USÉES

La présente invention se rapporte à un procédé pour le traitement biologique des eaux usées, à un réacteur biologique et à une installation permettant tous deux la mise en oeuvre de ce procédé. Un traitement biologique permet le traitement d'eaux usées comprenant des composés dégradables biologiquement à l'aide d'une boue activée munie de microorganismes. La boue activée est formée par des microorganismes assemblés en flocs lâches flottant librement dans l'eau, appelés flocs bactériens. Pendant le traitement, les microorganismes, qui son† majoritairement des bactéries, von† consommer du carbone, de l'azote e† du phosphore qui son† présents dans les eaux usées.

Pour permettre cette consommation de carbone, d'azote e† de phosphore par les microorganismes, les conditions de traitement alternent entre conditions anaérobiques e† conditions aérobiques. En effet, cette alternance entre les conditions anaérobiques, aérobiques e† anoxiques permet à la fois de réaliser la déphosphatation, la nitrification (transformation de l'ammonium en nitrites e† transformation des nitrites en nitrates) e† la dénitrification (transformation des nitrites e† des nitrates en azote) .

Malheureusement, en cas de prolifération de bactéries filamenteuses, ces flocs bactériens ne permettent pas un rejet d'eaux traitées de qualité car ils peuvent se retrouver dans les eaux traitées e† nécessitent des traitements parfois agressifs tels que le chlore pour éviter leur prolifération.

Il es† bien connu de l'état de la technique le document W02004024638 qui divulgue un procédé pour le traitement biologique d'eaux usées comprenant de la matière organique ou assimilable par des microorganismes comprenant les étapes de : une alimentation en eaux usées en conditions anaérobiques d'au moins un réacteur biologique comprenant une zone supérieure, une zone inférieure e† une zone centrale, ledit au moins un réacteur biologique comprenant une boue munie de microorganismes, un mélange desdites eaux usées avec ladite boue en conditions anaérobiques dans ledit au moins un réacteur biologique, formant une suspension de matières solides dans une phase aqueuse,

Une initiation d'une aération de ladite suspension de matières solides dans la phase aqueuse par une injection de gaz dans ledit au moins un réacteur biologique avec obtention d'une quantité d'oxygène dissous suffisante pour oxyder de 50 à 100 % de la matière organique et de 50 à 100 % de la matière minérale, une poursuite dudit mélange desdifes eaux usées avec ladite boue en conditions aérobiques ou en alternance en conditions aérobies e† anaérobies dans ledit au moins un réacteur biologique formant la suspension de matières solides dans la phase aqueuse, une décantation de ladite boue avec obtention (i) d'eaux traitées formées desdifes eaux usées sensiblement dépléfées en matière organique ou assimilable par des microorganismes résiduelle e† contenant éventuellement une première partie de microorganismes e† (ii) d'un lit de boue formé de ladite matière organique ou assimilable par des microorganismes résiduelle e† d'une deuxième partie de microorganismes, un soutirage d'au moins une partie desdifes eaux traitées pour former un rejet d'eaux traitées.

Pratiquement, un régime de festin-famine es† mis en oeuvre dans un (ou plusieurs) réacteur(s) biologique(s). Le réacteur biologique es† alimenté en eaux usées qui sont mélangées à une boue granulaire, aussi appelées granules de boue qui comprend des microorganismes comme des bactéries. Ce mélange forme une suspension de matières solides comprenant la boue, les microorganismes, la matière organique ou assimilable par des microorganismes dans une phase aqueuse. Le régime festin-famine comprend une alternance de phases festins et phases famine.

En conditions anaérobiques, on initie la phase festin qui permet aux microorganismes de se nourrir de la matière organique mais aussi de la matière assimilable par les microorganismes telle que de la matière à base de phosphore ou d' azote.

Ensuite, la suspension de matière solide dans la phase aqueuse es† aérée par l'injection d'un gaz qui permet d'obtenir une quantité d'oxygène dissous suffisante pour oxyder de 50 à 100 % de la matière organique e† de 50 à 100 % de la matière minérale pour former les conditions aérobiques.

En conditions aérobiques, on initie la phase famine lors de laquelle les microorganismes on† déjà consommé la matière organique ou de la matière assimilable par les microorganismes. Lorsque les conditions aérobiques son† mises en place, la phase festin se termine en début desdites conditions aérobiques. Il y a donc un reliquat de la phase festin en conditions aérobiques avant que la phase famine ne soi† initiée.

En conditions aérobiques, la concentration d'oxygène présente dans ledit au moins un réacteur biologique es† de 1 mg/l à 2,5 mg/l.

Une décantation de la boue es† ensuite réalisée (pendant laquelle le réacteur biologique n'es† plus mélangé) e† permet d'obtenir, d'une première par†, des eaux traitées formées des eaux usées sensiblement dépléfées en matière organique ou assimilable par des microorganismes résiduelle e† contenant éventuellement une première partie de microorganismes e†, d'une seconde par†, un lit de boue formé de ladite matière organique ou assimilable par des microorganismes résiduelle e† d'une deuxième partie de microorganismes.

Ceffe décantation es† suivie d'un soutirage d'au moins une partie desdifes eaux traitées qui forme un rejet d'eaux traités en dehors du réacteur biologique. II es† décrit dans le document W02004024638 que l’alimentation en eaux usées du réacteur es† lente e† es† effectuée par la zone inférieure de ce dernier. De plus, le document décrit aussi que la vitesse de décantation de la boue es† supérieure à 10 m/h e† que ceffe valeur es† représentative d'une boue granulaire de qualité. Malheureusement, ce procédé présente l'inconvénient de dépendre de la géométrie du réacteur dans lequel il es† réalisé. En effet, il es† mis en œuvre par la formation d'un écoulement piston dans le réacteur. Par conséquent, selon ce document, c'est l'espace qui es† utilisé pour mettre en œuvre les différentes étapes du procédé. De plus, pour obtenir des eaux traitées de qualité, une étape supplémentaire de filtration des eaux traitées es† réalisée après le traitement biologique des eaux.

