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EP4135781A1 - Processus de traitement et degradation des micropolluants organiques par formation des plantes - Google Patents

Processus de traitement et degradation des micropolluants organiques par formation des plantes

Info

Publication number
EP4135781A1
EP4135781A1 EP21723876.5A EP21723876A EP4135781A1 EP 4135781 A1 EP4135781 A1 EP 4135781A1 EP 21723876 A EP21723876 A EP 21723876A EP 4135781 A1 EP4135781 A1 EP 4135781A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
micropollutants
plants
process according
water
container
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21723876.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Laurent FLOUEST
Maxime DUHAMEL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Communaute De Communes Des Portes De Meuse
Original Assignee
Communaute De Communes Des Portes De Meuse
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Communaute De Communes Des Portes De Meuse filed Critical Communaute De Communes Des Portes De Meuse
Publication of EP4135781A1 publication Critical patent/EP4135781A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/0005—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor for pharmaceuticals, biologicals or living parts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/32—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae
    • C02F3/327—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae characterised by animals and plants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F17/00—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
    • C05F17/70—Controlling the treatment in response to process parameters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F17/00—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
    • C05F17/80—Separation, elimination or disposal of harmful substances during the treatment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2202/00—Aspects relating to methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects
    • A61L2202/10—Apparatus features
    • A61L2202/14—Means for controlling sterilisation processes, data processing, presentation and storage means, e.g. sensors, controllers, programs
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C02F2101/306—Pesticides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/001—Runoff or storm water
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/141—Feedstock
    • Y02P20/145—Feedstock the feedstock being materials of biological origin
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/40—Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse

Definitions

  • the invention relates to the field of techniques for the treatment and degradation of organic micropollutants contained in plants grown from wastewater, treated water leaving treatment stations and rainwater.
  • the treated water leaving treatment stations and rainwater from urbanized surfaces and roads are, in most cases, discharged into surface water bodies such as rivers and seas. .
  • Treated water is little used in agriculture because of the micropollutants it contains and which are ultimately found in plants and can therefore enter the food chain.
  • nitrogen and phosphorus are primarily nutrients used in agriculture. These nutrients become a precious resource.
  • the present invention relates to a technique for the treatment and degradation of organic semi-pollutants contained in cultivated plants from wastewater, treated water leaving treatment stations and rainwater.
  • these plants are more precisely reeds and nettles. These plants absorb organic micropollutants contained in polluted water. They are then harvested and then immersed in water to trigger fermentation.
  • This process of treatment and degradation of organic micropollutants contained in plants grown from wastewater, treated water leaving treatment stations and rainwater comprises in the first step the introduction of harvested plants, having a large number of organic micropollutants detected and water in a container.
  • the process continues with a stage of fermentation of the contents of the container.
  • the presence of organic mid-crop pollutants is analyzed within the contents of the container.
  • This analysis of the presence of organic micropollutants is a targeted analysis by chromatography of a selection of organic micropollutants.
  • micropollutants includes at least several hundred micropollutants from a list of potential micropollutants which contains pesticides, drugs, personal hygiene products, household products, plastic derivatives and other toxic products.
  • thresholds for reducing the quantities of micro pollutants initially detected in abundance or in strong presence are set up.
  • the criterion for reducing the quantities of micropollutants initially detected is a criterion for reducing the number of families of pollutants initially detected regardless of the detection technique.
  • the criterion for reducing the quantities of micropollutants initially detected by chromatography is a criterion for reducing the peak area of the families of pollutants initially detected.
  • this process targeting pathogens is only implemented once the threshold for reducing the amounts of micropollutants initially detected has been reached.
  • the process according to the invention allows the water to be polluted water which has not yet benefited from the transfer of pollutants to cultivated plants from the wastewater.
  • the process is parallelized by periodic reintroduction of all or part of cultivated plants or of water.
  • the device according to the invention corresponding to the process according to the invention is a device for the treatment and degradation of organic micropollutants contained in plants grown from wastewater, treated water leaving the stations of treatment and rainwater which comprises a container whose contents include harvested plants having a large number of organic micropollutants detected and water and which is a bioreactor for treating a biomass comprising the cultivated plants implementing the process according to the invention.
  • the container is a generally closed container to be shielded from oxygen, that is to say under anaerobic conditions, having means for introducing the cultivated plants and means for removing the gases resulting from the fermentation .
  • fermentation is used broadly to mean a chemical and biological reaction between plants and water.
  • the contents include the harvested plants having a large number of detected organic micropollutants and water. It probably also contains suspended matter.
  • this device is used for the fermentation of the contents of the container under anaerobic conditions.
  • the wastewater treatment plant according to the invention comprises the device according to the invention implementing the process of the invention.
  • this wastewater treatment station has its own cultivation of plants grown from its wastewater and operates in a closed circuit without external input, thus being virtuous from the point of view of the life cycle.
  • FIG.l shows in section the starting step of the treatment process of organic micro pollutants contained in nettles.
