisant la moyenne obtenue sur les 10 essais, le résultat du photobioréacteur 1 , 2, 3, 4, 5, 6 et 7 est 6%, 89%, 66%, 91 %, 92%, 79% et 92% respectivement. Il apparait des notes de relevé de pli, qu'un pH acide améliore la culture de cette souche de microalgue.
Les résultats montrent que la présente unité de production permet l'utilisation du phosphate contenu dans l'effluent provenant du module biologique pour la nutrition de micro-algues. La filtration de L'effluent par charbon actif est nécessaire pour éviter l'apparition de contamination de la culture L'oxydation par H2O2 améliore l'aseptisation de l'effluent, il est néanmoins nécessaire de s'assurer que peu de H2O2 résiduel soit introduit dans le photobioréacteur.

Claims

REVENDICATIONS
1. Unité de culture de micro-algues comprenant :
(a) un module de production dans lequel la culture de micro-algues est effectuée ;
(b) un module de déphosphatation biologique d'eaux usées indépendant du module de production et produisant un effluent liquide enrichi en phosphore ;
(c) un module de retraitement physico-chimique de l'effluent liquide provenant dudit module de déphosphatation biologique permettant son incorporation dans ledit module de production ;
ledit module de production contenant au moins une souche de micro-algue choisie parmi les souches capables de prélever des matières nutritives inorganiques contenues dans ledit effluent après ledit retraitement physico chimique.
2. Unité selon la revendication 1 pour laquelle que le module de production est composé d'un ou plusieurs éléments, identiques ou différents, combinés ou non combinés choisis parmi un étang ouvert; un étang artificiel; un élément fermé en verre permettant le processus de photosynthèse; un élément fermé en matière plastique permettant le processus de photosynthèse.
3. Unité selon les revendications 1 ou 2 pour laquelle l'effluent liquide est prélevé dudit module de déphosphatation lorsque sa concentration de phosphore résultant de tous les composés phosphate solubles est de 5 à 100 fois supérieure à sa concentration initiale dans l'eau usée entrant dans ledit module biologique.
4. Unité selon l'une quelconque des revendications précédentes pour laquelle l'effluent liquide est soumis dans ledit module de retraitement physico-chimique à un traitement permettant de détruire les micro organismes nuisibles à la production de micro-algues ou de les séparer de l'effluent.
5. Unité selon la revendication 4 pour laquelle le traitement comporte une oxydation dudit effluent par une solution de peroxyde d'hydrogène.
6. Unité selon la revendication 5 pour laquelle, que pendant ladite oxydation, ledit effluent est porté à une température supérieure à 601C pendant une pério de minimale de 5 minutes.
7. Unité selon les revendications 5 ou 6 pour laquelle, pendant ladite oxydation, le pH dudit effluent est ajusté à l'aide d'un acide.
8. Unité selon l'une quelconque des revendications précédentes pour laquelle la quantité dudit effluent incorporée par cycle de production de micro-algues dans ledit module de production après ledit retraitement physico chimique correspond à un volume compris entre 1/1000 et 1/50 du volume total du module de production.
9. Unité selon l'une quelconque des revendications précédentes pour laquelle la totalité du phosphore consommé par les micro-algues lors d'un cycle de production provient uniquement dudit effluent extrait dudit module de déphosphatation.
PCT/FR2010/051452 2009-07-10 2010-07-09 Unité de production de micro-algues couplée aux traitements de déphosphatation biologique des eaux usées WO2011004130A1 (fr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP10751986A EP2451938A1 (fr) 2009-07-10 2010-07-09 Unité de production de micro-algues couplée aux traitements de déphosphatation biologique des eaux usées
ZA2012/00170A ZA201200170B (en) 2009-07-10 2012-01-09 Unit for production of microalgae coupled with biological dephosphatation treatment of waste water

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0903434A FR2947836B1 (fr) 2009-07-10 2009-07-10 Unite de production de microalgues couplee aux traitements de dephosphatation biologique des eaux usees
FR09/03434 2009-07-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011004130A1 true WO2011004130A1 (fr) 2011-01-13

Family

ID=42170288

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2010/051452 WO2011004130A1 (fr) 2009-07-10 2010-07-09 Unité de production de micro-algues couplée aux traitements de déphosphatation biologique des eaux usées

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP2451938A1 (fr)
FR (1) FR2947836B1 (fr)
WO (1) WO2011004130A1 (fr)
ZA (1) ZA201200170B (fr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018206092A1 (fr) * 2017-05-09 2018-11-15 Helmholtz-Zentrum Für Umweltforschung Gmbh - Ufz Procédé de récupération de phosphore à partir d'eaux usées contenant du phosphore et station d'épuration associée

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4005546A (en) 1975-07-21 1977-02-01 The Regents Of The University Of California Method of waste treatment and algae recovery
US5393427A (en) 1992-04-09 1995-02-28 Barnard; James L. Process for the biological treatment of wastewater
WO1996009988A1 (fr) * 1994-09-28 1996-04-04 Rjjb & G, Inc. Traitement des eaux enrichies en matieres nutritives
JPH08155469A (ja) 1994-12-01 1996-06-18 Unitika Ltd 造粒脱リン装置
EP1541531A1 (fr) 2003-12-10 2005-06-15 Forschungszentrum Karlsruhe GmbH Procédé pour récupérer des phosphates de l'eau chargée en phosphore
US20080135474A1 (en) * 2006-09-18 2008-06-12 Limcaco Christopher A System and Method for Biological Wastewater Treatment and for Using the Byproduct Thereof
EP2039776A2 (fr) * 2007-09-20 2009-03-25 EcoFuel Labs LLC Procédé pour traitement de vinasse