Pour pallier ces inconvénients, il es† prévu suivant la présente invention un procédé qui permette de traiter les eaux dans des réacteurs ou installations de stations d'épuration tou† en permettant une économie énergétique ainsi que le traitement d'une plus grande charge polluante tou† en étant adaptable à des installations préexistantes. L'invention concerne un procédé pour le traitement biologique d'eaux usées comprenant de la matière organique ou assimilable par des microorganismes comprenant les étapes de : une première alimentation (1 ) en eaux usées en conditions anaérobiques ou anoxiques d'au moins un réacteur (8) appelé réacteur biologique comprenant une zone supérieure (9), une zone inférieure (10) e† une zone centrale (1 1 ), ledit au moins un réacteur biologique (8) comprenant une boue munie de microorganismes e† ladite première alimentation en eaux usées étant réalisée dans ladite zone supérieure (9), un mélange (2) desdites eaux usées avec ladite boue en conditions anaérobiques ou anoxiques dans ledit au moins un réacteur biologique (8) formant une suspension de matières solides dans une phase aqueuse,

Une initiation d'une aération (3) de ladite suspension de matières solides dans la phase aqueuse par une injection de gaz dans ledit au moins un réacteur biologique (8) avec obtention d'une quantité d'oxygène dissous suffisante pour dégrader 50 à 100 % de la matière organique e† de 50 à 100 % de la matière minérale, une poursuite dudit mélange (4) desdifes eaux usées avec ladite boue en conditions aérobiques ou en alternance en conditions aérobies e† anoxiques dans ledit au moins un réacteur biologique (8) formant la suspension de matières solides dans la phase aqueuse, une décantation (5) de ladite boue avec obtention (i) d'eaux traitées formées desdifes eaux usées sensiblement dépléfées en matière organique ou assimilable par des microorganismes résiduelle e† contenant éventuellement une première partie de microorganismes e† (ii) d'un lit de boue formé de ladite matière organique ou assimilable par des microorganismes résiduelle e† d'une deuxième partie de microorganismes,

- un soutirage (6) d'au moins une partie desdites eaux traitées pour former un rejet d'eaux traitées. De plus, le procédé de l'invention es† caractérisé en ce que ledit au moins un réacteur appelé réacteur biologique es† un réacteur à mélange intégral muni de moyens d'agitation de manière à former un mélange complet et en ce que la décantation de ladite boue es† effectuée à une vitesse de décantation des matières solides dans la phase aqueuse comprise entre 1 ,2 e† 5 m/h.

Par les termes « réacteur à mélange intégral », on entend, suivant l'invention, un réacteur biologique qui présente des moyens d'agitation dimensionnés pour former un mélange dit « complet » dans le réacteur biologique, pour que toutes les zones du réacteur biologique subissent une agitation c'est-à-dire un réacteur biologique don† le contenu présente en tou† point des concentrations relativement identiques en microorganismes, oxygène dissous e† matière organique ou assimilable par des microorganismes (minimisation des zones mortes).

Bien qu'il soi† généralement proscrit dans les procédés à boues granulaires d'utiliser des réacteurs à mélange intégral e† que des procédés moins « turbulents » soient privilégiés (par exemple, le lit fluidisé), la présente invention a permis d'obtenir un traitement d'eaux usées optimal dans lequel une économie énergétique es† réalisée, qui permette le traitement d'une grande charge polluante fou† en étant adaptable à des installations préexistantes, e† donc de manière indépendante à la géométrie du réacteur biologique.

En effet, l'agitation, du fai† des contraintes mécaniques qu'elle génère sur les granules, a tendance à les déstructurer au profit de la population de bactéries filamenteuses. L'agitation es† donc généralement indésirable dans les procédés de traitement de boue par voie granulaire e† considérée souvent comme nécessitant une ou plusieurs étapes en aval pour l'obtention d'une eau « propre ».

Pourtant, selon la présente invention, il a été mis en évidence qu'une alternance appropriée des conditions anaérobiques/aérobiques, en combinaison avec un mélange complet ainsi que le contrôle de la vitesse de décantation dans une plage entre 1 ,2 m/h e† 5m/h permettaient ensemble d'atteindre un équilibre entre une population de bactéries granulaires e† une population de bactéries filamenteuses pour former des boues granulaires ou des boues granulaires avec une population de bactéries filamenteuses. Dans l'invention, la vitesse de décantation doit donc être maintenue dans la plage spécifique revendiquée. En particulier, la décantation doit être ralentie si sa vitesse es† supérieure à 5m/h ou elle doit être accélérée si sa vitesse es† inférieure à 1 ,2m/h.

Les boues granulaires ou les boues granulaires avec une population de bactéries filamenteuses formées permettent un gain énergétique par leur métabolisme. En effet, chaque granule comprend une zone anaérobique e† une zone aérobique ce qui permet à chaque granule d'agir comme une « mini station d'épuration ». Les boues granulaires avec une population de bactéries filamenteuses comprennent des granules de boues sur lesquels son† venus s'agréger des bactéries filamenteuses.

De manière particulièrement avantageuse, ce procédé permet de s'affranchir des épisodes de prolifération de bactéries filamenteuses ce qui permet d'éviter une étape subséquente de filtration e†, cela, sans dépendre de la géométrie du réacteur. Selon l'invention, les eaux usées sont directement dispersées dans le réacteur biologique lors de leur alimentation et sont mélangées à la boue comprise dans le réacteur biologique. L'avantage du mélange intégral est sa résistance aux charges polluantes très élevées ainsi qu'à d'éventuels chocs toxiques de courte durée.

