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METHODES ET APPAREILS POUR LE NETTOYAGE DU GARNISSAGE
D'UN BIOREACTEUR
DOMAINE DE LA DIVULGATION
[0001] La presente divulgation vise de fawn generale le domaine du
traitement des eaux. Plus specifiquement, elle concerne des methodes de
desolidarisation et/ou de soutirage de boue accumulee dans des bioreacteurs
et plus particulierement sur, dans et/ou autour du garnissage d'un bioreacteur
utilise dans un procede de traitement des eaux dit a culture fixee.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Traitement des eaux
[0002] Le procede a culture fixee constitue une technologie reconnue
permettant le traitement des eaux usees. Le principe de fonctionnement de ce
procede repose sur la presence, dans un reservoir aere ou non, de pieces d'un
materiel generalement synthetique (par exemple garnissage) offrant une
grande surface pour l'attachement et la croissance de microorganismes et sur
lequel se developpe un biofilm microbien. Ce biofilm est responsable de la
biodegradation et la transformation de la matiere polluante presente dans les
eaux usees, qu'elle soit sous forme organique ou composee de nutriments
usuellement rencontres dans les eaux usees (azote et phosphore).
[0003] Les pieces composant le support de croissance du biofilm
peuvent etre mobiles en raison des caracteristiques intrinseques (taille,
densite) du materiel utilise et de l'energie appliquee pour le mélange, comme
pour le MBBR (moving bed bioreactor), tel que decrit dans W0199101 1396A1.
Elles peuvent aussi etre immobiles ou partiellement mobiles au sein du
bioreacteur, dans un compartiment du reservoir ou occupant une fraction ou
l'ensemble de l'espace disponible, tel que decrit dans US7306717B2. Dans le
cas de pieces immobiles ou partiellement mobiles, celles-ci sont generalement
disposees en vrac dans le reservoir du bioreacteur, sous une configuration
dite
de garnissage . Deux types de garnissage non-mobile peuvent se retrouver
dans ce type de procede, selon la geometrie des pieces: 1) entassees de fawn
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structuree ou aleatoire les unes sur les autres, pour les formes cylindriques,
spheriques ou prismatiques ou 2) groupees ou enchevetrees lorsque les pieces
sont formees de bandes ou de filaments flexibles (garnissage flexible non-
mobile), tel que decrit dans W02003027031A1.
[0004] Peu importe la technologie de traitement biologique utilisee,
il est
connu qu'il y a multiplication des microorganismes impliques dans la
degradation des polluants retrouves dans les eaux usees, lorsque ceux-ci se
retrouvent en presence de matieres biodegradables. Ces microorganismes se
multiplient principalement sous forme de biofilm dans le cas d'un bioreacteur
a
culture fixee. II y a aussi une retention, au sein du procede, de la matiere
particulaire retrouvee dans les eaux usees. Le biofilm et les particules qui
s'accumulent au sein du procede se nomment de la boue. Lorsque
l'alimentation en eaux usees est reguliere, on peut considerer que cette
accumulation de boue est continue. La quantite cumulative de boue retrouvee
dans le procede est donc intrinsequement liee a la quantite de matiere
polluante degradee (volume cumulatif d'eau traitee, concentration des
polluants) et a la duree.
[0005] II est connu que la conception des systemes de traitement a
culture fixee sur garnissage flexible non-mobile repose entre autres sur leur
aptitude a retenir la matiere solide dans le bioreacteur, ce afin d'assurer
une
qualite d'effluent repondant aux normes sanitaires locales en vigueur pour en
permettre son retour vers le milieu recepteur. La boue produite s'accumule
donc dans le bioreacteur, soit au fond du reservoir par decantation ou par
accumulation au sein meme du garnissage flexible. Malgre une mineralisation
partielle de cette boue par respiration endogene des microorganismes et
mineralisation de la matiere organique biodegradable, il arrive un moment 00
la quantite de boue residuelle dans le reacteur est suffisante pour entraver
l'efficacite de traitement du procede. II est connu que la boue qui s'accumule
en quantite importante dans un bioreacteur occupent un espace qui n'est plus
disponible pour les ecoulements de l'eau et de l'air. Cela conduit
generalement
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a un court-circuitage des eaux a traiter a travers le reservoir, et donc a une
reduction du temps de retention des polluants au sein du bioreacteur, ce qui
se
traduit par une perte de performance epuratoire du procede de traitement. Une
accumulation excessive de boue conduit egalement a un court-circuitage des
bulles d'air injectees dans le reservoir, lorsque le systeme ou le
compartiment
est aere, ou meme au blocage partiel ou complet du diffuseur d'air. Cette
perturbation de l'aeration limite ultimement la quantite d'oxygene disponible
aux microorganismes, diminuant l'efficacite du traitement. Cela joue aussi sur
la qualite du mélange dans le bioreacteur, diminuant necessairement la qualite
du recurage du gamissage et la mise en contact entre les microorganismes et
les polluants. Finalement, le blocage du diffuseur peut accroitre la perte de
charge dans la conduite d'aeration et generer des bris prematures des
equipements d'aeration utilises, par exemple le compresseur, la soufflante ou
le diffuseur. L'ensemble de ces evenements peuvent se traduire par une perte
de performance epuratoire en raison de l'etablissement de conditions
defavorables a l'activite microbienne.
