BE1006033A3

BE1006033A3 - Procede de degradation biologique des graisses et dechets graisseux.

Info

Publication number: BE1006033A3
Application number: BE9101092A
Authority: BE
Inventors: Jacques Manem; Gedeon Alric
Original assignee: Lyonnaise Eaux Dumez
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1991-11-27
Publication date: 1994-04-26
Also published as: CA2056183C; CA2056183A1; ES2036953B1; ITTO910923A1; FR2669916B1; ES2036953A1; FR2669916A1; ITTO910923A0; IT1250229B

Abstract

Procédé de dégradation bilogique de graisses et déchets graisseux, caractérisé en ce qu'on place les graisses dans une cuve de dégradation en présence de boues activées et d'eau, ou injecte de l'air de manière à satisfaire la plus élévée des deux valeurs suivantes : apport d'oxygène correspondant à la DCO et brassage correspondant à un gradient de vitesse minimum de 100 s-1 et on ajoute du phosphore et de l'azote pour maintenir à au moins 5/1 le rapport azote/phosphore pour 100 parties de carbone organique en maintenant le pH entre 6,5 et 8,5 et on retire de la cuve un produit à teneur en graissés réduite. Application particulière au traitement des graisses et déchets graisseux provenant des eaux usées.

Description


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  DESCRIPTION "Procédé de dégradation biologique des graisses et déchets graisseux". 



   L'invention concerne un procède de dégradation biologique des graisses et dechets   graisseux,   notamment des graisses   séparées   d'eaux usees avant leur traitement par des boues   activées.   



   Les graisses et   déchets graisseux représentent une   part importante de la composition des eaux usees de toutes origines, de l'ordre de 10 a 40% de la demande 
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 chimique en oxygène < . CCO totale, et même plus lorsque les eaux   usees     proviennent directement d'abattoirs ou de   l'industrie alimentaire.

   Ces graisses qui sont exprimées   généralement   en matieres extractibles a l'hexane (MEH) sont mal dégradées par le traitement par boues activées, étape essentielle de   l'dépuration   des eaux   usees,   et pour éviter qu'elles ne s'accumulent dans les boues activées en nuisant à l'activité et au post-traitement de cellesci. les graisses sont   séparées des   eaux   usees   dans un degraisseur et   déversees   dans un bac à graisses ou on les laisse s'accumuler. Lorsque le bac est plein, il est vidange et les graisses durcies sont   déversees   dans des decharges.

   Il est evident qu'une telle solution bien que peu coûteuse n'est pas satisfaisante et tend a être interdite par les   réglementations.   Par ailleurs, il s'avère que les eaux usées   rej e1 : ees contiennent   encore une quantité   importante. pouvant   aller jusqu'a 40% de la DCO totale, de   graisses non éliminées difficilement   biodegradables. 



   Il a été suggere de   dégrader   les graisses en utilisant des bacteries lyophilisees. Des essais effectues avec des produits actuellement disponibles dans le commerce   donnent effectivement de bons résultats   mais leur emplor augmente l'investissement (stockage et 

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 distribution des produits) et le coût d'exploitation (prix des produits). 



   Un article de Ting-Chi Hsu et al paru dans
Biotechnology and Bioengineering, Vol SSV, p. 1829-1839   (1983)   traite de la cinétique de la dégradation de l'huile d'olive dans les boues activées, l'huile d'olive étant   utilisee   en laboratoire comme representant des graisses des eaux usées. La conclusion en est que l'huile d'olive est   dégradée   par les boues   activées plus   lentement que les autres produits presents dans les eaux   usees,   ce qui   exliaue les   ennuis que provoque la presence de graisses au cours de l'épuration des eaux   usees,   et la faible efficacite du traitement vis-a-vis d'elles. 



   Par ailleurs les graisses et déchets graisseux de diverses   origines, et notamment dans l'industrie   alimentaire, posent des problèmes similaires quant à leur rejet soit dans des décharges soit dans les eaux usées. 



