FR2976937A1 - Procede sequence de traitement biologique d'eau mettant en œuvre des granules de biomasse - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de traitement d'eaux usées contenant de la matière organique au sein d'un réacteur logeant des granules de biomasse et pourvu de moyens d'aération. Selon l'invention, un tel procédé comprend une pluralité de cycles successifs comprenant chacun : - une étape anaérobie d'alimentation en eaux usées dudit réacteur aux cours de laquelle lesdites eaux sont mélangées avec lesdites granules pour former un lit fluidisé ; - une étape anaérobie d'agitation contenu dudit réacteur ; - une étape d'aération contenu dudit réacteur ; - une étape de sédimentation ; - une étape d'évacuation d'une eau traitée appauvrie matière organique.

Description

Procédé séquencé de traitement biologique d'eau mettant en oeuvre des granules de biomasse 1. Domaine de l'invention Le domaine de l'invention est celui du traitement biologique d'eaux usées contenant de la matière organique. Plus précisément, l'invention concerne une technique de traitement biologique séquencé d'eaux mettant en oeuvre des granules de biomasse. 2. Art antérieur La pollution carbonée et azotée contenue dans les eaux, notamment usées, 10 est couramment abattue par la mise en oeuvre de traitements biologiques par exemple de type séquencé. Les traitements biologiques séquencés d'eau consistent à traiter un volume d'eau en la mettant en contact, par portions successives, avec de la biomasse logée dans un réacteur. Ce type de réacteur est dénommé SBR pour Sequenced Batch 15 Reactor en langue anglaise. La biomasse dégrade la pollution carbonée lors d'une phase aérobie. L'ammoniaque est transformé en nitrates lors de cette phase aérobie par nitrification tandis que les nitrates sont dégradés en azote lors d'une phase anoxique de dénitrification. 20 De l'eau traitée, appauvrie en pollution carbonée et azotée, peut ensuite être recueillie après avoir été séparée de la biomasse. L'eau traitée est généralement séparée de la biomasse impliquée dans son traitement au cours d'une phase de décantation. Toutefois, la biomasse se trouve dans l'eau essentiellement sous la forme 25 de petites particules faiblement décantables ayant généralement un diamètre inférieur à un millimètre. I1 en résulte que leur décantation est lente ce qui implique que le temps nécessaire au traitement biologique de l'eau est relativement long. Pour pallier cet inconvénient, d'autres techniques de traitement biologique 30 séquencé d'eau ont été mises au point. Ces techniques consistent à mettre en contact l'eau à traiter avec de la biomasse se présentant essentiellement sous la forme de granules dont le diamètre est généralement supérieur à un millimètre. Les granules de biomasse, plus volumineuses et plus lourdes que les particules de biomasses classiques, présentent une meilleure capacité à décanter.