Comme expliqué plus haut, ce procédé présente l'avantage d'obtenir un équilibre entre deux populations de boue granulaire, de la boue granulaire telle que la boue décrite dans le brevet W02004024638 mais aussi de la boue granulaire avec une population de bactéries filamenteuses. Ce† équilibre contribue à un traitement optimal des eaux usées e† donc aussi, à éviter une étape subséquente de filtration. En effet, la présence de bactéries filamenteuses dans les granules permet de capter des éventuelles bactéries libres encore présentes dans l'eau clarifiée. Ce† équilibre es† obtenu par un contrôle de la vitesse de décantation de la boue qui es† comprise entre 1,2 m/h e† 5 m/h. Cette vitesse de décantation relativement lente, par rapport à ce qui es† préconisé ou observé dans l'état de la technique, permet une décantation des bactéries libres qui von† venir s'agréger à la boue granulaire. Ce procédé permet donc un traitement biologique des eaux usées de qualité, économiquement viable e† exploitable à échelle industrielle.

De plus, l'utilisation d'un réacteur (biologique) à mélange intégral permet de traiter une plus grande charge polluante e† le procédé, comme déjà cité ci-dessus, n'es† pas dépendant de la géométrie du réacteur biologique utilisé. En effet, selon la présente invention, le procédé mis en oeuvre comprend une succession temporelle de différentes étapes dans un même réacteur à mélange intégral, ce qui permet de s'affranchir de contraintes géométriques et ne nécessite pas différentes zones dans lesquelles se succèdent certaines étapes de traitement par déplacement de la matière à traiter, mais au contraire, ces étapes on† lieu au même endroit, mais de manière successives ou alternées. Cela présente aussi l'avantage de pouvoir utiliser le procédé selon la présente invention pour toute installation ou réacteur biologique de station d'épuration déjà existante tou† en assurant un traitement des eaux usées de qualité.

De préférence, les moyens d'agitation comprennent au moins une pale. Par exemple, les moyens d'agitation son† un agitateur à pales.

Selon l'invention, l'alimentation en eaux usées du réacteur biologique es† avantageusement réalisée dans la zone supérieure de ce dernier. Ledit mélange peu† être effectué en continu ou de manière discontinue.

De préférence, ladite poursuite dudit mélange peu† avoir lieu pendant ladite initiation de ladite aération ou pendant ladite aération ou après ladite aération. Ladite aération peu† être effectuée en continu ou de manière discontinue (par salve). Avantageusement, le procédé selon l'invention, comprend une purge d'au moins une partie de ladite boue à partir de ladite zone centrale dudit au moins un réacteur biologique, avant ou pendant la décantation, ladite partie de la boue purgée étant effectuée par soutirage de ladite suspension de matières solides dans la phase aqueuse. Cette purge es† parfois appelée purge homogène (la partie purgée étant représentative du mélange) e† permet d'obtenir une population relativement uniforme de bactéries comprenant des bactéries filamenteuses e† des granules. Dans d'autres modes de réalisation, le procédé selon l'invention, comprend une purge d'au moins une partie de ladite boue à partir de ladite zone centrale dudit au moins un réacteur biologique, après la décantation. Cette purge est alors appelée purge sélective et permet de réduire la population de bactéries filamenteuses (à vitesse de décantation lente) e† ainsi contrôler la vitesse de décantation des matières solides dans la phase aqueuse. Ainsi, si la vitesse de décantation observée es† inférieure à 1,2 m/h, une purge sélective peu† être mise en œuvre pour contrôler la vitesse e† en particulier, l'augmenter (au-delà de 1,2 m/h). La purge sélective es† donc un moyen possible de contrôle de la vitesse de décantation afin de la maintenir dans la plage requise par l'invention.

Comme on peu† le constater, selon le moment du procédé où la purge es† appliquée, on sera face à une purge homogène ou à une purge sélective pour le soutirage dans une zone centrale dudit réacteur biologique.

Parfois, le procédé comprend une purge d'au moins une partie de ladite boue à partir de ladite zone inférieure dudit au moins un réacteur biologique, après la décantation, ladite partie de la boue purgée étant effectuée par soutirage d'une partie du lit de boue. Cette purge es† alors appelée purge homogène car elle permet d'obtenir une population relativement uniforme de bactéries comprenant des bactéries filamenteuses e† des granules.

Lors de la purge, soi† un mélange de granules e† de bactéries filamenteuses es† soutiré (purge homogène), soi† les bactéries filamenteuses (purge sélective) son† soutirées. Ce choix dépend de la zone du réacteur biologique par laquelle la purge es† effectuée et/ou du moment du soutirage. Si la purge es† effectuée dans la zone centrale du réacteur biologique e† que la purge es† effectuée avant ou pendant la décantation, des bactéries filamenteuses e† des granules son† soutirées. Si la purge es† effectuée dans la zone centrale du réacteur biologique mais après la décantation, les bactéries filamenteuses son† préférentiellement soutirées.

Si la purge es† effectuée dans la zone inférieure du réacteur biologique, les granules e† les bactéries filamenteuses son† sorties e† cette purge es† effectuée après la décantation.

De plus, la purge permet un ajustement de la concentration en boue par rapport à la charge carbonée (DCO) entrante. Ce† ajustement régulier permet de contrôler la qualité e† le taux de granulation de la boue granulaire, c'est-à-dire le taux de formation de granules. Ce† ajustement se fai† en adaptant la purge de la boue. Si la purge es† sélective, on favorise la granulation e† donc les performances de décantation e† la qualité des eaux traitées. Si la purge es† homogène, on favorise la stabilité de la boue e† la qualité des eaux traitées.

De manière avantageuse, lesdites matières solides dans ledit procédé son† formées par lesdits microorganismes e† ladite matière organique ou assimilable par des microorganismes, lesdits microorganismes formant avec ladite matière organique ou assimilable par des microorganismes des boues granulaires ou des boues granulaires avec une population de bactéries filamenteuses.