[0006] La
conception des systemes de traitement a culture fixee sur
gamissage flexible non-mobile, avec une couverture limitee de la surface de
traitement par les diffuseurs d'air et la presence d'un gamissage tel qu'un
gamissage filamenteux groupe ou enchevetre occupant la quasi-totalite du
volume disponible, nuit a la qualite du mélange au sein du bioreacteur. Cela
entraine un recurage inegal des pieces de garnissage, et merle a
l'accumulation localisee de boue qui, avec le temps, finissent par devenir
compactes et solidaires. De plus, il est connu dans le domaine de
l'assainissement decentralise que la realite de cheque site est unique du
point
de vue du debit et de la qualite des eaux a traiter, des concentrations en
polluants rencontrees, du regime de production des eaux ou meme de la qualite
d'installation des composantes du systeme de traitement. Cette variabilite
entre
les sites limite la possibilite de precisement prevoir comment le bioreacteur
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evoluera dans le temps et Ca les masses de boue solidaire finiront par
s'accumuler.
Methode de nettoyage
[0007] II est connu que les systemes de traitement des eaux usees
bases sur une culture fixee utilisent generalement un systeme de recurage des
pieces de garnissage, ce qui permet de maintenir une epaisseur de biofilm
favorable a l'activite microbienne. La boue generee peut demeurer au sein du
procede, mais elles sont preferablement retirees du bioreacteur puis
transferees vers une zone d'entreposage ou de traitement dediee. Le recurage
est generalement obtenu par injection de bulles d'air a la base du garnissage
dans le cas de pieces non-mobiles. En assainissement decentralise, la boue
produite est typiquement entreposee au sein meme du bioreacteur dans le cas
des procedes a garnissage flexible non-mobile, afin de limiter le coat de
gestion
des boue (reservoir d'entreposage, dispositif de separation, equipement de
transfert). Ainsi, quoique le recurage par injection d'air sous le garnissage
permette un certain controle de l'epaisseur du biofilm s'y developpant, il ne
permet pas de se soustraire a l'accumulation de boue dans le bioreacteur.
[0008] A l'heure actuelle, il existe dans l'industrie au moms trois
methodes permettant d'extraire de la boue excedentaire d'un bioreacteur a
garnissage flexible non-mobile:
1) Pousser le garnissage filamenteux vers une paroi ou le fond du reservoir
pour ensuite soutirer la boue qui se retrouve dans la fraction du reservoir
momentanement exempte de garnissage. Souvent, la boue soustraite
est retournee dans la fosse septique se trouvant en amont du
bioreacteur afin de realiser une separation solide-liquide par exemple
par decantation. Les eaux clarifiees retournent ensuite dans le
bioreacteur par ecoulement gravitaire. Cette fawn de faire ne permet
qu'un enlevement partiel de boue du bioreacteur. Lorsqu'elles sont
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retournees dans la fosse septique, en plus de les conserver dans la
filiere de traitement jusqu'a la prochaine vidange de fosse, cela cree un
pic hydraulique dans la fosse qui est susceptible de nuire a son bon
fonctionnement.
2) A l'aide d'une conduite positionnee au fond du bioreacteur, la boue est
soutiree par un hydrocureur. Typiquement, les conduites utilisees dans
ce type d'operation sont celles favorisees par les operateurs
d'hydrocureur, ayant un diametre de 75 a 100 mm. L'experience montre
que cette operation ne permet pas d'enlever les masses de boue
localisee qui se sont solidarisees avec le temps, laissant un garnissage
partiellement obstrue pour recoulement de l'eau et de l'air. De plus,
l'experience montre aussi que les filaments ou les bandes de garnissage
ont tendance a etre emportes dans la conduite de soutirage de boue,
nuisant au bon fonctionnement de l'hydrocureur.