La mise en oeuvre d'une telle technique de traitement d'eau présente l'avantage de réduire le temps nécessaire à la séparation par décantation de la biomasse et de l'eau traitée et le cas échéant de réduire la taille des équipements mis en oeuvre à cet effet. Le brevet européen portant le numéro EP-Bl-1 542 932 décrit une 10 technique de ce type. Selon la technique décrite dans ce document, un lit de granules de biomasse est logé dans un réacteur. L'eau à traiter est introduite à la base du réacteur au cours d'une alimentation anaérobie. Le débit d'alimentation en eau du réacteur est choisi de 15 manière telle que l'alimentation soit lente. On évite ainsi la formation d'un lit fluidisé de granules de biomasse. Après que l'alimentation du réacteur en eau à traiter est achevée, une phase de latence non agitée est observée dans le réacteur au cours de laquelle l'eau à traiter est laissée au contact des granules de biomasse. Au cours de cette phase, les 20 nutriments présents dans l'eau sont assimilés par la biomasse dont les granules voient leur volume et leur densité croître en conséquence. De l'oxygène est ensuite introduit dans le réacteur au moyen d'une rampe prévue dans sa partie inférieure. La pollution azotée contenue dans l'eau à traiter est alors dégradée au moins en partie par nitrification-dénitrification. 25 Les granules sont ensuite extraites puis une décantation est mise en oeuvre au sein du réacteur avant d'en extraire de l'eau traitée appauvrie en pollution azotée. La technique décrite dans ce document permet de réduire la concentration de l'eau en pollution azotée et notamment en phosphores. Elle présente néanmoins 30 quelques inconvénients. 3. Inconvénients de l'art antérieur L'alimentation en eau du réacteur est lente pour éviter la fluidisation du lit de granules. Il en résulte que plus les granules sont situées à proximité de la surface du lit, plus leur mise en contact avec la matière organiques des eaux à traiter dont elles se nourrissent est faible. Il existe donc un gradient vertical de concentration en matière organique dans les granules du lit, et donc un développement non uniforme des granules. Pour limiter ce phénomène, l'étape d'alimentation est suivie d'une étape de latence au cours de laquelle le contenu du réacteur n'est pas agité. L'eau à traiter est alors maintenue en contact avec les granules de biomasse suffisamment longtemps pour laisser le temps aux granules situées dans les couches supérieures du lit d'assimiler des nutriments et de se développer en termes de volume et de densité. Les inventeurs ont toutefois remarqué qu'il résulte de ces phases non 15 agitées d'alimentation et de latence un échange réduit entre les nutriments présents dans l'eau et les granules de biomasse. Ceci contribue : - à limiter l'assimilation de nutriments par les granules et par conséquent à réduire leur développement ainsi que leur capacité à décanter ; - à limiter la profondeur de pénétration des nutriments dans les granules, et 20 pas conséquent à réduire leur stabilité, leur résistance ; - à augmenter la concentration minimale en matière organique que doivent contenir les eaux à traiter afin de permettre la génération de granules ayant de bonnes capacités à décanter ; - à réduire la concentration maximale en matière organique que doivent 25 contenir les eaux à traiter ; - à augmenter la durée de la phase de latence anaérobie et de la phase de décantation, et par conséquent la durée total du traitement. Par ailleurs, la biomasse dont sont constituées les granules comprend notamment deux types de micro-organismes : 30 - les GAO (pour « glucose accumulative organism » en anglais) ; - les PAO (pour « polyphosphate accumulative organism » en anglais). On s'est aperçu que la densité des PAO est plus élevée que celle des GAO. Ainsi, lors de l'extraction des granules, les PAO qui sont situés dans les couches inférieures du lit de granules sont extraits du réacteur dans de plus amples proportions que les GAO. Il en résulte que les GAO entrent en compétition avec les PAO et prédominent au sein du réacteur. Ce phénomène exerce un impact négatif sur le niveau d'élimination du phosphore contenu dans les eaux à traiter ultérieurement introduites dans le réacteur. Les eaux contenues dans le réacteur comprennent en plus des granules, des particules plus faiblement décantables. Celles-ci sont évacuées avec l'eau traitée extraite du réacteur. Il est alors nécessaire de mettre en oeuvre un traitement de polissage en aval du réacteur. Ceci tend à augmenter la taille des installations de traitement d'eau ainsi que le coût du traitement de l'eau. 4. Objectifs de l'invention L'invention a notamment pour objectif de pallier ces inconvénients de l'art antérieur. Plus précisément, un objectif de l'invention est de fournir une technique de traitement biologique d'eau qui contribue à améliorer la formation de granules de biomasse.

En particulier, un objectif de l'invention est de procurer, dans au moins un mode de réalisation, une telle technique qui permette la formation de granules de biomasses solides et stables. Un autre objectif de l'invention est de fournir, dans au moins un mode de réalisation, une telle technique qui permette d'améliorer la décantabilité des 25 granules de biomasse. L'invention a encore pour objectif de fournir, dans au moins un mode de réalisation, une telle technique qui permette de réduire la durée du traitement biologique de l'eau.

L'invention poursuit encore l'objectif de procurer, dans au moins un mode de réalisation, une telle technique qui permette de maximiser l'élimination de la pollution contenue dans l'eau à traiter. L'invention vise également à procurer, dans au moins un mode de réalisation, une telle technique qui soit polyvalente notamment en ce qu'elle puisse permettre d'assurer le traitement de volumes différents d'eaux présentant des charges polluantes variables. Un autre objectif de l'invention est de procurer, dans au moins un mode de réalisation, une telle technique qui soit simple à mettre en oeuvre et/ou fiable et/ou 10 économique. 5. Exposé de l'invention Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints à l'aide d'un procédé de traitement d'eaux usées contenant de la matière organique au sein d'un réacteur logeant des granules de biomasse et pourvu de moyens 15 d'aération. Selon l'invention, un tel procédé comprend une pluralité de cycles successifs comprenant chacun : - une étape anaérobie d'alimentation en eaux usées dudit réacteur aux cours de laquelle lesdites eaux sont mélangées avec lesdites granules pour 20 former un lit fluidisé ; - une étape anaérobie d'agitation du contenu dudit réacteur ; - une étape d'aération du contenu dudit réacteur ; - une étape de décantation ; - une étape d'évacuation d'une eau traitée appauvrie en matière organique. 25 Ainsi, l'invention repose sur une approche tout à fait originale selon laquelle une eau à traiter est introduite rapidement à l'intérieur d'un réacteur au sein duquel elle est mise en contact avec des granules de biomasse sous ambiance anaérobie, puis des phases successives anaérobie de brassage du contenu du réacteur, d'aération, de décantation rapide puis d'extraction d'eau traitée sont 30 mises en oeuvre.