   L'invention fournit un procédé de degradation biologique de graisses et   dechets   graisseux, caractérisé en ce qu'on introduit les graisses dans une cuve de dégradation en presence de boues activées en milieu aqueux, on injecte de l'air de manière à satisfaire la plus   élevee   des deux valeurs suivantes : apport d'oxygène correspondant a la DCO et brassage correspondant à un gradient de vitesse minimum de 100   s",   on ajoute du phosphore et de   l'azaie pour   maintenir à au moins 5/1 le rapport azote/phosphore en parties pour 100 parties de carbone organique tout en maintenant le pH entre 6, 5 et 
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 8, 5 et de préférence entre 7 e1 7, 5, et on retire de la cuve un produit à teneur en graisses réduite. 



   Les boues   activees in-roduites   dans la cuve de dégradation sont   soit des boues activées provenant du   traitement d'eaux   usees   degraissees soit les boues activées obtenues dans une cuve de dégradation lors du 

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 procede de dégradation biologique des graisses et déchets graisseux selon l'invention (boues acclimatees). 



   Dans   l'application can : iculiàre aux graisses et   déchets graisseux provenant des eaux usees, le prccede comprend les étapes suivantes : on separe de façon connue les déchets graisseux des eaux usées avant : le traitement de celles-ci par des boues activees. on les envoie dans une cuve de degradation contenant des boues   activees (soit directement. soit en transitant par un   bac a graisses d'où ils sont repris   avec de'eau),   on injecte de l'air de maniere a   satisfaire la lus     élevee   des deux valeurs suivantes : apport d'oxvgene correspondantàlaDCCetbrassagecorrespondantaun gradient de vitesse minimum de 100 s-1, on ajoute du 
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 phosphore e1 :

   de l'aocce cur main'cenir a au moins 5/1 le rapport azote/phosphore en   parties pour 100 parties   de carbone organique tout en maintenant le pH entre 6,5 et 8,5 et de préférence entre 7 et 7,5, et on retire de la cuve un   produit à teneur réduite   en graisses. Celui-ci est envoyé à l'étape normale de traitement des eaux   usees   par des boues activées ou renvoyé en tète de l'installation. 



   Selon le temps de   séjour dans   la cuve de dégradation, la réduction de la teneur en graisses peut être   partielle, auquel cas l'élimination   des graisses se poursuit lors du traitement ultérieur par les boues activées, ou pratiquement   totale.   



   Par ailleurs   l'alimentation   de la cuve de   dégradation   
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 e1 : l'enlèvement du produis peuvent être effectues en semi-ccn-cinu avec arrêt pencdique de l'agitation. decantat-on et : enlevement d'une partie du surnageant au en   continu   avec enlèvement d'un mélange d'eau et de boues activees acclimatees, en veillant a assurer le    temps de sejour approprie. Ce melange peut donc être   décante pour   recycler une partie   des boues activées   acclimatées   et assurer le temps de sejour necessaire des 

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 coues dans la t--,, ive de boues dans la cuve de dégradation, temps qui peut être supérieur au temps de séjour de l'eau. 



   L'invention sera mieux compries d'apres la description des experiences effectuées sur l'application particulière aux   eaux usées,   de façon non limitative. faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une representation schematique du   procédé   selon   l'invention e-c   la figure 2 est une   représentation schématique   d'un dispositif de mise en oeuvre. 



   Les eaux   usees   sont   introduites après dégrillage   (filtration sur grille) dans un dégraisseur 1 où, sous l'action de fines bulles d'air, les graisses 2 se rassemblent à la surface et sont déversées dans un bac a graisses 3 où elles   forment progressivement   un gâteau 4 dur au fond du bac. 



   Une partie de ce gateau est prelevee, en fond de bac avec injection d'eau pour remise en suspension, et envoyée par la pompe 5 dans une cuve de dégradation 6. Le bac à graisses 3 a ete utilisé pour faciliter la réalisation des travaux à l'échelle expérimentale. Il est bien entendu que, dans une installation industrielle, les graisses 2 rassemblées à la surface du dégraisseur 1 peuvent être déversées directement dans la cuve de dégradation 6, le bac intermédiaire 3 et la pompe 5   n'étan1 : alors plus   nécessaires. La cuve 6 contient des boues   activées   en proportion variable de l'ordre de 10% à 40%. Le démarrage de la dégradation est d'autant plus rapide que cette proportion est élevée. lorsque les boues activées utilisées   n'on1 : pas été   acclimatées sur des graisses.