  • FIG. 3 shows in section the starting step of the treatment process for organic micropollutants contained in reeds.
  • the present invention relates to a technique for the treatment and degradation of organic semi-pollutants contained in plants (2) cultivated from wastewater, treated water leaving treatment stations and rainwater from urbanized surfaces and roads.
  • the technique according to the invention makes it possible to use water of various origins which may contain macropollutants and / or organic micropollutants in order to cultivate plants.
  • These plants (2) which in our present case are nettles (2A) and reeds (2B), are harvested and then undergo a treatment allowing the degradation of organic micropollutants.
  • this process allows the conservation of nutrients and trace elements contained in plants.
  • the invention therefore makes it possible to transform a large number of disadvantages into advantages. It takes advantage of water and nutrients while treating a large majority of organic micropollutants.
  • Waste / treated / rainwater is used to cultivate, via irrigation systems, plants (2) such as nettles (2A), reeds (2B) and trees.
  • the stages of the treatment process according to the invention of the plants (2) thus harvested are as follows.
  • these plants (2) are introduced into a container (1) and then are then immersed in water (4) in the same container (1).
  • One of the objects of the invention is that this mixture of water (4) and plants (2) causes fermentation in order to degrade organic micropollutants.
  • this fermentation will take place in the absence of oxygen.
  • One or more active substances playing the role of catalyst can be added.
  • the mass of water (4) added is within a factor of 10 relative to the mass of the plants (2) introduced.
  • the device (D) comprises a container (1) with an orifice containing nettles (2, 2A), suspended matter (3), water (4), a tube (5), a plug (6) for obstructing the orifice, a support (7).
  • This arrangement makes it possible to carry out the fermentation in an almost closed container (1), with an orifice large enough to be able to introduce the plants (2), and once the plants (2) have been introduced to close the container (1) by a plug (6), plug (6) provided with a tube (5) for venting.
  • vent tube (5) allows the gases produced by the fermentation to be evacuated. These gases from fermentation can simply be released into the open air. They can also be processed and potentially exploited.
  • the container (1) is only a few liters.
  • the container (1) may have a shape, an orifice, a support and a volume different from that shown as long as it allows the fermentation process as described with equivalent functionalities. .
  • the container (1) may in an industrial process take the size of a tank, of a tank with a wide opening.
  • FIG.2 shows in section the final step of the treatment process of organic micropollutants contained in nettles (2A).
  • the device (D) comprises a container (1) with an orifice containing nettle residues (2A), suspended matter (3), water (4), a tube (5), a plug (6) allowing the orifice to be blocked, a support (7).
  • container (1) with an orifice containing nettle residues (2A), suspended matter (3), water (4), a tube (5), a plug (6) allowing the orifice to be blocked, a support (7).
  • the Contents of container (1) is in the form of solute.
  • FIG.3 shows in section the starting step of the treatment process of organic semi-pollutants contained in the reeds.
  • the device (D) comprises a container (1) with an orifice containing reeds (2, 2B), suspended matter (3), water (4), a tube (5), a plug (6) for obstructing the orifice, a support (7).
  • FIG.4 shows in section the final step of the treatment process of organic micro pollutants contained in the reeds.
  • the device (D) comprises a container (1) with an orifice containing reed residues (2B), suspended matter (3), water (4), a tube ( 5), a plug (6) allowing the orifice to be blocked, a support (7).
  • the content of the container (1) is in the form of a solute.
  • this list must include in particular emerging micropollutants classified as dangerous substances by the European framework directive on water and the national micropollutants plan 2016-2021. Also, this research must also integrate the list of micropollutants appearing in the technical note of 29/01/18 relating to the research of micropollutants in raw water and in treated wastewater from wastewater treatment plants and their reduction in relation to the Overseas Departments and Regions.
  • This list contains pesticides, drugs, personal hygiene products, household products, plastic products and other toxic products.
  • the recommended methodology is sufficiently sensitive to detect traces of micropollutants ( ⁇ qg / l).
  • the fermentation process will take several days, or even weeks, until the reduction is observed until a very low presence of organic micropollutants in the solute.
  • threshold it is recommended to set thresholds by way of example where out of about a thousand potential organic micropollutants, that the fermentation process has divided on average the micropollutants initially detected according to of a criterion.
  • thresholds for reducing the quantities of pathogenic agents such as bacteria and viruses initially detected within the contents of the container are set up (1).
  • fermentation is used broadly in the sense of a chemical and biological reaction between plants (2) and water (4).
  • the criterion for reducing the quantities of micropollutants initially detected is a criterion for reducing the number of families of pollutants initially detected regardless of the detection technique.
  • the criterion for reducing the quantities of micropollutants initially detected by chromatography is a criterion for reducing the peak area of the families of pollutants initially detected.
  • this process targeting pathogens is only implemented once the threshold for reducing the amounts of micropollutants initially detected has been reached.