Au cours de la phase anaérobie d'alimentation rapide du réacteur, l'intégralité des granules du lit formé dans le réacteur est promptement mise en contact avec l'eau à traiter. On observe alors une fluidisation du lit de granules. Cette fluidisation est maintenue au cours de l'étape anaérobie d'agitation. Les granules sont alors réparties de manière sensiblement uniforme et sans stratification à l'intérieur du réacteur. L'agitation générée au sein du réacteur permet d'augmenter l'exposition de l'intégralité de la surface de chaque granule aux nutriments contenus dans l'eau à traiter.

Le brassage des granules à l'intérieur du réacteur permet, dés la phase d'alimentation, d'améliorer les échanges entre les eaux et les granules. I1 en résulte que le taux d'assimilation par les granules de nutriments initialement présents dans l'eau, qui n'est pas limité par la diffusion, est augmenté. Les granules formées présentent alors un volume et une densité plus importants que ceux obtenus par la mise en oeuvre de la technique selon l'art antérieur. Ainsi, le diamètre de ces granules est généralement compris entre 1 et 5 millimètres alors que leur densité est généralement comprise entre 1.02 et 1,10 Kg/1. Les granules formées présentent alors une bonne capacité à décanter. Compte tenu du fait que la diffusion des nutriments à l'intérieur des granules est peu limitée par la diffusion, ceux-ci peuvent pénétrer en profondeur au sein des granules. Les granules formées présentent par conséquent une grande stabilité. La technique selon l'invention conduit à promouvoir le développement des granules dans des proportions telles que sa mise en oeuvre permet de réduire la concentration minimale en matière organique que les eaux à traiter doivent contenir pour permettre la formation de granules solides fortement décantables. Ainsi, la technique selon l'invention permet de générer la formation de granules solides fortement décantables à partir d'une eau dont la concentration minimale en matière organique est de l'ordre de 400 mg/1.

Dans la mesure où la technique selon l'invention permet d'accroître les échanges entre les eaux à traiter et les granules, sa mise en oeuvre conduit à améliorer l'abattement de la matière organique contenue dans les eaux à traiter. La technique selon l'invention peut par conséquent être mise en oeuvre pour traiter efficacement des eaux dont la concentration en matière organique est supérieure à 1 500 mg/1. Au final, la mise en oeuvre de la technique selon l'invention permet notamment : - de promouvoir le développement des granules de biomasse volumineuses 10 et denses ; - de réduire la durée de la phase au cours de laquelle les nutriments, notamment le glucose et le phosphore, présents dans l'eau sont assimilés par les granules et donc d'augmenter la vitesse de formation des granules ; - d'améliorer la stabilité des granules de biomasse ; 15 - d'obtenir une meilleure répartition des granules de biomasse à l'intérieur du réacteur ; - de diminuer la durée de la phase de décantation ; - d'améliorer l'élimination de la pollution de l'eau à traiter ; - de réduire la durée globale du traitement biologique de l'eau. 20 Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la vitesse d'alimentation en eaux dudit réacteur lors de ladite étape d'alimentation est compris entre 10 et 20 m/h). Cette vitesse sera préférentiellement supérieure à 8 m3/m2/h. Le fait d'alimenter en eau le réacteur selon une telle vitesse permet d'y générer une fluidisation du lit de granules et d'améliorer ainsi le contact et donc 25 les échanges entre les nutriments présents dans l'eau et les granules de biomasse. On favorise ainsi la formation de granules stables et denses dés le remplissage du réacteur. Selon un mode de réalisation préférentiel, ladite étape anaérobie d'agitation comprend une recirculation d'au moins une partie de l'eau contenue 30 dans ledit réacteur depuis une zone dudit réacteur vers une autre.

Cette mise en oeuvre permet de générer à l'intérieur du réacteur une agitation suffisamment importante pour promouvoir le développement de granules de biomasse volumineuses, solides et denses, et suffisamment faible pour maintenir l'intégrité des granules.