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4005546A (en) 1975-07-21 1977-02-01 The Regents Of The University Of California Method of waste treatment and algae recovery
US5393427A (en) 1992-04-09 1995-02-28 Barnard; James L. Process for the biological treatment of wastewater
WO1996009988A1 (fr) * 1994-09-28 1996-04-04 Rjjb & G, Inc. Traitement des eaux enrichies en matieres nutritives
JPH08155469A (ja) 1994-12-01 1996-06-18 Unitika Ltd 造粒脱リン装置
EP1541531A1 (fr) 2003-12-10 2005-06-15 Forschungszentrum Karlsruhe GmbH Procédé pour récupérer des phosphates de l'eau chargée en phosphore
US20080135474A1 (en) * 2006-09-18 2008-06-12 Limcaco Christopher A System and Method for Biological Wastewater Treatment and for Using the Byproduct Thereof
EP2039776A2 (fr) * 2007-09-20 2009-03-25 EcoFuel Labs LLC Procédé pour traitement de vinasse

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018206092A1 (fr) * 2017-05-09 2018-11-15 Helmholtz-Zentrum Für Umweltforschung Gmbh - Ufz Procédé de récupération de phosphore à partir d'eaux usées contenant du phosphore et station d'épuration associée

Also Published As

Publication number Publication date
ZA201200170B (en) 2012-09-26
FR2947836A1 (fr) 2011-01-14
EP2451938A1 (fr) 2012-05-16
FR2947836B1 (fr) 2011-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nwoba et al. Growth comparison of microalgae in tubular photobioreactor and open pond for treating anaerobic digestion piggery effluent
Peng et al. Simultaneous removal of nutrient and sulfonamides from marine aquaculture wastewater by concentrated and attached cultivation of Chlorella vulgaris in an algal biofilm membrane photobioreactor (BF-MPBR)
Ruiz-Martinez et al. Microalgae cultivation in wastewater: nutrient removal from anaerobic membrane bioreactor effluent
Gao et al. A novel algal biofilm membrane photobioreactor for attached microalgae growth and nutrients removal from secondary effluent
Lu et al. Critical processes and variables in microalgae biomass production coupled with bioremediation of nutrients and CO2 from livestock farms: A review
Sing et al. Pilot-scale continuous recycling of growth medium for the mass culture of a halotolerant Tetraselmis sp. in raceway ponds under increasing salinity: a novel protocol for commercial microalgal biomass production
Hu et al. Influence of exogenous CO 2 on biomass and lipid accumulation of microalgae Auxenochlorella protothecoides cultivated in concentrated municipal wastewater
CN103396950B (zh) 一种基于微藻养殖的沼液生态净化方法
Christenson et al. Production and harvesting of microalgae for wastewater treatment, biofuels, and bioproducts
Nguyen et al. Nutrient recovery and microalgae biomass production from urine by membrane photobioreactor at low biomass retention times
CN106396112B (zh) 一种藻菌共生结合生态浮床技术净化高氨氮养猪沼液的复合系统
Nguyen et al. A sequential membrane bioreactor followed by a membrane microalgal reactor for nutrient removal and algal biomass production
Chitapornpan et al. Photosynthetic bacteria production from food processing wastewater in sequencing batch and membrane photo-bioreactors
CN105692893B (zh) 一种基于硫酸盐还原菌去除新兴有机物微污染物的水处理方法
Praveen et al. Nutrient removal in an algal membrane photobioreactor: effects of wastewater composition and light/dark cycle
Zhang et al. Ammonia-nitrogen and orthophosphate removal by immobilized Chlorella sp. isolated from municipal wastewater for potential use in tertiary treatment
Lee et al. Semi-continuous operation and fouling characteristics of submerged membrane photobioreactor (SMPBR) for tertiary treatment of livestock wastewater
CN106430820A (zh) 一种高氨氮养猪沼液的生物处理装置及其工艺
Mohan et al. A sustainable process train for a marine microalga-mediated biomass production and CO2 capture: A pilot-scale cultivation of Nannochloropsis salina in open raceway ponds and harvesting through electropreciflocculation
Lu et al. Sustainable microalgae cultivation by using anaerobic centrate and biogas from anaerobic digestion
Solmaz et al. Polishing the secondary effluent and biomass production by microalgae submerged membrane photo bioreactor
Dang et al. Influence of nitrogen species and biomass retention time on nutrient removal and biomass productivity in a microalgae-based bioreactor
Guolan et al. Study on the physiology and degradation of dye with immobilized algae
EP2451938A1 (fr) Unité de production de micro-algues couplée aux traitements de déphosphatation biologique des eaux usées
WO2012067674A1 (fr) Procédés et compositions pour l'agrégation d'algues

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10751986

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2010751986

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 259/DELNP/2012

Country of ref document: IN