  • the overall elimination of the bacteria could be detrimental to the process in the general case where the overall elimination of the bacteria would take place indiscriminately between the bacteria essential to the process, the proliferation of which is beneficial for the process and pathogenic bacteria on the contrary harmful to health.
  • the process according to the invention allows the water (4) to be polluted water which has not yet benefited from the transfer of pollutants to plants (2) grown from wastewater.
  • the process is parallelized by periodic reintroduction of all or part of cultivated plants (2) or water (4).
  • This option makes it possible to treat more pollutants in a shorter time and therefore to reduce the volumes of the container (1).
  • the plants (2) are essentially composed of two types of parts, namely the fibrous parts and the non-fibrous parts.
  • the speed and the characteristics of the degradation of these two parts are very different.
  • the non-fibrous parts are degraded very quickly over a period of about a week while for the fibrous parts it can take several months.
  • the process device can again be supplied with biomass in order to maintain the biological and chemical reactions as much as possible.
  • the non-fibrous parts may have already been degraded, releasing a volume that has become available inside the container (1).
  • the fibers As for the fibers, they can remain within the bioreactor longer. Note that their volume is much smaller than the non-fibrous parts.
  • the device (D) according to the invention corresponding to the process according to the invention is a device (D) for the treatment and degradation of the organic micropollutants contained in the plants cultivated from the waste water, from the treated water leaving the stations.
  • treatment and rainwater characterized which comprises a container (1) whose contents include plants (2) harvested having a large number of detected organic micro pollutants and water (4) and which is a treatment bioreactor a biomass comprising the cultivated plants (2) implementing the process according to the invention.
  • the size of the container (1) is not that of [fig.1] which illustrates the principle of the process but the size appropriate for the quantity of the volume of plants (2) and water ( 4) to be processed.
  • the wastewater treatment plant according to the invention comprises the device (D) according to the invention implementing the process of the invention.
  • this wastewater treatment station comprises its own cultivation of plants (4) cultivated from its wastewater and operates in a closed circuit without external input, thus being virtuous from the point of view of the life cycle.
  • the invention incorporates the notion of the life cycle of sanitation systems, that is to say the positive local impact for the environment and a global positive impact for the environment.
  • the treatment process according to the invention is particularly intended for the treatment of organic micropollutants contained in plants resulting from a crop irrigated by various polluted water.

Landscapes

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Abstract

La présente invention concerne une technique de traitement et de dégradation des micropolluants organiques contenus dans les plantes cultivées à partir des eaux usées, des eaux traitées sortant des stations de traitement et des eaux pluviales. Dans le cas présent, ces plantes (2) qui sont plus précisément des roseaux et des orties absorbent les micropolluants organiques contenus dans les eaux polluées. Elles sont ensuite récoltées puis immergées dans de l'eau (4) afin de déclencher une fermentation. Le processus selon l'invention est particulièrement destiné à détruire les micropolluants organiques tout en conservant les nutriments dans le produit final. Le processus permet d'exporter vis-à-vis des milieux extérieurs tels que les jardins des particuliers, les espaces verts, la grande culture agricole un produit final valorisé en étant vertueux du point de vue du cycle de vie d'une station de traitement des eaux.

Description

Description
Titre de l'invention : Processus de traitement et dégradation des micropolluants organiques par fermentation des plantes
[0001 ] DOMAINE DE L'INVENTION AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION
[0002] L’invention concerne le domaine des techniques de traitement et de dégradation des micropolluants organiques contenus dans les plantes cultivées à partir des eaux usées, des eaux traitées sortant des stations de traitement et des eaux pluviales.
ART ANTERIEUR
[0003] A ce jour, les plantes issues des processus de traitement des eaux usées sont peu va lorisées en raison des micropolluants organiques qu’elles contiennent.
[0004] Aussi, les eaux traitées sortant des stations de traitement et les eaux pluviales issues des surfaces urbanisées et des routes sont, dans la majeure partie des cas, rejetées dans des masses d’eaux superficielles comme les cours d’eau et les mers.
[0005] Elles contribuent à la dégradation des milieux naturels en partie due à la pollution qu’elles contiennent. La pollution contient en partie des micropolluants organiques. De nombreuses études ont démontré que ces micropolluants issus des médicaments, des produits ménagers, des cosmétiques, des dérivés du pétrole sont très impactant pour l’environnement notamment les masses d’eau. Ceux-ci intègrent par la suite la chaîne alimentaire via les poissons ou autres animaux qui interagissent avec cet écosystème.
[0006] Les eaux traitées sont peu utilisées en agriculture en raison des micropolluants qu’elles contiennent et qui se retrouvent in fine dans les plantes et peuvent de ce fait intégrer la chaîne alimentaire.
[0007] Il a également été constaté que les macropolluants tels que l’azote et le phosphore contribuent eux aussi fortement à la dégradation des masses d’eau. Ils modifient consi dérablement les écosystèmes voire à l’extrême les stérilisent par eutrophisation.