Préférentiellement, la vitesse de recirculation sera comprise entre 4 et 8 m/h . Selon un autre mode de réalisation, ladite étape anaérobie d'agitation comprend un brassage du contenu dudit réacteur au moyen d'agitateurs. Une telle mise en oeuvre permet de générer un brassage adéquat du 10 contenu du réacteur de manière simple et efficace. De manière préférentielle, le niveau d'agitation à l'intérieur dudit réacteur pendant ladite étape anaérobie d'alimentation est compris entre 3 et 30 W/m3. De manière avantageuse, le niveau d'agitation à l'intérieur dudit réacteur pendant ladite étape anaérobie d'agitation est compris entre 5 et 10 W/m3. 15 De tels niveaux d'agitation au sein du réacteur permettent de promouvoir le développement de granules volumineuses, solides et denses tout en préservant leur intégrité. Selon une variante avantageuse, le niveau du point d'évacuation de l'eau lors de ladite étape d'évacuation d'eau traitée appauvrie en matière organique est 20 variable. Il est ainsi possible de diminuer progressivement le niveau depuis lequel est extraite l'eau traitée lors de l'étape d'extraction. L'extraction de l'eau traitée peut alors être entamée sans attendre que toutes les granules aient décantées. Ceci permet de réduire le temps d'extraction de l'eau traitée. 25 Cette mise en oeuvre permet également de rapprocher du lit de granules présent au fond du réacteur le niveau du point d'extraction d'eau et d'évacuer les particules faiblement décantables qui s'accumulent au cours du temps à la surface des couches supérieures de granules du lit. Cette mise en oeuvre peut également conduire à autoriser le développement 30 d'un lit de granules plus au moins épais au fond du réacteur de manière à permettre le traitement d'eaux présentant des niveaux de charges polluantes plus ou moins élevés. Le niveau du point d'extraction de l'eau peut également être considérablement rapproché de la surface du lit de granules présent au fond du réacteur. De cette façon, la quasi-totalité de l'eau traitée appauvrie en matière organique peut être extraite du réacteur. On augmente ainsi la concentration en matière organique à l'intérieur du réacteur à chaque nouvelle alimentation en limitant la dilution de l'eau à traiter avec de l'eau traitée stagnant dans le réacteur après extraction. La croissance des granules est ainsi promue du fait que celles-ci se nourrissent de la matière organique pour se développer. Selon une caractéristique avantageuse, un procédé selon l'invention comprend une étape d'extraction de granules, ladite étape d'extraction étant préférentiellement mise en oeuvre après le déroulement de plusieurs cycles successifs.

Ceci permet de contrôler le développement et la hauteur du lit de granules à l'intérieur du réacteur ainsi que l'âge de la biomasse dont elles sont constituées. Le choix de la hauteur du lit de granules peut permettre d'adapter le procédé au traitement d'eaux présentant des niveaux de charges polluantes différents. Ladite étape d'extraction est préférentiellement précédée d'une étape d'agitation dudit réacteur. La biomasse dont sont constituées les granules comprend notamment des micro-organismes dénommés GAO (« Glucose accumulative organisms ») et des micro-organismes dénommés PAO (« Polyphosphate accumulative organisme »). Les GAO, qui assimilent le glucose, sont moins denses que les PAO qui assimilent le phosphore. Il en résulte qu'à l'issue de la décantation, les PAO sont situés dans les couches inférieures du lit de granules alors que les GAO sont situés dans les couches supérieures du lit de granules. L'agitation du contenu du réacteur permet ainsi d'éliminer cette stratification à l'intérieur du réacteur et de répartir de manière essentiellement uniforme les GAO et les PAO à l'intérieur du réacteur.

Ainsi, lors de l'extraction de granules, les GAO et les PAO sont extraits dans des proportions sensiblement identiques. On évite alors une prédomination des GAO sur les PAO aux cycles suivants maintenant ainsi un bon niveau d'abattement du phosphore. Dans ce cas, ladite étape d'agitation comprend préférentiellement une étape d'aération dudit réacteur. Le fait d'aérer le réacteur avant d'en extraire des granules permet non seulement d'y créer une agitation, mais également d'y maintenir une ambiance aérobie et d'éviter que le phosphore assimilé par les granules s'en échappe et se répartisse dans le réacteur avant que les granules en soient extraites. Cette mise en oeuvre permet donc d'améliorer l'élimination du phosphore. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, au moins un desdits cycles comprend une étape d'extraction de particules faiblement décantables, lesdites particules faiblement décantables n'étant pas extraites avec ladite eau traitée.