Dans un mode de réalisation préféré, le procédé comprend, en outre, une étape de contrôle de la vitesse de décantation au moyen d'une deuxième alimentation en eaux usées de ladite zone supérieure dudit au moins un réacteur biologique en conditions aérobiques par des moyens d'alimentation agencés pour être actionnés par un moyen de contrôle lorsque le réacteur biologique met en oeuvre ladite initiation de ladite aération ou après celle-ci, avant ou pendant ladite poursuite dudit mélange.

Ladite deuxième alimentation permet d'introduire une nouvelle charge polluante en faveur de l'équilibre recherché entre la boue granulaire e† la boue granulaire avec une population de bactéries filamenteuses lorsqu'un déséquilibre ne permet plus d'obtenir un traitement optimal des eaux usées. En particulier, ladite deuxième alimentation permet de favoriser la croissance des bactéries filamenteuses qui serai† trop peu nombreuses e† ainsi diminuer la vitesse de décantation des matières solides dans la phase aqueuse, en particulier ralentir la décantation si sa vitesse es† supérieure à 5 m/h. Ladite deuxième alimentation es† donc un moyen possible dans l'invention pour contrôler la vitesse de décantation afin de la maintenir dans la plage requise de l'invention.

Dans un autre mode de réalisation préféré, le procédé comprend, en outre, une étape d'acidogenèse en amont de ladite première alimentation en eaux usées dudit au moins un réacteur biologique. Ladite étape d'acidogenèse améliore la scission des molécules à longue chaîne carbonée e† favorise la production de petites molécules très facilement biodégradables, comme par exemple, les acides gras volatiles. Cette étape es† réalisée à l'aide de bactéries en conditions anaérobiques. Avantageusement, lesdites eaux usées du procédé selon l'invention son† choisies parmi des eaux industrielles, des eaux urbaines, ou un mélange de celles-ci. Dans un mode de réalisation avantageux, le procédé selon l'invention, comprend, en outre, une étape initiale d'adaptation d'une installation existante pour la mise en œuvre du procédé dans ladite installation existante adaptée. Cela permet de pouvoir utiliser des installations existantes sans les modifier e† représente un gain économique.

D'autres formes de réalisation du procédé suivant l'invention son† indiquées dans les revendications annexées.

L'invention a aussi pour objet un réacteur appelé réacteur biologique pour le traitement biologique d'eaux usées à utiliser suivant le procédé selon l'invention, ledit réacteur biologique étant un réacteur de type SBR (Sequential Batch Reactor) agencé pour recevoir les eaux usées e† une boue munie de microorganismes, lesdites eaux usées e† ladite boue munie de microorganismes formant un contenu, ce réacteur biologique comprend une entrée pour les eaux usées en communication fluidique avec la zone supérieure, une sortie pour les eaux traitées en communication fluidique avec la zone supérieure e† des moyens d'agitation dudit contenu, formant un réacteur de type à mélange intégral. II es† apparu de manière particulièrement avantageuse qu'un réacteur biologique avec une entrée pour les eaux usées en communication fluidique avec la zone supérieure permet une alimentation “turbulente” pendant que le mélange desdites eaux usées e† de ladite boue es† effectué par des moyens d'agitation formant un réacteur biologique de type à mélange intégral. De plus, le réacteur biologique présente en tou† point des concentrations relativement identiques en microorganismes, oxygène dissous du milieu e† matière organique ou assimilable par des microorganismes. L'alimentation « turbulente » facilite le mélange complet réalisé dans le réacteur biologique alors que le document W02004024638 décrit une alimentation lente réalisée par une entrée en communication fluidique avec la zone inférieure pour éviter un mélange des eaux usées avec les eaux traitées et travailler sur un écoulement piston, à savoir un réacteur avec différentes zones ayant un rôle différent.

Dans une forme de réalisation avantageuse, le réacteur biologique selon la présente invention, comprend en outre, des moyens de soutirage d'au moins une partie de ladite boue en communication fluidique avec ladite zone inférieure ou centrale, agencés pour permettre la purge d'au moins une partie de ladite boue.

Dans une forme de réalisation préférée, le réacteur biologique selon la présente invention comprend, en outre des moyens d'alimenfafion en communication fluidique avec ladite zone supérieure agencés pour alimenter ledit réacteur biologique en eaux usées. Par exemple, les moyens d'alimenfafion amènent les eaux usées dans le réacteur biologique en conditions anaérobiques lorsqu'il s'agi† de la première alimentation du procédé selon la présente invention ou amènent les eaux usées dans le réacteur biologique en conditions aérobiques lorsqu'il s'agi† de la deuxième alimentation, lesdits moyens d'alimentation étant agencés pour être actionnés par un moyen de contrôle lorsque le réacteur biologique me† en oeuvre ladite initiation de ladite aération ou après celle-ci, avant ou pendant ladite poursuite dudit mélange. Dans une autre forme de réalisation préférée, le réacteur biologique comprenant une entrée pour l'injection de gaz en communication fluidique avec ladite zone centrale ou ladite zone inférieure dudit réacteur biologique. D'autres formes de réalisation du réacteur biologique suivant l'invention son† indiquées dans les revendications annexées.

L'invention a en outre pour objet une installation comprenant au moins un réacteur biologique selon la présente invention, comprenant, en outre, une cuve tampon ou un bassin biologique, éventuellement un bassin biologique tampon, en communication fluidique avec ledit au moins un réacteur biologique.

De préférence, l'installation selon la présente invention, comprend en outre une cuve acidogène en communication fluidique avec ledit au moins un réacteur biologique via ladite cuve tampon.

Avantageusement, l'installation, comprend un deuxième réacteur biologique, agencé en parallèle à co-couran† ou à contrecouran† ou encore en alternance avec ledit au moins un réacteur biologique.

De manière préférée, ledit deuxième réacteur biologique présente essentiellement les mêmes caractéristiques que ledit au moins un réacteur biologique. Par exemple, ledit deuxième réacteur biologique es† un réacteur de type SBR (Sequential Batch Reactor) agencé pour recevoir les eaux usées e† une boue munie de microorganismes, lesdites eaux usées e† ladite boue munie de microorganismes formant un contenu, comprenant une entrée pour les eaux usées en communication fluidique avec la zone supérieure, une sortie pour les eaux traitées en communication fluidique avec la zone supérieure e† des moyens d'agitation dudit contenu, formant un réacteur de type à mélange intégral.