[0008] Cependant, l’azote et le phosphore sont avant tout des nutriments utilisés en agriculture. Ces nutriments deviennent une ressource précieuse.
[0009] Il existe déjà des techniques de traitement d’un large spectre de micropolluants or ganiques contenus dans les eaux usées telles l’adsorption sur charbon actif, l’ozonation, l’ozonation/ H202, l’ozonation/UV et le traitement UV/H202
[0010] Ces techniques sont complexes et coûteuses notamment en énergie et les nutriments peuvent être perdus. De plus elles peuvent produire des déchets, par exemple dans le cas du charbon actif qui après utilisation doit être à son tour traité ou être remplacé.
[0011] Dans le cas où les macropolluants et micropolluants organiques sont transférés des eaux usées vers des plantes cultivées à partir de ces eaux usées, alors ces plantes doivent à leur tour être traitées. [0012] Il existe des traitements de ces plantes cultivées à partir des eaux usées mais il s’agit de traitement de stabilisation, d’élimination de bactéries, de production de biogaz pour réchauffer en hiver les eaux destinées aux plantes ou d’extraction de plomb dans le cas où l’eau est contaminée par le plomb mais à notre connaissance il n’existe pas de traitement connu de ces plantes pour éliminer de ces plantes un large spectre de micro polluants organiques.
[0013] Ainsi il n’existerait pas de technique simple de traitement d’un large spectre de mi cropolluants organiques des eaux usées avec ou sans culture de plantes, de plus sans exportation de déchets mais au contraire en valorisant un produit final conservant les nutriments.
[0014] BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION
[0015] La présente invention concerne une technique de traitement et de dégradation des mi cropolluants organiques contenus dans les plantes cultivées à partir des eaux usées, des eaux traitées sortant des stations de traitement et des eaux pluviales.
[0016] Dans le cas présent, ces plantes sont plus précisément des roseaux et des orties. Ces plantes absorbent les micropolluants organiques contenus dans les eaux polluées. Elles sont ensuite récoltées puis immergées dans de l’eau afin de déclencher une fer mentation.
[0017] Ce processus de traitement et de dégradation des micropolluants organiques contenus dans les plantes cultivées à partir des eaux usées, des eaux traitées sortant des stations de traitement et des eaux pluviales comporte en première étape l’introduction des plantes récoltées, ayant un grand nombre de micropolluants organiques détectés et de l’eau dans un contenant.
[0018] Le processus se poursuit par une étape de fermentation du contenu du contenant.
[0019] De préférence pour piloter cette étape de fermentation, on analyse la présence de mi cropolluants organiques au sein du contenu du contenant.
[0020] Cette analyse de la présence de micropolluants organiques est une analyse ciblée par chromatographie d’une sélection de micropolluants organiques.
[0021] Cette sélection de micropolluants comporte au moins plusieurs centaines de micro polluants d’une liste de micropolluants potentiels qui contient pesticides, médicaments, produits d’hygiène corporelle, produits domestiques, dérivés du plastique et autres produits toxiques.
[0022] De façon pratique, sont mis en place des seuils de réduction des quantités de micro polluants initialement détectés en abondance ou en forte présence.
[0023] Il est avantageux que le processus comporte une analyse de la présence d’agents pa thogènes tels que les bactéries et virus au sein du contenu du contenant.
[0024] De même sont mis en place des seuils de réduction des quantités d’agents pathogènes tels que les bactéries et virus initialement détectés au sein du contenu du contenant. [0025] Selon un premier mode, le critère de réduction des quantités de micropolluants ini tialement détectés est un critère de réduction concernant le nombre de familles de polluants initialement détectées quelle que soit la technique de détection.
[0026] Selon un deuxième mode, le critère de réduction des quantités de micropolluants ini tialement détectés par chromatographie est un critère de réduction concernant l’aire de pic des familles de polluants initialement détectées.
[0027] Quand le processus comporte un processus ciblant les agents pathogènes, ce processus ciblant les agents pathogènes n’est mis en œuvre qu’une fois le seuil de réduction des quantités de micropolluants initialement détectés atteint.
[0028] Le processus selon l’invention autorise que l’eau soit de l’eau polluée qui n’ait pas encore bénéficié de transfert des polluants vers des plantes cultivées à partir des eaux usées.
[0029] De façon avantageuse le processus est parallélisé par réintroduction périodique de tout ou partie de plantes cultivées ou d’eau.
[0030] En termes de dispositif, le dispositif selon l’invention correspondant au processus selon l’invention est un dispositif de traitement et de dégradation des micropolluants organiques contenus dans les plantes cultivées à partir des eaux usées, des eaux traitées sortant des stations de traitement et des eaux pluviales qui comporte un contenant dont le contenu comporte des plantes récoltées ayant un grand nombre de micropolluants or ganiques détectés et de l’eau et qui est un bioréacteur de traitement d’une biomasse comportant les plantes cultivées mettant en œuvre le processus selon l’invention.