L'eau traitée extraite est ainsi séparée des particules faiblement décantables en sorte que l'eau traitée présente un taux de particules solides en suspension suffisamment faible pour prévenir la mise en oeuvre d'un traitement de polissage en aval. Seules les particules faiblement décantables extraites peuvent être acheminées vers un traitement de ce type. On limite ainsi le coût de production d'une eau traitée biologiquement. 6. Liste des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 illustre un premier exemple d'une installation de traitement d'eau pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention ; - la figure 2 illustre un deuxième exemple d'une installation de traitement d'eau pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention. 7. Description d'un mode de réalisation de l'invention 7.1. Rappel du principe général de l'invention Le principe général de l'invention consiste à traiter une eau par voie biologique en l'introduisant rapidement lors d'une phase d'alimentation anaérobie à l'intérieur d'un réacteur au sein duquel elle est mise en contact avec des granules de biomasse. L'eau y subit ensuite des phases successives anaérobie de brassage du contenu du réacteur, d'aération, puis de décantation rapide. Une eau traitée est enfin extraite du réacteur. 7.2. Exemple d'une installation de traitement d'eau pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention On présente, en relation avec la figure 1, une installation de traitement d'eau pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention. Comme cela est représenté, une telle installation comprend une canalisation d'amenée d'eau à traiter 10 dont la sortie est reliée à l'entrée d'un raccord en « T » 12. Une vanne 11 est montée sur la canalisation 10.

Le raccord en « T » 12 comprend une sortie qui est reliée à l'entrée d'une pompe de recirculation 13. Le raccord en « T » 12 comprend une deuxième entrée qui est reliée à la sortie d'une canalisation de recirculation 14 sur laquelle est montée une vanne 27. La sortie de la pompe de recirculation 13 est reliée à un collecteur 15 qui 20 débouche au fond d'un réacteur biologique 16. Le réacteur biologique 16 comprend un fond 161, une partie haute 162 et une paroi latérale 163. La paroi latérale 163 est traversée par une bouche d'extraction 17. Le réacteur 16 loge des moyens d'extraction d'eau traitée et/ou de 25 particules. Ces moyens d'extraction comprennent un tuyau 18. L'entrée 181 de ce tuyau 18 est pourvue d'un flotteur 29. La sortie 182 de ce tuyau 18 est reliée à la bouche d'extraction 17. La bouche d'extraction 17 est reliée à un raccord en « T » 19 dont une première sortie est reliée à une canalisation d'évacuation d'eau traitée 20 sur 30 laquelle est montée une vanne 21, et une deuxième sortie est reliée à une canalisation d'évacuation de particules faiblement décantables et de granules 22 sur laquelle est montée une vanne 23. L'installation comprend des moyens d'aération du réacteur 16. Ces moyens d'aération comprennent une canalisation d'amenée d'air 24 dont la sortie 5 est reliée à un diffuseur 25 logé au fond 161 du réacteur 16. Le réacteur 16 loge un lit constitué d'une pluralité de granules de biomasse 26. La canalisation de recirculation 14 comprend une entrée 141 qui est reliée à un entonnoir 28 placé dans la partie haute 162 du réacteur 16. Dans une 10 variante, cette recirculation pourrait être effectuée en utilisant la canalisation d'évacuation d'eau traitée 20. La figure 2 illustre une variante de l'installation de traitement d'eau illustrée à la figure 1. Comme cela apparaît sur cette figure 2, les moyens de recirculation d'eau, 15 qui comprennent notamment l'entonnoir 28 et la canalisation de recirculation 14, sont remplacés dans cette variante par des agitateurs à pales 200 logés à l'intérieur du réacteur 16. 7.3. Exemple d'un procédé de traitement d'eau selon l'invention Lors de la mise en oeuvre d'un procédé de traitement d'eau selon 20 l'invention, le réacteur biologique 16 fonctionne, comme cela sera expliqué plus en détail par la suite, en mode séquencé. Il s'agit donc d'un réacteur de type SBR pour « Sequenced Batch Reactor » en langue anglaise dans lequel le volume total d'eau à traiter est traité par portions successives. Un procédé selon l'invention comprend une pluralité de cycles successifs 25 comprenant chacun : - une étape anaérobie d'alimentation en eaux usées du réacteur 16 aux cours de laquelle les eaux sont mélangées avec les granules pour former un lit fluidisé ; - une étape anaérobie d'agitation du contenu du réacteur 16 ; 30 - une étape d'aération du contenu du réacteur 16 ; - une étape de décantation ; - une étape d'évacuation d'une eau traitée appauvrie en matière organique. Lors de chaque étape d'alimentation, la vanne 11 est ouverte alors que les vannes 27, 21 et 23 sont fermées. La pompe 13 est mise en oeuvre de manière telle que de l'eau à traiter soit introduite dans le réacteur 16 depuis son fond 161 via la canalisation d'amenée 10, le collecteur 15 et les conduites 151 de préférence jusqu'à ce que le niveau haut du réacteur 16 soit atteint. La vitesse d'alimentation en eaux du réacteur 16 lors de l'étape d'alimentation est compris entre 10 et 20 m/h. L'alimentation en eau à traiter du réacteur est donc rapide. Du fait de l'alimentation rapide, l'eau à traiter traverse rapidement le lit de granules présent au fond du réacteur 16 en sorte que celui-ci est fluidisé. Ainsi, la totalité des granules constituant le lit est exposée rapidement à l'eau à traiter sur l'intégralité de leur surface. On maximise ainsi, dés l'alimentation en eau du réacteur, les échanges entre l'eau à traiter et la biomasse dont sont constituées les granules. En d'autres termes, dés l'alimentation du réacteur, les granules commencent à assimiler des nutriments. Après que l'alimentation en eau du réacteur est achevée, son contenu est maintenu sous agitation dans des conditions anaérobiques.