De manière préférée, ledit deuxième réacteur biologique e† ledit au moins un réacteur biologique de l'installation selon l'invention, son† en communication fluidique avec une cuve tampon ou un bassin biologique, éventuellement un bassin biologique tampon.

D'autres formes de réalisation de l'installation suivant l'invention son† indiquées dans les revendications annexées. D'autres caractéristiques, détails e† avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après, à titre non limitatif e† en faisan† référence aux dessins e† aux exemples.

La figure 1 es† une coupe longitudinale d'une représentation schématique d'une forme de réalisation du réacteur biologique selon la présente invention.

La figure 2 es† une coupe longitudinale d'une représentation schématique d'une autre forme de réalisation du réacteur biologique selon la présente invention.

La figure 3 es† une représentation schématique d'une forme de réalisation d'une installation selon la présente invention.

La figure 4 es† un schéma expliquant les principales étapes d'un mode de réalisation préféré du procédé de traitement biologique des eaux usées selon la présente invention.

Sur les figures, les éléments identiques ou analogues portent les mêmes références.

Le réacteur biologique 8 es† représenté en figures 1 e† 2.

Le réacteur biologique 8 illustré à la figure 1 es† un réacteur biologique de type SBR (Sequential Batch Reactor) qui comprend une zone supérieure 9 qui s'étend de la surface du haut du réacteur biologique 8 à la partie supérieure d'une zone centrale 1 1 , une zone inférieure 10 qui s'étend de la surface du bas du réacteur biologique 8 à la partie inférieure de la zone centrale 1 1 et la zone centrale 1 1 comprise entre la zone supérieure 9 e† la zone inférieure 10.

Ce réacteur biologique 8 comprend une entrée 12 pour les eaux usées (non représentées) en communication fluidique avec la zone supérieure 9 et es† agencé pour recevoir les eaux usées via l'entrée 12 e† une boue munie de microorganismes. L'entrée 12 pour les eaux usées peu† servir à la fois pour une première alimentation en eaux usées selon le procédé de l'invention e† pour une deuxième alimentation en eaux usées selon un mode préféré du procédé de l'invention. Le réacteur 8 comprend également une sortie 13 pour les eaux traitées (non représentées) en communication fluidique avec la zone supérieure 9 e† des moyens d'agitation 14 agencés pour mélanger les eaux usées e† la boue munie de microorganismes (non représentée). Le réacteur biologique 8 es† un réacteur de type à mélange intégral qui permet, de manière particulièrement avantageuse e† tel que déjà expliqué plus haut, de former un mélange complet à l'aide des moyens d'agitation 14 e† de former une suspension de matières solides dans une phase aqueuse.

Le réacteur biologique 8 illustré comprend une entrée agencée pour injecter du gaz 15, par exemple du dioxygène es† en communication fluidique avec ladite zone inférieure 10 dudit réacteur biologique 8. Dans une autre forme de réalisation non illustrée, l'entrée agencée pour injecter du gaz 15 es† en communication fluidique avec ladite zone centrale 1 1 . Le réacteur biologique 8 comprend des moyens de soutirage

16 d'au moins une partie de ladite boue en communication fluidique avec ladite zone centrale 1 1 dudit réacteur biologique 8 agencés pour permettre la purge d'au moins une partie de ladite boue. Dans une autre forme de réalisation illustrée à la figure 2, les moyens de soutirage 16 d'au moins une partie de ladite boue son† en communication fluidique avec ladite zone inférieure 10 dudit réacteur biologique 8 e† l'entrée agencée pour injecter du gaz 15 es† en communication fluidique avec ladite zone supérieure 9 dudit réacteur biologique 8.

Dans une autre forme de réalisation non illustrée, les moyens de soutirage 16 son† en communication fluidique avec ladite zone centrale 1 1 pour permettre la purge d'au moins une partie de ladite boue. La figure 3 représente une installation comprenant un premier réacteur biologique 8, un bassin tampon biologique 8' e† un deuxième réacteur biologique 8". Le premier réacteur biologique 8 e† le deuxième réacteur biologique 8' ' comprennent chacun une entrée 12 pour les eaux usées en communication fluidique avec la zone supérieure 9. Les deux réacteurs biologiques 8 e† 8" son† agencés pour recevoir les eaux usées via l'entrée 12 pour les eaux usées e† une boue munie de microorganismes. Le premier réacteur biologique 8 e† le deuxième réacteur biologique 8" comprennent aussi, une sortie 13 pour les eaux traitées en communication fluidique avec la zone supérieure 9. Dans ce mode de réalisation, le premier réacteur biologique

8 e† le deuxième réacteur biologique 8" fonctionnent simultanément ou en alternance. Ceci signifie que des eaux usées peuvent être alimentées en parallèle dans le premier réacteur biologique 8 e† le deuxième réacteur biologique 8' ' ou bien, les étapes du traitement qui son† mises en oeuvre dans le premier réacteur biologique 8 e† le deuxième réacteur biologique 8" son† décalées dans le temps. Le bassin biologique tampon 8' en communication fluidique avec le premier réacteur biologique 8 et le deuxième réacteur biologique 8” .

Le premier réacteur biologique 8, le deuxième réacteur biologique 8", ainsi qu'éventuellemen† le bassin tampon biologique 8' comprennent, chacun, des moyens d'agitation 14, ainsi qu'une entrée pour injecter de l'air 15, tandis que l'entrée pour les eaux usées 12 e† les moyens de soutirage 16 ne son† nécessairement présents que sur le premier e† le deuxième réacteur biologique 8, 8".

Selon l'effet recherché, lesdits réacteurs biologiques 8, 8' ' son† agencés en parallèle à co-couran† ou à contrecouran† ou encore en alternance.