   Une soufflante 7 fournit de l'air à un   dispositif d'aeration   8. Un dispositif doseur < non represente) permet l'introduction d'azote et de phosphore. Enfin un dispositif de régulation du pH permet de maintenir celui-ci entre 6,5 et 8,5 et de préférence entre 7 et 7, 5. 

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   Les eaux usées utilisées pour l'expérience présentaient initialement les   caractéristiques   suivantes Tableau   l   
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<tb> 
<tb> --------------------------------------DCO <SEP> totale <SEP> MEH
<tb> Bilan <SEP> des <SEP> graisses <SEP> ---------------------------------------
<tb> (mg/l) <SEP> (mg/l) <SEP> % <SEP> DCO*
<tb> ----------------------------------------------------------Eau <SEP> brute <SEP> 883 <SEP> 70 <SEP> 20
<tb> Eau <SEP> traitée <SEP> 65 <SEP> 5,2 <SEP> 20
<tb> Boues <SEP> activees <SEP> 2751 <SEP> 170 <SEP> 15
<tb> Bac <SEP> à <SEP> graisses <SEP> 37 <SEP> 000 <SEP> 10 <SEP> 800 <SEP> 73
<tb> Gâteau <SEP> 214 <SEP> 000 <SEP> 74 <SEP> 500 <SEP> 87
<tb> -----------------------------------------------------------
<tb> 
 
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 1 g MER = 2, 5 ? DCO (hypothèses On voit que.

   si la DCO de l'eau traitée a baisse. elle provent encore pour 20% des graisses qui n'one pas été   éliminées   par le dégraissage et le traitement par les boues activees, et qui s'accumulent alors dans les boues en excès. Le gâteau accumulé au fond du bac à graisses pose des problèmes de rejet en raison de sa DCO très importante et de ses   difficultés de biodégradation.   



   Une expérience a   été     realisee   en pilote sur ces eaux   usees   en utilisant une installation telle que   représentée   a la figure 2. avec une cuve de dégradation d'une capacité de 1   m3.   
 EMI5.3 
 



  L'aération a éte calculee pour une DCO de 40 000 à 60 000 mg/1, ce qui correspond a un gradient de vitesse de l'ordre de 300.   S-1 er. provoque   une forte agitation. Il a été constate que l'aceration doit correspondre à la DCO présente.   Par conre, si la DC8   est relativement faible, l'aeration doit cependant assurer un gradient de vitesse d'au moins 100 s-1 et on pourra être amené à utiliser une aération bien supérieure à celle correspondant à la DCG dans ce but   d'agitation.   



   Il est   nécessaire d'ajouter du phosphore   et de   l'azote.   car les graisses n'en contiennent pas ou insuffisamment pour maintenir l'activite biologique des bactéries, contrairement à ce qui se passe dans des 

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 boues activées classiques où les quantités d'azote et de phosphore   présentes   dans les eaux usées conviennent. Cet ajout de phosphore et d'azote est détermine pour maintenir le rapport   C/N/P   à au moins 100/5/1. 



   L'expérience a été   effectuée   en semi-continu, c'est- à-dire qu'après la mise en route de l'installation (acclimatation des boues   actives   d'environ 2 à 3 semaines), les graisses ont alors eté introduites a des intervalles de 2-3 jours avec enlèvement simultane après décantation du surnageant d'eau traitee en quantité équivalente. Pendant l'experience, le pH a été maintenu à une valeur neutre ou faiblement alcaline   (pH   de 7 à 7,5). Des valeurs allant de 6,5 à 8,5 ne modifient que faiblement l'activiste   des bac-ceries.   



     Parallèlement,   des experiences pilotes ont   éte   menees avec   utilisation   de bacteries lyophilisées dans les conditions   d'aération   preconisées par le fabricant, avec deux produits du commerce n 1 et n 2. 