Au cours de cette étape d'agitation anaérobie, l'agitation au sein du réacteur 16 est générée par la mise en oeuvre des moyens d'agitation. Dans le mode de réalisation illustré à la figure 1, la vanne 11 est fermée, la vanne 27 est ouverte et la pompe 13 est mise en oeuvre en sorte que de l'eau contenue dans le réacteur 16 est aspirée dans l'entonnoir 28 situé dans la partie supérieure 162 du réacteur 16 et s'écoule dans la canalisation de recirculation 14 avant d'être réinj ectée dans le fond 161 du réacteur 16 via le collecteur 15 et les conduites 151. Lors de cette phase aérobie d'agitation, la vitesse de recirculation de l'eau est compris entre 4 et 8 m/h. Dans le mode de réalisation illustré à la figure 2, l'agitation est générée dans le réacteur 16 par la mise en rotation des agitateurs à pales 200.

La mise en oeuvre des moyens d'agitation lors de l'étape anaérobie d'agitation permet de créer un niveau d'agitation à l'intérieur du réacteur compris entre 5 et 10 W/m3 . Un tel niveau d'agitation permet d'améliorer les échanges entre l'eau à traiter et les granules de biomasse tout en préservant leur intégrité. L'agitation au sein du réacteur permet d'assurer que les granules entrent en contact de manière continue avec l'eau sur l'intégralité de leur surface pendant toutes la durée de la phase d'agitation. Les nutriments, dont l'assimilation par les granules n'est pas limitée par la diffusion, peuvent pénétrer en profondeur au sein des granules. Le taux d'assimilation des nutriments par les granules est donc plus important que lors de la mise en oeuvre de la technique selon l'art antérieur. Cela permet aussi d'augmenter la vitesse de relargage du PO4-P nécessaire à la dé-phosphatation biologique par les bactéries PAO . Compte tenu de l'amélioration des échanges entre l'eau et les granules, la mise en oeuvre de la technique selon l'invention, qui promeut le développement des granules, conduit à la production de granules stables, c'est-à-dire solides, présentant une densité et un volume importants et donc une bonne capacité à décanter. Le diamètre des granules ainsi obtenues est généralement compris entre 1 et 5 millimètres alors que leur densité est généralement comprise entre 1,03 et 1,5 kg/l. La technique selon l'invention améliore également l'abattement des nutriments, notamment du phosphore et de l'azote. Après que l'étape anaérobie d'agitation est achevée, une étape d'aération 25 du contenu du réacteur est mise en oeuvre. La vanne 27 est alors fermée, la pompe 13 arrêtée et de l'air, ou un autre gaz contenant de l'oxygène, est introduit dans la fond du réacteur 16 via la canalisation 24 et le diffuseur 25. La concentration en oxygène dissous dans le réacteur est généralement comprise entre 1 et 4 mg 02/1. 30 Une partie des bactéries composant la biomasse dont sont constituées les granules transforme l'ammoniaque présent dans l'eau en nitrates en consommant de l'oxygène. On observe alors une nitrification de l'eau. Compte tenu de l'épaisseur des granules, il y existe un gradient de concentration en oxygène : la concentration en oxygène à l'intérieur des granules décroît en profondeur. Ainsi, la concentration en oxygène au coeur des granules est sensiblement nulle. Une autre partie des bactéries composant la biomasse dont sont constituées les granules dégradent alors en azote gazeux, en phase anoxie, les nitrates produits précédemment. On observe alors une dénitrification de l'eau. Ainsi le Phosphore rélargué pendant l'étape anaérobie va être accumulé dans les granules. Après que l'étape d'aération est achevée par l'arrêt de l'injection d'oxygène dans le réacteur 16, les granules formées dans le réacteur 16 décantent rapidement du fait de leur taille. Lors de la phase de décantation, les granules fortement décantables s'accumulent au fond du réacteur 16.