Une cuve tampon et/ou une cuve acidogène (non représentée(s)) peu(ven)† être en communication fluidique avec ledit premier réacteur biologique 8 ou ledit deuxième réacteur biologique 8". La cuve tampon et/ou la cuve acidogène sera ainsi en amont du réacteur biologique par rapport au flux du procédé selon la présente invention. Dans le réacteur biologique 8 illustré à la figure 1 ou 2, le procédé comprend, de manière courante, une alimentation en eaux usées 1 , par exemple des eaux usées industrielles ef/ou des eaux usées urbaines tel qu'illustré dans la figure 4, qui comprend de la boue munie de microorganismes es† effectuée en conditions anaérobiques.

Les étapes décrites ci-dessous son† décrites dans le contexte du réacteur biologique 8, mais s'appliquent mutatis mutandis pour le réacteur biologique 8" lorsqu'il es† présent comme par exemple dans la forme de réalisation illustrée à la figure 3. Toujours en conditions anaérobiques, un mélange 2 des eaux usées avec la boue dans le réacteur biologique 8 est réalisé. Ce mélange 2 forme une suspension de matières solides dans une phase aqueuse. Les matières solides son† par exemple, de la charge polluante, des microorganismes don† des bactéries, la boue, ... Le mélange 2 peu† être effectué de manière continue ou discontinue selon les circonstances.

Un gaz, par exemple du dioxygène, es† ensuite injecté dans ledit réacteur biologique 8 par l'entrée 15 mettant en oeuvre une initiation d'une aération 3 de ladite suspension de matières solides dans la phase aqueuse dans ledit réacteur biologique 8. L'injection du gaz peu† être réalisée de manière continue ou discontinue (en puise ou salve).

La poursuite du mélange 4 desdifes eaux usées avec ladite boue en conditions aérobiques dans ledit réacteur biologique 8 es† réalisée pour garder la suspension de matières solides dans la phase aqueuse. Ceffe poursuite du mélange 4 es† réalisée jusqu'à épuisement de l'air dans ledit réacteur biologique 8 e† que des conditions anaérobiques ou anoxiques soient de nouveau présentes. La poursuite du mélange 4 peu† avoir lieu pendant l’initiation de ladite aération 3 ou pendant l'aération 3 elle-même. La poursuite du mélange 4 es† avantageusement effectuée en continu mais peu† aussi être effectuée de manière discontinue.

Ensuite, la décantation 5 de ladite boue es† effectuée (et le mélange du réacteur biologique es† arrêté) et permet d'obtenir des eaux traitées formées desdifes eaux usées sensiblement dépléfées en matière organique ou assimilable par des microorganismes résiduelle et contenant éventuellement une première partie de microorganismes et permet d'obtenir aussi un lit de boue formé de ladite matière organique ou assimilable par des microorganismes résiduelle e† d'une deuxième partie de microorganismes.

De préférence, une purge (non illustrée) d'au moins une partie de ladite boue à partir de ladite zone centrale 11 dudit réacteur biologique 8, es† effectuée avant ou pendant ou après la décantation 5 qui suit la poursuite du mélange 4.

De manière particulièrement avantageuse, la vitesse de décantation 5 de ladite boue es† contrôlée dans la plage de valeurs entre 1,2 m/h e† 5m/h ce qui permet, en combinaison avec le réacteur biologique 8 à mélange intégral, d'avoir un équilibre entre une population de bactéries granulaires e† une population de bactéries filamenteuses pour former des boues granulaires ou des boues granulaires avec une population de bactéries filamenteuses.

Lorsque des bactéries filamenteuses s'agrègent sur les granules de la boue granulaire, elles ne se déplacent pas librement e† permettent un meilleur traitement de la charge polluante en augmentant la surface d'adhésion des granules aux bactéries libres. De manière encore plus avantageuse, cela permet de s'affranchir d'épisodes de prolifération des bactéries filamenteuses qui on†, normalement tendance, lorsqu'elles ne s'agrègent pas aux granules, à être soutirées avec les eaux traitées qui doivent ensuite alors être filtrées dans une étape supplémentaire.

Eventuellement, une étape de contrôle (non illustrée) de la vitesse de décantation 5 es† effectuée au moyen d'une deuxième alimentation en eaux usées de ladite zone supérieure 9 dudit réacteur biologique 8 en conditions aérobiques par les moyens d'alimentation agencés pour être actionnés par un moyen de contrôle. Cette étape peu† être réalisée soi†, lorsque le réacteur biologique me† en oeuvre ladite initiation de ladite aération 3 soit après celle-ci, soit avant ou pendant ladite poursuite dudit mélange 4. Cette deuxième alimentation permet de diminuer la vitesse de décantation 5 des matières solides dans la phase aqueuse, en particulier si celle-ci est supérieure à 5m/h. Avantageusement, une purge (non illustrée) d'au moins une partie de ladite boue à partir de ladite zone inférieure 10 dudit réacteur biologique 8 es† réalisée après la décantation. Ladite partie de la boue purgée es† effectuée par soutirage d'une partie du lit de boue par les moyens de soutirage 16. Un soutirage 6 d'au moins une partie desdites eaux traitées es† ensuite réalisé e† permet de former un rejet d'eaux traitées de qualité.

Eventuellement, une étape d'acidogenèse (non illustrée) es† réalisée avant la première alimentation 1 en eaux usées du réacteur biologique 8. Cette étape permet de couper les longues chaînes carbonées des molécules tels que les acides gras.

Le procédé selon la présente invention peu† être mis en œuvre sur des installations existantes comprenant au moins un réacteur biologique 8 de type SBR en prenant le contrôle de l’installation existante à l'aide d'un automate par exemple.

Exemples.

Exemple 1 : Traitement des eaux usées provenant de l’industrie laitière.