   Les résultats obtenus sont reunis dans le Tableau II suivant Tableau II 
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<tb> 
<tb> Produit <SEP> 1 <SEP> Produit <SEP> 2 <SEP> INVENTION
<tb> ----------------------------------------------------------Entree <SEP> Sortie <SEP> Entrée <SEP> Sortie <SEP> Entrée <SEP> Sortie
<tb> DCO
<tb> g/l <SEP> 34,3 <SEP> 12,3 <SEP> 39,4 <SEP> 4,8 <SEP> 39,4 <SEP> 2,69
<tb> % <SEP> d'élimination <SEP> 64,2 <SEP> 87,8 <SEP> 93,2
<tb> ----------------------------------------------------------MEH
<tb> g/l <SEP> 12,6 <SEP> 2,7 <SEP> 9,93 <SEP> 0,14 <SEP> 9,93 <SEP> 0,28
<tb> % <SEP> d'élimination <SEP> 76,4 <SEP> 98,6 <SEP> 97,1
<tb> ----------------------------------------------------------Matières <SEP> solides
<tb> (g/l) <SEP> 14,0 <SEP> 5,9 <SEP> 16,1 <SEP> 2,45 <SEP> 16,1 <SEP> 0,85
<tb> Matières <SEP> volatiles
<tb> (%) <SEP> 87,3 <SEP> 89,4 <SEP> 88,5 <SEP> 84,3 <SEP> 88,

  0 <SEP> 83,6
<tb> -----------------------------------------------------------
<tb> 
 
Le temps de   séjour noves   des graisses dans la cuve de dégradation a ete de l'ordre de 10 jours en régime 
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 a-câ-ciannaira. un. ansta-ce qu'en utilisant le procédé selon l'invention, plus de 95% des graisses sont 

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   éliminées,   avec une diminution concomittante de la DCO et de la teneur en matières solides. Le surnageant d'eau traitee peut être envove soit   au traitement par les   boues activees (trait plein sur   la figure 1)   ou en tête   d'installation (trait interrompu sur la figure 1).   



   Une quantité convenable des boues activées acclimatées doit être enlevee periodiquement pour purger la cuve de dégradation. Une partie de ces boues   ac-eivees   
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 peut être envoyée en tète d'installation, avant dégraissage, et le restant est envoyé a un traitement des eaux usées par boues   activées.   



   Des essais ont montre que la degracation des graisses peut se faire en continu. une fois l'installation mise en route, en veillant a etablir un temps de   sejour   suffisant dans la cuve de   dégradation   et en prelevant un melange d'eau et de biomasse (boues activees acclimatées).

   Ce melange peut : être envoyé en totalité à un traitement par boues activées classique des eaux   usees   être   renvoye   en   totalite   en tête de l'installation être décante pour   séparer   de l'eau des boues activees (contenant encore une partie de graisses et déchets graisseux) dont une partie est envoyee en tête d'installation, l'excedent étant envoyé au traitement par boues activees des eaux   usees   être décanté comme précédemment, avec renvoi d'une partie des boues   activées   décantees dans la cuve de degradation et envoi de l'excedent au traitement des boues activées des eaux   usees.   



   Il est alors possible de reduire le temps de séjour en ne realisant qu'un traitement partiel des graisses. En effet puisqu'une partie de la biomasse acclimatee aux graisses   est retiree de la cuve de dégradation   et envoyee dans le bassin de traitement par boues   activées.   le traitement des graisses se poursuit dans celles-ci. Le temps de séjour dans la cuve peut alors être réduit à 

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 moins de 10 jours, avec une elimination d'environ 75% par exemple. Le melange retire pouvant aussi être   envove   an partie ou en   totalise en tête d'installation,   la dégradation commence alors a se faire des dégraissage. 
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  Il semble que les résultais inattendus obtenus par utilisation des boues activées pour dégrader les graisses, qui jusqu'a maintenant s'accumulaient sans dégradation dans la biomasse. soient liés à la 1 combinaison des éléments suivants - l'apport quasi   exclusif de graisses aux bactéries   qui s'y   acclimatent relativement rapidement   (2 a 3 semaines), alors que dans les conditions classiques de   traitement : des   eaux usees. les   bactéries vivent sur   les autres composants et ne s'attaauent pas aux graisses. 