[0031] Le contenant est un contenant globalement clos pour être à l’abri de l’oxygène c'est-à-dire en conditions anaérobies, disposant de moyens pour introduire les plantes cultivées et de moyens pour évacuer les gaz issus de la fermentation. Le terme fer mentation est utilisé au sens large dans le sens d’une réaction chimique et biologique entre les plantes et l’eau.
[0032] Le contenu comporte les plantes récoltées ayant un grand nombre de micropolluants organiques détectés et de l’eau. Il comporte probablement également des matières en suspension.
[0033] En termes d’utilisation, ce dispositif est utilisé pour la fermentation du contenu du contenant en conditions anaérobies.
[0034] La station de traitement des eaux usées selon l’invention comporte le dispositif suivant l’invention mettant en œuvre le processus de l’invention.
[0035] De façon privilégiée, cette station de traitement des eaux usées comporte sa propre culture de plantes cultivées à partir de ses eaux usées et fonctionne en circuit fermé sans apport extérieur étant ainsi vertueuse du point de vue cycle de vie.
Brève description des dessins [0036] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés.
[0037] [fig.l] montre en coupe l’étape de départ du processus de traitement des micro polluants organiques contenus dans des orties.
[0038] [fig-2] montre en coupe l’étape finale du processus de traitement des micropolluants organiques contenus dans les orties.
[0039] [fig-3] montre en coupe l’étape de départ du processus de traitement des micro polluants organiques contenus dans des roseaux.
[0040] [fig-4] montre en coupe l’étape finale du processus de traitement des micropolluants organiques contenus dans les roseaux.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
[0041] La présente invention concerne une technique de traitement et de dégradation des mi cropolluants organiques contenus dans les plantes (2) cultivées à partir des eaux usées, des eaux traitées sortant des stations de traitement et des eaux pluviales issues des surfaces urbanisées et des routes.
[0042] La technique selon l’invention permet d’utiliser des eaux de diverses origines pouvant contenir des macropolluants et/ou des micropolluants organiques afin de cultiver des plantes. Ces plantes (2), qui sont dans notre cas présent les orties (2A) et les roseaux (2B), sont récoltées puis subissent un traitement permettant la dégradation des micropolluants organiques. En revanche, ce processus permet la conservation des éléments nutritifs et des oligoéléments contenus dans les plantes. Ainsi le produit final permet d’être valorisé. L’invention permet donc de transformer un grand nombre d’inconvénients en avantages. Elle permet de tirer profit de l’eau et des nutriments tout en traitant une grande majorité des micropolluants organiques.
[0043] Elle est composée de plusieurs étapes de réalisation.
[0044] Tout d’abord, au préalable les étapes d’un processus classique de culture de plantes à partir des eaux usées, des eaux traitées sortant des stations de traitement et des eaux pluviales sont les suivantes.
[0045] Les eaux usées / traitées / pluviales sont utilisées pour cultiver, via des systèmes d’irrigation, des plantes (2) telles que des orties (2A), des roseaux (2B) et des arbres.
[0046] Alors ces plantes (2) absorbent l’eau pour assurer leurs besoins hydriques.
[0047] Egalement ces plantes (2) absorbent les nutriments pour assurer leurs besoins nutritifs.
[0048] En même temps, ces plantes (2) absorbent les micropolluants organiques et inor ganiques.
[0049] En partie les plantes (2) dégradent une partie des micropolluants organiques durant leur croissance et leur développement.
[0050] Par contre une autre fraction des micropolluants est stockée au sein des plantes (2).
[0051] Enfin les plantes (2) sont récoltées.
[0052] Les étapes du processus de traitement selon l’invention des plantes (2) ainsi récoltées sont les suivantes.
[0053] Dans une première étape, ces plantes (2) sont introduites dans un contenant (1) puis sont ensuite immergées dans de l’eau (4) dans ce même contenant (1).
[0054] Un des objets de l’invention est que ce mélange d’eau (4) et de plantes (2) provoque une fermentation afin de dégrader les micropolluants organiques.
[0055] A cette fin, on évitera d’utiliser de l’eau chlorée.
[0056] De préférence, cette fermentation se fera en l’absence d’oxygène.
[0057] Une ou plusieurs substances actives jouant le rôle de catalyseur peuvent être ajoutées.
[0058] En ordre de grandeur, la masse d’eau (4) ajoutée est dans un facteur 10 par rapport à la masse des plantes (2) introduites.
[0059] La [fig.l] représente en coupe l’étape de départ du processus de traitement des mi cropolluants organiques contenus dans les orties (2A).
[0060] En référence à ce dessin, le dispositif (D) comporte un contenant (1) avec un orifice contenant des orties (2, 2A), des matières en suspension (3), de l’eau (4), un tube (5), un bouchon (6) d’obstruction de l’orifice, un support (7).
[0061] Cette disposition permet de réaliser la fermentation dans un contenant (1) quasiment clos, avec un orifice suffisamment grand pour pouvoir introduire les plantes (2), et une fois les plantes (2) introduites de refermer le contenant (1) par un bouchon (6), bouchon (6) muni d’un tube (5) de mise à l’air.