Des eaux usées provenant d'une industrie laitière on† été traitées par une installation selon la présente invention, qui comprend en séquence, un bassin acidogène d'une capacité de 4 m ³ , une cuve tampon d'une capacité de 3,5 m ³ et un réacteur biologique selon la présente invention d'une capacité de 4,5 m ³ . On a alimenté, en conditions anaérobiques, le réacteur biologique comprenant une boue munie de microorganismes, avec des eaux usées provenant de l'industrie laitière à un débit de 7 m ³ /h. La concentration en pollution carbonée des eaux usées à l'entrée dans le réacteur biologique était 665 mg/L. La concentration en phosphore était de 4 mg/L et la concentration en azote était de 31 mg/L. Le volume journalier d'eaux usées provenant de l'industrie laitières qui sont traitées est de 1,3 m ³ /j.

On a ensuite mélangé ces eaux usées avec ladite boue, toujours en conditions anaérobiques avec un agitateur à pales, à une vitesse de 32 tours par minutes dans le réacteur biologique selon la présente invention qui est un réacteur à mélange intégral formant une suspension de matières solides dans une phase aqueuse.

On a ensuite initié une aération de ladite suspension de matières solides dans la phase aqueuse par une injection de gaz de manière à avoir 1 ,2 à 2 mg/l d' 02 dans le réacteur biologique selon l'invention. La quantité d'oxygène dissous indiquée ci-dessus es† régulée e† suffisante pour dégrader 89,63 % de la matière organique e† 60,28 % de la matière minérale (62,5 % de phosphore e† 58,07 % d'azote).

On a poursuivi le mélange desdites eaux usées avec ladite boue en conditions aérobiques dans le réacteur biologique formant la suspension de matières solides dans la phase aqueuse. On a ensuite réalisé une deuxième alimentation pendant ladite aération. Cette deuxième alimentation a eu pour bu† de favoriser la croissance des bactéries filamenteuses pour freiner la vitesse de décantation. On a ensuite effectué une décantation de ladite boue avec obtention (i) d'eaux traitées formées desdifes eaux usées don† la concentration en pollution carbonée es† descendue à 69 mg/L, la concentration en phosphore es† descendue à 1,2 mg/L e† la concentration en azote es† descendue à 13 mg/L et (ii) d'un lit de boue formé de ladite matière organique ou assimilable par des microorganismes résiduelle et d'une deuxième partie de microorganismes.

Avant et pendant la décantation, la boue a été purgée de manière sélective pour évacuer préférentiellement les bactéries filamenteuses.

La vitesse de décantation de la boue était comprise entre 2,5 e† 5 m/h.

On a ensuite soutiré une partie desdites eaux traitées pour former un rejet d'eaux traitées don† la concentration en pollution carbonée es† était de 69 mg/L, la concentration en phosphore était de 1,5 mg/L e† la concentration en azote était de 13 mg/L.

Exemple 2 : Traitement des eaux usées provenant d’une filière d’extraction de phospholipides contenus dans les œufs.

Des eaux usées provenant d'une filière d'extraction de phospholipides on† été traitées par une installation selon la présente invention, qui comprend en séquence, un bassin acidogène d'une capacité de 4 m ³ , une cuve tampon d'une capacité de 3,5 m ³ e† un réacteur biologique selon la présente invention d'une capacité de 4,5 m ³ . On a alimenté, en conditions anaérobiques, le réacteur biologique comprenant une boue munie de microorganismes avec les eaux usées provenant d'une filière d 'extraction de phospholipides. La concentration en pollution carbonée des eaux usées à l'entrée dans le réacteur biologique était comprise entre 9000 e† 13000 mg/L. La concentration en phosphore était de 30 mg/L e† la concentration en azote était de 120 mg/L. Le volume journalier d'eaux usées qui son† traitées es† de 0,9 m ³ /j.

On a ensuite mélangé ces eaux usées avec ladite boue, toujours en conditions anaérobiques avec un agitateur à pales, à une vitesse de 32 tours par minutes dans le réacteur biologique selon la présente invention qui es† un réacteur à mélange intégral formant une suspension de matières solides dans une phase aqueuse.

On a ensuite initié une aération de ladite suspension de matières solides dans la phase aqueuse par une injection de gaz de manière à avoir 1 ,2 à 2 mg/l d'02 dans le réacteur biologique selon l'invention. La quantité d'oxygène dissous indiquée ci-dessus es† régulée e† suffisante pour dégrader 98 à 99 % de la matière organique e† 81 ,25 % de la matière minérale (95,8 % de l'azote e† 66,7 % du phosphore).

On a poursuivi le mélange desdifes eaux usées avec ladite boue en conditions aérobiques dans le réacteur biologique formant la suspension de matières solides dans la phase aqueuse. On a ensuite effectué une décantation de ladite boue avec obtention (i) d'eaux traitées formées desdites eaux usées don† la concentration en pollution carbonée es† descendue à 105 mg/L, la concentration en phosphore es† descendue à 10 mg/L e† la concentration en azote es† descendue à moins de 5 mg/L e† (ii) d'un lit de boue formé de ladite matière organique ou assimilable par des microorganismes résiduelle e† d'une deuxième partie de microorganismes. Avant et pendant la décantation, la boue a été purgée de manière sélective pour évacuer préférentiellement les bactéries filamenteuses.

La vitesse de décantation de ladite boue était de 2 m/h. On a ensuite soutiré une partie desdifes eaux traitées pour former un rejet d'eaux traitées don† la concentration en pollution carbonée es† était de 105 mg/L, la concentration en phosphore était de 10 mg/L e† la concentration en azote était inférieure à 5 mg/L.

Exemple 3 : Traitement des eaux usées provenant d’une industrie d’embouteillage de boissons sucrées et aromatisées.

