[0001] La présente invention concerne un procédé biologique de dénitrification ayant de
hautes performances.
[0002] Les procédés actuellement connus permettent une élimination des nitrates, mais celle-ci
est relativement lente, et peu nombreux sont ceux pouvant être utilisés pour des eaux
usées industrielles.
[0003] Parmi ceux-ci, les procédés biologiques s'appliquent principalement aux effluents
urbains peu chargés en. nitrates (de l'ordre de 100 mg/1) et ceux qui permettent d'opérer
sur des concentrations plus élevées (3,5 g/1 d'azote nitrique et plus) ont des vitesses
de dénitrification de l'ordre de 1 à 1,5 mg d'azote par litre et par heure.
[0004] Par ailleurs, la dénitrification étant effectuée à partir d'une flore complexe non
contrôlée, les capacités de dénitrification d'un réacteur sont difficilement prévisibles.
[0005] La demanderesse a mis au point un procédé applicable en particulier aux eaux usées
industrielles, permettant de réduire l'azote nitrique présent dans des effluents à
des concentrations pouvant atteindre 10 g/1, et ceci à une vitesse élevée de transformation,
tout en minimisant les concentrations de substrat carboné nécessaire pour la dénitrification.
En particulier, les performances obtenues dans ce procédé avec l'utilisation d'un
réacteur à lit fluide, sont supérieures à toutes celles connues pour le même type
de réacteur, comme décrit par J.S. JERIS et coll. Journal W.P.C.F. Vol. 46 n° 9 -
sept. 1974 (2043-2057), B. ERICSSON Journal W.P.C.F. Vol. 47 n" 4 - avril 1975 (727-740),
C.W. FRANCIS et coll. Water Res. Vol. 11 (1977) (289-294), F.E. CLARK et coll. INIS
Atomindex 7 (8) 1976 Abstr. n° 2379 73 et D.J.R. DODD et coll. Water Res. Vol. 9 (1975)
(323-328).
[0006] Ce procédé consiste à fabriquer un support actif de dénitrification formé d'une part
de bactéries dénitrifiantes sélectionnées et d'autre part de carbonate de calcium
très fin, entourant une particule constituant le noyau du grain (charbon ou CaC0
3). Le procédé est caractérisé par la sélection préalable d'une flore dénitrifiante
adaptée à un substrat carboné exogène donné, et par la fixation de celle-ci sur un
support solide. L'addition éventuelle d'un mélange d'oligo- éléments permet d'augmenter
les vitesses de dénitrification.
[0007] Le support actif de la dénitrification obtenu par le procédé de la demanderesse peut
être employé dans n'importe quelle sorte de réacteur de dénitrification (réacteur
homogène, réacteur colonne à lit fixe ou à lit fluide).
[0008] Les souches de bactéries présentant une activité dénitrifiante sont sélectionnées
en fonction du substrat carboné organique utilisé dans la dénitrification (alcools,
effluent urbain, effluent d'usines), en fonction du type des nitrates et en fonction
de la concentration de ces derniers.
[0009] Ces souches sont soumises à un enrichissement par repiquages successifs en milieu
liquide en réalisant la meilleure anaérobiose possible. Les milieux employés sont
du type de celui décrit ci-dessous avec addition éventuelle de yeast extract à raison
de 1 g/1.
[0010] Pour 1 1 d'eau distillée :