[0062] Le tube (5) de mise à l’air libre permet d’évacuer les gaz produits par la fer mentation. Ces gaz issus de la fermentation peuvent être simplement rejetés à l’air libre. Ils peuvent également être traités et potentiellement exploités.
[0063] Dans ce mode de réalisation pour illustrer l’invention, le contenant (1) ne fait que quelques litres.
[0064] Selon d’autres modes de réalisation, le contenant (1) peut avoir une forme, un orifice, un support et un volume différent de celui représenté du moment qu’il permette le processus de fermentation tel que décrit avec des fonctionnalités équivalentes.
[0065] En particulier, le contenant (1) pourra dans un processus industriel prendre la dimension d’une cuve, d’une citerne disposant d’une large ouverture.
[0066] La [fig.2] représente en coupe l’étape finale du processus de traitement des micro polluants organiques contenus dans les orties (2A).
[0067] En référence à ce dessin, le dispositif (D) comporte un contenant (1) avec un orifice contenant des résidus d’orties (2A), des matières en suspension (3), l’eau (4), un tube (5), un bouchon (6) permettant l’obstruction de l’orifice, un support (7). A noter que le contenu du contenant (1) est sous forme de soluté.
[0068] La [fig.3] représente en coupe l’étape de départ du processus de traitement des mi cropolluants organiques contenus dans les roseaux.
[0069] En référence à ce dessin, le dispositif (D) comporte un contenant (1) avec un orifice contenant des roseaux (2, 2B), des matières en suspension (3), de l’eau (4), un tube (5), un bouchon (6) d’obstruction de l’orifice, un support (7).
[0070] La [fig.4] représente en coupe l’étape finale du processus de traitement des micro polluants organiques contenus dans les roseaux.
[0071] En référence à ce dessin, le dispositif (D) comporte un contenant (1) avec un orifice contenant des résidus de roseaux (2B), des matières en suspension (3), l’eau (4), un tube (5), un bouchon (6) permettant l’obstruction de l’orifice, un support (7). A noter que le contenu du contenant (1) est sous forme de soluté.
[0072] Pour piloter le processus de dégradation des micropolluants pendant la fermentation, il est avantageux de procéder à l’analyse de la présence de micropolluants dans le soluté.
[0073] De façon préférentielle pour cette analyse, il est privilégié de détecter les micro polluants organiques par une analyse ciblée par chromatographie d’une liste de micro polluants organiques potentiels.
[0074] Parmi les micropolluants recherchés, la majeure partie d’entre eux figurent dans la liste des polluants émergents réalisée par les agences nationales et européennes.
[0075] A titre d’exemple en France, cette liste doit intégrer notamment les micropolluants émergents classés comme substances dangereuses par la directive cadre européenne sur l'eau et le plan national micropolluants 2016-2021. Aussi, cette recherche doit également intégrer la liste des micropolluants figurant dans la note technique du 29/01/18 relative à la recherche de micropolluants dans les eaux brutes et dans les eaux usées traitées de station de traitement des eaux usées et à leur réductions concernant les Départements et Régions d'outre mer.
[0076] Cette liste contient pesticides, médicaments, produits d’hygiène corporelle, produits domestiques, dérivés du plastique et autres produits toxiques.
[0077] Il est préconisé de faire des analyses à spectre large de micropolluants.
[0078] La méthodologie préconisée est suffisamment sensible pour détecter des traces de micropolluants (<qg/l).
[0079] Ainsi piloté, le processus de fermentation va prendre plusieurs jours, voire semaines jusqu’à ce que soit observé la réduction jusqu’à une présence très faible des micro polluants organiques dans le soluté.
[0080] En termes de seuil, il est recommandé de fixer des seuils à titre d’exemple où sur environ un millier de micropolluants organiques potentiels, que le processus de fer mentation ait divisé en moyenne les micropolluants initialement détectés en fonction d’un critère.
[0081] Il est avantageux que la processus comporte une analyse de la présence d’agents pa thogènes tels que les bactéries et virus au sein du contenu du contenant (1).
[0082] De même sont mis en place des seuils de réduction des quantités d’agents pathogènes tels que les bactéries et virus initialement détectés au sein du contenu du contenant (1).
[0083] A titre d’exemple en France, un objectif serait d’atteindre le niveau de qualité sanitaire des eaux usées traitées de qualité A par analogie à l'arrêté du 2 août 2010 relatif aux eaux résiduaires urbaines.
[0084] Enfin après fermentation, il est mesuré la présence des nutriments tels que l’azote et le phosphore.
[0085] Le terme fermentation est utilisé au sens large dans le sens d’une réaction chimique et biologique entre les plantes (2) et l’eau (4).
[0086] Selon un premier mode, le critère de réduction des quantités de micropolluants ini tialement détectés est un critère de réduction concernant le nombre de familles de polluants initialement détectées quelle que soit la technique de détection.