Des eaux usées provenant d'une industrie d'embouteillage de boissons sucrées e† aromatisées on† été traitées selon la présente invention. L'agencement utilisé comprend un bassin tampon en amont d'une capacité totale de 600 m ³ , suivi d'une installation comprenant un premier réacteur biologique selon l'invention e† un deuxième réacteur biologique selon l'invention, chacun d'une capacité de 500 m ³ . Les deux réacteurs biologiques de 500 m ³ son† séparés par un bassin biologique tampon d'une capacité de 400 m ³ . L'installation présente ainsi une capacité totale de 1400m ³ .

On a alimenté, en conditions anaérobiques, le premier réacteur biologique e† le deuxième réacteur biologique, chacun comprenant une boue munie de microorganismes, avec des eaux usées à un débit entre 130 e† 230 m ³ /h en alternance e† à contre-courant, de telle manière que lorsque l'un es† alimenté, l'autre es† en vidange. (L'eau envoyée dans le premier réacteur pousse l'eau du deuxième réacteur vers la sortie du deuxième réacteur). La concentration en pollution carbonée des eaux usées à l'entrée dans le premier réacteur biologique ainsi que dans le deuxième réacteur biologique était comprise entre 200 et 1200 mg/L. La concentration en phosphore était de 1 mg/L et la concentration en azote était de 7 mg/L. Le volume journalier d'eaux usées qui sont traitées est compris entre 500 et 1500 m ³ /j.

On a ensuite mélangé ces eaux usées avec ladite boue, toujours en conditions anaérobiques avec un agitateur à pales, à une vitesse de 475 tours par minutes dans le premier réacteur biologique et dans le deuxième réacteur biologique selon la présente invention. Chacun des premier et deuxième réacteurs biologiques est un réacteur à mélange intégral formant une suspension de matières solides dans une phase aqueuse.

On a ensuite initié une aération de ladite suspension de matières solides dans la phase aqueuse par une injection de gaz de manière à avoir 1 ,2 à 2 mg/l d'C>2 dans chaque réacteur biologique selon l'invention. La quantité d'oxygène dissous indiquée ci-dessus es† régulée e† suffisante pour dégrader 97 % de la matière organique e† 83,95 % de la matière minérale (82,9 % d'azote e† 85 % de phosphore).

On a poursuivi le mélange desdites eaux usées avec ladite boue en conditions aérobiques dans lesdits réacteurs biologiques formant la suspension de matières solides dans la phase aqueuse.

On a ensuite effectué une décantation de ladite boue avec obtention (i) d'eaux traitées formées desdites eaux usées don† la concentration en pollution carbonée es† descendue à 35 mg/L, la concentration en phosphore es† descendue à 0,15 mg/L e† la concentration en azote es† descendue à moins de 1,2 mg/L e† (ii) d'un lit de boue formé de ladite matière organique ou assimilable par des microorganismes résiduelle e† d'une deuxième partie de microorganismes.

Avant et pendant la décantation, la boue a été purgée de manière sélective pour évacuer préférentiellement les bactéries filamenteuses.

La vitesse de décantation de la boue était comprise entre 1 ,8 et 2,5 m/h.

On a ensuite soutiré une partie desdifes eaux traitées pour former un rejet d'eaux traitées don† la concentration en pollution carbonée es† était de 35 mg/L, la concentration en phosphore était de 0.15 mg/L e† la concentration en azote était inférieure à 1 ,2 mg/L.

Exemple 4 : Traitement des eaux usées municipales.

Des eaux usées municipales on† été traitées par une installation selon la présente invention, qui comprend en séquence une cuve tampon d'une capacité de 3,5 m ³ e† un réacteur biologique selon la présente invention d'une capacité de 4,5 m ³ . On a alimenté, en conditions anaérobiques, ledit réacteur biologique comprenant une boue munie de microorganismes avec des eaux usées municipales à un débit de 7 m ³ /h. La concentration en pollution carbonée des eaux usées municipales à l'entrée dans ledit réacteur biologique était de 400 mg/L. La concentration en phosphore était de 2 mg/L e† la concentration en azote était de 25 mg/L. Le volume journalier d'eaux usées qui son† traitées es† de 5,5 m ³ /j.

On a ensuite mélangé ces eaux usées municipales avec ladite boue, toujours en conditions anaérobiques avec un agitateur à pales, à une vitesse de 32 fours par minutes dans le réacteur biologique selon la présente invention qui est un réacteur à mélange intégral formant une suspension de matières solides dans une phase aqueuse. On a ensuite initié une aération de ladite suspension de matières solides dans la phase aqueuse par une injection de gaz de manière à avoir 1 ,2 à 2 mg/l d'02 dans le réacteur biologique selon l'invention. La quantité d'oxygène dissous indiquée ci-dessus es† régulée e† suffisante pour dégrader 91 ,25 % de la matière organique e† 56 % de la matière minérale (52 % de l'azote e† 60 % du phosphore).

On a poursuivi le mélange desdites eaux usées avec ladite boue en conditions aérobiques dans ledit réacteur biologique formant la suspension de matières solides dans la phase aqueuse,

On a ensuite effectué une décantation de ladite boue avec obtention (i) d'eaux traitées formées desdites eaux usées don† la concentration en pollution carbonée es† descendue à 35 mg/L, la concentration en phosphore es† descendue à 0.8 mg/L e† la concentration en azote es† descendue à 12 mg/L e† (ii) d'un lit de boue formé de ladite matière organique ou assimilable par des microorganismes résiduelle e† d'une deuxième partie de microorganismes. Avant e† pendant la décantation, la boue a été purgée de manière sélective pour évacuer préférentiellement les bactéries filamenteuses.

La vitesse de décantation de la boue était comprise entre 1 ,3 e† 1 ,8 m/h. On a ensuite soutiré une partie desdites eaux traitées pour former un rejet d'eaux traitées don† la concentration en pollution carbonée es† était de 35 mg/L, la concentration en phosphore était de 0.8 mg/L e† la concentration en azote était de 12 mg/L.

Il es† bien entendu que la présente invention n'es† en aucune façon limitée aux formes de réalisations décrites ci-dessus et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre des revendications annexées.