   - une agitation importante qui divise et maintient en suspension les micelles de graisses en donnant ainsi une surface de contact beaucoup plus grande avec les bactéries, dont on sait qu'elles entourent lesdites micelles,   - le   maintien du pH à une valeur sensiblement constante (de   préférence   7 à 7,   5)   alors que, dans les essais avec des bactéries   lyophilisés.   on constate des variations relativement importantes, - l'ajout permanent d'azote et de phosphore pour un rapport N/P d'au moins 5/1 en parties pour 100 parties de carbone organique. 



   Le procédé a été décrit pour une station d'épuration des eaux usées, mais peut bien entendu s'appliquer à la dégradation de graisses recueillies d'autres   manieres   (vidange de dégraisseurs, abattoirs,...) par utilisation initiale comme biomasse de boues activées provenant d'une station d'épuration.

Claims

REVENDICATIONS 1.-Procède de dégradation biologique de graisses et dechets graisseux, caracterise en ce qu'on introduit les graisses dans une cuve de dégradation en presence de boues activees en milieu aqueux. on injecte de l'air de manière à satisfaire la plus elevee des deux valeurs suivantes : apport d'oxvgene correspondant a la DCO et brassage correspondant a un gradient de vitesse minimum de 100 g-1, on ajoute du phosphore et de l'azote pour maintenir a au moins 5/1 le rapport azote/phosphore en parties pour 100 parties de carbone organique, on maintient le pH entre 6, 5 et 8 5, de préférence entre 7 et 7,5 et on retire de la cuve un produit à teneur réduite en graisses.

2.- Procédé selon la revendication 1, caractérise en ce que les boues activees proviennent d'un traitement classique des eaux usées.

Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les boues activées sont des boues activées acclimatées obtenues dans une cuve de degradation mettant en oeuvre le procède selon la revendication 1.

4.-Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 a 3, caractérisé en ce qu'on opère la dégradation en semi-continu, en arrêtant l'agitation périodiquement pour faire décanter le mélange d'eau, de boues et de graisses, en retirant une partie du surnageant et en introduisant une quantite equivalente de graisses à traiter, le temps de séjour moyen des graisses étant calculé pour assurer leur élimination totale.

5.-Procède selon l'une quelconque des revendications 1 a 4, caractérise en ce que les graisses et déchets <Desc/Clms Page number 10> graisseux à traiter sont les graisses et déchets graisseux provenant du dégraisseur d'une installation de traitement d'eaux usees soit directement, soit en transitant par un bac a graisses intermediaire.

6.-Procéde selon la revendication 5, caractérisé en ce que des boues accivees acclimatées sont retirées périodiquement de la cuve et une partie en est envoyée en tête de l'installation, avant le dégraissage des eaux usées.

7.-Procède selon la revendication 6, caractérise en ce que l'excedent des boues activees acclimatées est envoyé au traitement par boues activées des eaux usees.

8. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérise en ce qu'on opere la dégradation en continu, en apportant en continu les graisses et déchets graisseux, et en retirant en continu un volume égal d'eaux usées et de boues activées acclimatées.

9. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 2,3 et 8, caractérisé en ce que les graisses et déchets graisseux à traiter proviennent du dégraisseur d'une installation de traitement d'eau usees soit directement, soit en transitant par un bac à graisses intermédiaire d'où elles sont reprises par de l'eau pour être envoyées dans la cuve de dégradation.

10.-Procédé selon la revendication 9, caractérise en ce que le mélange d'eaux usées et de boues activées acclimatées, retire. en continu, est envoye au traitement par boues activees des eaux usées.

11. - Procédé selon la revendication 9, caractérise en ce que le mélange d'eaux usées et de boues activées acclimatées, retire en continu, est envoyé en tête de l'installation de traitement d'eaux usées.

12.-Procède selon la revendication 9, caractérise en ce que le melange d'eaux usees et de boues activées acclimatées, retire en continu, est decanté, une partie <Desc/Clms Page number 11> de la biomasse décantee étant envoyee dans la cuve de dégradation des graisses. EMI11.1

13.-Procède selon la revendication 12 caractérise en ce que l'excédent de boues activées acclimatées est envoye au traiTemenz par boues activees des eaux usees.