L'eau traitée appauvrie en matière organique, ainsi qu'en nutriments, peut alors être extraite du réacteur 16. Dans ce but, la vanne 21 est ouverte en sorte que l'eau traitée s'écoule depuis l'entrée 181 du tuyau 18 flottant à la surface de l'eau. Compte tenu que l'entrée 181 du tuyau 18 flotte à la surface de l'eau, il est possible de déclencher l'extraction de l'eau traiter par l'ouverture de la vanne 21 sans attendre que l'ensemble des granules ait décanté au fond du réacteur 16. Le débit d'extraction de l'eau traitée peut ainsi être choisi en sorte que la baisse du niveau de l'eau dans le réacteur suive la baisse du niveau des granules dans le réacteur. Il est ainsi possible de réduire le temps de production d'eau traitée. La vitesse d'extraction de l'eau sera préférentiellement comprise entre 10 et 20 m/h.

Le niveau du point d'extraction de l'eau traitée, en d'autres termes celui de l'entrée 181 du tuyau 18, est variable, et baisse en l'occurrence au cours de l'extraction. Il est ainsi possible de faire baisser le niveau de l'entrée 181 du tuyau 18 jusqu'à ce qu'elle atteigne un niveau proche de celui de la surface du lit de granules. On permet ainsi l'extraction d'un volume très important d'eau traitée et on réduit en conséquence le volume d'eau traitée stagnant à l'intérieur du réacteur 16 après que l'étape d'extraction est achevée. Il en résulte qu'au remplissage suivant du réacteur 16, l'eau à traiter introduite est peu diluée avec de l'eau déjà traitée stagnante dont la concentration en nutriments pour la biomasse est très faible. Le développement des granules aux cycles suivants est ainsi également promu. L'eau contenue dans le réacteur comprend en plus des granules fortement décantables d'autres particules plus faiblement décantables. Lors de la phase de décantation, ces particules ont tendance à s'accumuler pour former une couche à la surface du lit de granules situé au fond du réacteur 16.