[0087] Selon un deuxième mode, le critère de réduction des quantités de micropolluants ini tialement détectés par chromatographie est un critère de réduction concernant l’aire de pic des familles de polluants initialement détectées.
[0088] Quand le processus comporte un processus ciblant les agents pathogènes, ce processus ciblant les agents pathogènes n’est mis en œuvre qu’une fois le seuil de réduction des quantités de micropolluants initialement détectés atteint.
[0089] Si l’élimination immédiate des virus est permise, l’élimination globale des bactéries pourrait être préjudiciable au processus dans le cas général où l’élimination globale des bactéries se ferait indistinctement entre les bactéries indispensables au processus dont la prolifération est bénéfique pour le processus et les bactéries pathogènes au contraire nuisibles pour la santé.
[0090] Le processus selon l’invention autorise que l’eau (4) soit de l’eau polluée qui n’ait pas encore bénéficié de transfert des polluants vers des plantes (2) cultivées à partir des eaux usées.
[0091] Ceci est inédit car s’il est connu que les eaux polluées peuvent être dépolluées par des plantes cultivées, il n’est pas connu que comme dans l’invention, l’eau (4) si elle est polluée peut bénéficier des plantes cultivées une fois récoltées et non plus sur pied. En particulier une station de traitement des eaux peut exploiter le processus selon l’invention pour ses eaux usées avec des plantes (2) récoltées en provenance d’autres stations de traitement des eaux.
[0092] De façon avantageuse le processus est parallélisé par réintroduction périodique de tout ou partie de plantes cultivées (2) ou d’eau (4).
[0093] Afin d’optimiser les réactions biologiques et chimiques, les performances de traitement et enfin réduire les temps de contacts, une recirculation des eaux, l’ajout de tout ou partie des plantes (2) et d’eau (4) à traiter peuvent être injectées tout au long du processus selon l’invention.
[0094] Cette option permet de traiter davantage de polluants en un temps plus court et donc de réduire les volumes du contenant (1).
[0095] En effet, les plantes (2) sont essentiellement composées de deux types de parties à savoir les parties fibreuses et les parties non fibreuses.
[0096] La vitesse et les caractéristiques de la dégradation de ces deux parties sont très dif férentes. Les parties non fibreuses sont dégradées très rapidement dans une durée de l’ordre d’une semaine alors que pour les parties fibreuses cela peut prendre plusieurs mois.
[0097] Une fois le processus de dégradation amorcé, le dispositif du processus peut être de nouveau alimenté en biomasse afin de maintenir les réactions biologiques et chimiques au maximum.
[0098] A titre d’illustration, après un court délai de l’ordre d’une semaine, les parties non fibreuses ont pu déjà être dégradées libérant un volume devenu disponible à l’intérieur du contenant (1).
[0099] Quant aux fibres, elles peuvent rester au sein du bioréacteur plus longtemps. A noter que leur volume est beaucoup plus faible que les parties non fibreuses.
[0100] L’activation de la réaction nécessite simultanément l’ajout d’eau (4) ainsi qu’une re circulation permettant un réensemencement plus rapide du microbiote et donc un gain de temps et un traitement d'une plus grande quantité de plantes ou d'eau dans un volume donné du contenant (1).
[0101] Le dispositif (D) selon l’invention correspondant au processus selon l’invention est un dispositif (D) de traitement et de dégradation des micropolluants organiques contenus dans les plantes cultivées à partir des eaux usées, des eaux traitées sortant des stations de traitement et des eaux pluviales caractérisé qui comporte un contenant (1) dont le contenu comporte des plantes (2) récoltées ayant un grand nombre de micro polluants organiques détectés et de l’eau (4) et qui est un bioréacteur de traitement d’une biomasse comportant les plantes cultivées (2) mettant en œuvre le processus selon l’invention.
[0102] Bien entendu la taille du contenant (1) n’est pas celle de la [fig.1] qui illustre le principe du processus mais à la dimension appropriée pour la quantité du volume de plantes (2) et d’eau (4) à traiter.
[0103] La station de traitement des eaux usées selon l’invention comporte le dispositif (D) suivant l’invention mettant en œuvre le processus de l’invention.
[0104] A noter que ceci concerne toutes les stations de traitement des eaux usées dans la mesure où mêmes celles qui n’ont pas de culture de plantes cultivées à partir de leur propre eaux usées peuvent utiliser des plantes (2) récoltées en provenance d’autres stations de traitement des eaux usées.
[0105] Cependant de façon privilégiée, cette station de traitement des eaux usées comporte sa propre culture de plantes (4) cultivées à partir de ses eaux usées et fonctionne en circuit fermé sans apport extérieur étant ainsi vertueuse du point de vue cycle de vie.
[0106] Le processus permet d’exporter vis-à-vis des milieux extérieurs tels que les jardins des particuliers, les espaces verts, la grande culture agricole un produit final valorisé.
[0107] A grande échelle, le produit final pourrait être effectivement utilisé en irrigation de culture appelée fertigation.