[0011] Les souches dénitrifiantes enrichies ainsi obtenues sont ensuite isolées, l'isolement
étant réalisé sur milieu solide en jar test d'anaérobiose; La croissance des colonies
nécessite 8 jours à 30°C.
[0012] Les souches sélectionnées sont mises en préculture dans un réacteur en anaérobiose
avec un substrat de nitrate et de carbone afin de permettre une induction des activités
dénitrifiantes ainsi qu'une production des biomasses ayant cette activité.
[0013] La biomasse est ensuite récoltée par centrifugation ou décantation avant d'être réensemencée
dans les effluents à dénitrifier. L'effluent avant ensemencement est éventuellement
dégazé par des méthodes convenables (barbotage d'azote, chauffage, addition de sulfites).
[0014] Les effluents ainsi ensemencés peuvent alimenter en continu
- soit un réacteur homogène agité,
- soit un réacteur homogène rempli d'un support pour la fixation des microorganismes,
(ce support est fabriqué en fermenteur à partir d'un noyau central formé de charbon
entouré de carbonate de calcium très fin ou par tout autre support neutre convenable
(grains de CaC03 par exemple), sur lequel viennent se fixer, par adsorption, les bactéries dénitrifiantes),
- soit un réacteur colonne garni d'un lit fixe,
- soit un réacteur colonne à lit fluidisé en permanence ou par intermittence (le support
dans ces deux derniers cas est celui décrit précédemment).
[0015] Connaissant les caractéristiques cinétiques de la souche (KS substrat, vitesse de
dénitrification...) on peut prévoir la capacité de dénitrification du réacteur, ce
qui est nouveau.
[0016] Le démarrage du procédé consiste d'abord en un recyclage intégral de l'effluent chargé
de microorganismes. Ce recyclage est nécessaire d'une part pour permettre l'induction
de l'activité dénitrifiante, d'autre part pour permettre une fixation maximum des
microorganismes sur le support.
[0017] Le CaC0
3 et les bactéries dénitrifiantes sont formés au cours d'une même réaction. Cette réaction
est une réaction de dénitrification de Ca(NO
3)
2 ; elle peut être effectuée par conséquent en début d'opération de dénitrification,
avec l'appareillage prévu pour le traitement définitif. Le support actif de dénitrification
ainsi formé s'est avéré très performant dans les divers réacteurs utilisés et particulièrement
dans des réacteurs à lit fluidisé.
[0018] La marche en continu est instaurée lorsque l'activité dénitrifiante est considérée
comme suffisante, c'est-à-dire lorsqu'après avoir augmenté progressivement les taux
de dilution on obtient dans l'effluent une concentration résiduelle de nitrate ne
dépassant pas le taux désiré.
[0019] La température de dénitrification peut varier de 5 à 40°C, mais se situe préférentiellement
aux environs de 30°C.
[0020] La dénitrification est conduite de manière à avoir un pH de sortie basique facilitant
la carbonatation. Le carbonate de calcium entourant progressivement la particule de
charbon, est un sous-produit de la dénitrification. Il joue également le rôle de tampon
de pH.
[0021] Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois la limiter.
EXEMPLES 1 à 5
[0022] Réacteur homogène 18 1 utiles
[0023] Azote nitrique : KNO
3
[0024] Substrat carboné : glucose
[0025] Support et préculture : une préculture est faite en anaérobiose sur glucose avec
Ca(
N03)
2 + CaCO
3 à partir d'une souche du genre Pseudomonas préalablement caractérisée comme étant
dénitrifiante. Cette préculture permet d'obtenir les boues dénitrifiantes nécessaires
pour la fabrication du support activé de dénitrification.
[0026] Pour ce faire, on ensemence un réacteur homogène avec la bactérie dénitrifiante.
Dans ce réacteur est placé un milieu de dénitrification constitué d'un substrat carboné
organique (ici du glucose) et obligatoirement de nitrate de cal- cium. On peut additionner
au milieu de dénitrification du charbon pulvérulent qui servira de support primaire
à la fixation, d'une part des grains de carbonate de calcium, formés au cours de la
réaction de dénitrification et, d'autre part, des bactéries dénitrifiantes qui se
sont développées dans le milieu de dénitrification. Les boues constituées se révèlent
très actives au point de vue dénitrification. Elles peuvent être utilisées avec n'importe
quel type de réacteur et avec n'importe quelle source de substrat.
Résultats
[0027]

EXEMPLE 6
[0028] Le support CaCO
3 avec sa biomasse dénitrifiante a été fabriqué au préalable dans un réacteur homogène
comme dans l'exemple 1 : souche dénitrifiante du genre Pseudomonas ensemencé dans
un milieu contenant Ca(NO
3)
2 + charbon fin + méthanol. La culture est maintenue en anaérobiose.
[0029] On additionne au milieu de dénitrification une solution d'oligoélémants, (1 ml/1).
Solution d'oligoéléments
[0030]

EXEMPLE 7
[0031] Mêmes conditions opératoires que dans l'exemple 6. On fait varier seulement le temps
de séjour.

EXEMPLE 8
[0032] Réacteur : colonne lit fluide volume utile : 1,25 1 Azote nitrique : Ca(NO
3)
2 (650 mg/1 d'azote nitrique)
[0033] Substrat carboné : acide acrylique
[0034] Support et préculture : la préparation a été faite comme dans l'exemple 6, le méthanol
étant remplacé par de l'acide acrylique.

1 - Procédé de dénitrification biologique d'effluents pouvant contenir jusqu'à 10
g/1 d'azote nitrique, consistant à utiliser un support actif de dénitrification constitué
par la fixation sur un support neutre de bactéries dénitrifiantes sélectionnées de
hautes performances.
2 - Procédé selon la revendication 1 où les bactéries dénitrifiantes sont sélectionnées
par repiquages successifs dans des milieux liquides constitués en tenant compte de
la nature du substrat carboné, du type des nitrates et de la concentration de ces
derniers dans les effluents à traiter.
3 - Procédé selon la revendication 1 où le support actif est constitué d'un noyau
central sur lequel viennent se fixer les bactéries dénitrifiantes sélectionnées et
le carbonate de.calcium formé par la réaction de dénitrification.
4 - Procédé selon la revendication 1 où la vitesse de dénitrification est augmentée
par l'addition d'un mélange d'oligo- éléments.
5 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 où l'effluent à traiter est un effluent
industriel.
6 - Support actif de dénitrification utilisé dans l'une quelconque des revendications
1 à 5.