Ainsi, lorsqu'au cours de l'extraction de l'eau traitée, l'entrée 181 du tuyau se trouve à proximité de la surface supérieure du lit de granules, la vanne 21 peut être fermée et la vanne 23 ouverte en sorte que les particules faiblement décantables puissent être extraites du réacteur 16 séparément de l'eau traitée. L'eau traitée extraite du réacteur 16 présente ainsi un faible taux de particules solides en suspension ce qui prévient la mise en oeuvre d'un traitement de polissage en aval. Les particules faiblement décantables extraites du réacteurs 16 peuvent être envoyées vers un traitement ultérieur. Une telle étape d'extraction de particules faiblement décantables peut ne pas être mise en oeuvre à chaque cycle. Après que l'étape d'extraction d'eau traitée est achevée, un nouveau cycle peut être initié par la mise en oeuvre d'une nouvelle étape anaérobie d'alimentation rapide du réacteur 16. Autant de cycles que nécessaires seront mis en oeuvre pour assurer le traitement d'un volume donné d'eau à traiter. Un procédé selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs étapes d'extraction de granules. Cette ou ces étapes d'extraction de granules sont préférentiellement mises en oeuvre après le déroulement de plusieurs cycles successifs. L'extraction de granules peut être obtenue à la fin d'une étape d'extraction de particules faiblement décantables en laissant le vanne 23 ouverte. L'étape d'extraction de granules est précédée d'une étape d'agitation du 30 contenu du réacteur 16. Cette agitation pourrait être générée mécaniquement au moyen d'agitateurs. Elle est préférentiellement générée en aérant l'intérieur du réacteur via la canalisation 24 et le diffuseur 25. De cette manière, le lit de granules est brassé en sorte que la répartition des GAO et des PAO contenues dans les granules soit sensiblement homogène à l'intérieur du lit. Ainsi, au cours de l'extraction de granules, les proportions de GAO et de PAO évacués hors du réacteur 16 sont sensiblement identiques. On évite ainsi que les GAO soient prépondérants à l'intérieur du réacteur aux cycles suivants ce qui limiterait l'abattement du phosphore. L'aération du lit avant l'extraction de granules permet aussi de maintenir un état aérobie à l'intérieur du réacteur 16 et d'éviter qu'une partie du phosphore assimilé par les granules soit rejetée dans le réacteur avant l'évacuation de granules. On contribue ainsi à améliorer l'abattement du phosphore. Lors de la mise en oeuvre d'un tel procédé, la durée de l'étape : - d'alimentation anaérobie est égale à 15 minutes et est préférentiellement 15 comprise entre 10 et 30 minutes ; - d'agitation anaérobie est égale à 45 minutes et est préférentiellement comprise entre 30 et 60 minutes ; - d'aération est égale à 120 minutes et est préférentiellement comprise entre 90 et 180 minutes ; 20 - de décantation est égale à 15 minutes et est préférentiellement comprise entre 10 et 30 minutes; - d'extraction d'eau traitée est égale à 15 minutes et est préférentiellement comprise entre 10 et 30 minutes. Dans une technique de l'art antérieur mettant en oeuvre un réacteur de type 25 SBR sans granules , la durée de l'étape : - d'alimentation et de latence est égale à 1 à 2 heures ; - d'aération est égale à 2 heure ; - de décantation est égale à 1 heure ; - d'extraction d'eau traitée est égale à 1 heure.

30 Dans la technique de l'art antérieur mettant en oeuvre des granules , la durée de l'étape : - d'alimentation et de latence est égale à 1 à 2 heures ; - d'aération est égale à 2 heures ; - de décantation est égale à 2-10 minutes ; - d'extraction d'eau traitée est égale à 2 -10 minutes La mise en oeuvre de la technique selon l'invention permet ainsi de réduire la durée la durée du traitement.

Claims (13)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de traitement d'eaux usées contenant de la matière organique au sein d'un réacteur logeant des granules de biomasse et pourvu de moyens d'aération, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de cycles successifs comprenant chacun : une étape anaérobie d'alimentation en eaux usées dudit réacteur aux cours de laquelle lesdites eaux sont mélangées avec lesdites granules pour former un lit fluidisé ; une étape anaérobie d'agitation du contenu dudit réacteur ; - une étape d'aération du contenu dudit réacteur ; une étape de décantation ; une étape d'évacuation d'une eau traitée appauvrie matière organique.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse d'alimentation en eaux dudit réacteur lors de ladite étape d'alimentation est compris entre 10 et 20 m3/m2/h.
3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite étape anaérobie d'agitation comprend une recirculation d'au moins une partie de l'eau contenue dans ledit réacteur depuis une zone dudit réacteur vers une autre.
4. 4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite étape anaérobie d'agitation comprend un brassage du contenu dudit réacteur au moyen d'agitateurs.
5. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le niveau d'agitation à l'intérieur dudit réacteur pendant ladite étape anaérobie d'alimentation est compris entre 3 et 30 W/m3.
6. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le niveau d'agitation à l'intérieur dudit réacteur pendant ladite étape anaérobie d'agitation est compris entre 5 et 10 W/m3.
7. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le niveau du point d'évacuation de l'eau lors ladite étape d'évacuation d'eau traitée appauvrie en matière organique est variable.
8. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'extraction de granules, ladite étape d'extraction étant mise en oeuvre après le déroulement de plusieurs cycles successifs.
9. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite étape d'extraction est précédée d'une étape d'agitation dudit réacteur.
10. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite étape d'agitation comprend une étape d'aération dudit réacteur.
11. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'au moins un desdits cycles comprend une étape d'extraction de particules faiblement décantables, lesdites particules faiblement décantables n'étant pas extraites avec ladite eau traitée.
12. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la concentration en substance organique nutritive desdites eaux est supérieure à 400 mg/1, et préférentiellement à 650 mg/1.
13. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le diamètre desdites granules est supérieur à un millimètre, et préférentiellement compris entre un et cinq millimètres.