[0108] De fait l’invention intègre la notion de cycle de vie des systèmes d’assainissement c’est-à-dire l’impact local positif pour l’environnement et un impact positif global pour G environnement.
Application industrielle
[0109] En termes d’application industrielle, le processus de traitement selon l’invention est particulièrement destiné au traitement des micropolluants organiques contenus dans les plantes issues d’une culture irriguée par diverses eaux polluées.
[0110] La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et re présentés mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit pour une gamme de processus à différentes échelles de production.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Processus de traitement et de dégradation des micropolluants organiques contenus dans les plantes (2) cultivées à partir des eaux usées, des eaux traitées sortant des stations de traitement et des eaux pluviales ca ractérisé en ce qu’il comporte l’introduction des plantes (2) récoltées ayant un grand nombre de micropolluants organiques détectés et de l’eau (4) dans un contenant (1) pour obtenir un produit final conservant des éléments nutritifs et des oligoéléments contenus dans les plantes (2).
[Revendication 2] Processus selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu’il comporte une étape de fermentation du contenu du contenant (1).
[Revendication 3] Processus selon l’une quelconque des revendications 1 à 2 caractérisé par le fait que le processus comporte une analyse de la présence de mi cropolluants organiques au sein du contenu du contenant (1).
[Revendication 4] Processus selon la revendication 3 caractérisé par le fait que l’analyse de la présence de micropolluants est une analyse ciblée par chroma tographie d’une sélection de micropolluants organiques.
[Revendication 5] Processus selon la revendication 4 caractérisé par le fait que la sélection de micropolluants comporte au moins plusieurs centaines de micro polluants dont des pesticides, des médicaments, des produits d’hygiène corporelle, des produits domestiques et des dérivés du plastique.
[Revendication 6] Processus selon la revendication 4 caractérisé par le fait qu’est mis en place des seuils de réduction des quantités de micropolluants ini tialement détectés.
[Revendication 7] Processus selon la revendication 2 caractérisé par le fait le processus comporte une analyse de la présence d’agents pathogènes tels que les bactéries et virus au sein du contenu du contenant (1).
[Revendication 8] Processus selon la revendication 7 caractérisé par le fait qu’est mis en place des seuils de réduction des quantités d’agents pathogènes tels que les bactéries et virus initialement détectés au sein du contenu du contenant (1).
[Revendication 9] Processus selon l’une quelconques des revendications 1 à 8 caractérisé par le fait que les plantes (2) cultivées sont des orties (2A).
[Revendication 10] Processus selon l’une quelconques des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que les plantes (2) cultivées sont des roseaux (2B).
[Revendication 11] Processus selon la revendication 6 caractérisé par le fait que le seuil de réduction des quantités de micropolluants initialement détectés est d’au moins un facteur 5 en fonction d’un critère de réduction concernant le nombre de familles de polluants initialement détectées.
[Revendication 12] Processus selon la revendication 6 caractérisé par le fait que le seuil de réduction des quantités de micropolluants initialement détectés par chro matographie est d’au moins un facteur 5 en fonction d’un critère de réduction concernant l’aire de pic des familles de polluants initialement détectées.
[Revendication 13] Processus selon la revendication 6 et la revendication 7 caractérisé par le fait qu’il comporte un processus ciblant les agents pathogènes et que ce processus ciblant les agents pathogènes n’est mis en œuvre qu’une fois le seuil de réduction des quantités de micropolluants initialement détectés est atteint.
[Revendication 14] Processus selon l’une quelconque des revendications 1 à 13 caractérisé par le fait que l’eau (4) soit de l’eau polluée qui n’ait pas encore bénéficié de transfert des polluants vers des plantes (2) cultivées à partir des eaux usées.
[Revendication 15] Processus selon l’une quelconque des revendications 1 à 14 caractérisé par le fait que le processus est parallélisé par réintroduction périodique de tout ou partie de plantes cultivées (2) ou d’eau (4).
[Revendication 16] Dispositif (D) de traitement et de dégradation des micropolluants or ganiques contenus dans les plantes cultivées à partir des eaux usées, des eaux traitées sortant des stations de traitement et des eaux pluviales ca ractérisé en qu’il comporte un contenant (1) dont le contenu comporte des plantes (2) récoltées ayant un grand nombre de micropolluants or ganiques détectés et de l’eau (4) et qu’il s’agit d’un bioréacteur de traitement d’une biomasse comportant les plantes cultivées (2) mettant en œuvre le processus selon l’une quelconque des revendications 1 à 15.
[Revendication 17] Station de traitement des eaux usées caractérisée en ce qu’elle comporte un dispositif selon la revendication 16. [Revendication 18] Station de traitement des eaux usées selon la revendication 17 ca ractérisée en ce qu’elle comporte sa propre culture de plantes (4) cultivées à partir de ses eaux usées et fonctionne en circuit fermé sans apport extérieur étant ainsi vertueuse du point de vue cycle de vie.
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