3) Le garnissage est entierement retire du bioreacteur et recure a
l'exterieur du reservoir a l'aide d'eau pressurisee. La boue residuelle
toujours presente dans le bioreacteur est ensuite soutiree par
hydrocurage pour ensuite etre disposees selon la reglementation locale.
Cette approche permet un nettoyage suffisant du garnissage pour
retablir la fonction epuratoire du systeme. Elle est toutefois couteuse en
raison du temps requis, elle augmente les risques de contamination par
bioaerosols ou simplement par contact direct avec le materiel ou les
gouttelettes generees, et est inesthetique pour le client.
[0009] II y a donc un besoin pour une methode qui permettrait
d'eviter
ou de minimiser au moms un des inconvenients mentionnes precedemment.
SOMMAIRE DE LA DIVULGATION
[00010] Selon un aspect, la presente divulgation concerne une methode
de desolidarisation de boue accumulee a la surface, dans et/ou autour d'un
garnissage d'un bioreacteur pour le traitement des eaux usees, la methode
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cornprenant injecter un fluide dans le bioreacteur pour que la puissance
dissipee soit suffisante pour desolidariser au moins une partie de la boue
accumulee, la puissance dissipee etant d'environ 0,5 a 900 Watts.
[00011] Selon un autre aspect, la presente divulgation concerne une
methode de desolidarisation de boue accumulee a la surface, dans et/ou autour
d'un garnissage d'un bioreacteur pour le traitement des eaux usees, la methode
comprenant
injecter au moms un jet d'un fluide avec une puissance suffisante
pour desolidariser au moins une partie de la boue accumulee; et
deplacer et/ou reorienter le jet afin de desolidariser au moins une
autre partie de la boue accumulee.
[00012] Selon un autre aspect, la presente divulgation concerne une
methode de desolidarisation de boue accumulee a la surface, dans et/ou autour
d'un garnissage dispose dans un bioreacteur pour le traitement des eaux
usees, la methode cornprenant
selectionner une premiere zone a desolidariser dans le
bioreacteur, la premiere zone comprenant une accumulation de
boue;
injecter dans la premiere zone un fluide avec une puissance
suffisante pour desolidariser au moins une partie de la boue
accumulee;
selectionner une seconde zone a desolidariser dans le
bioreacteur, la seconde zone comprenant une accumulation de
boue; et
injecter dans la seconde zone le fluide avec une puissance
suffisante pour desolidariser au moins une partie de la boue
accumulee.
[00013] Selon un autre aspect, la presente divulgation concerne une
methode de soutirage de boue accumulee a la surface, dans et/ou autour d'un
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garnissage d'un bioreacteur pour le traitement des eaux usees, la methode
comprenant :
injecter un fluide dans le bioreacteur a une puissance suffisante
pour desolidariser au moms une partie de la boue accumulee; et
soutirer selectivement dudit bioreacteur la boue desolidarisee par
rapport audit garnissage.
[00014] Selon un autre aspect, la presente divulgation concerne un kit
pour soutirage de boue accumulee a la surface, dans et/ou autour d'un
garnissage d'un bioreacteur pour le traitement des eaux usees, et/ou
accumulee dans le bioreacteur, le kit comprenant :
une buse d'injection,
un equipement d'injection de fluide,
une crepine de soutirage,
un conduit d'aspiration, et
un mecanisme d'aspiration,
la crepine etant dimensionnee de fawn a soutirer selectivement la
boue desolidarisee par rapport audit garnissage.
[00015] Selon un autre aspect, la presente divulgation concerne une
unite
de soutirage de boue accumulee a la surface, dans et/ou autour de garnissage
dans un bioreacteur pour le traitement des eaux usees, et/ou accumulee dans
le bioreacteur, l'unite cornprenant :
une buse d'injection destinee a injecter un fluide pour desolidariser
au moins une partie de la boue accumulee,
un equipement d'injection de fluide destine a etre en communication
fluide avec la buse,
une crepine de soutirage,
un mecanisme d'aspiration, et
un conduit d'aspiration destine a etre en communication fluide avec
la crepine et le mecanisme d'aspiration,
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la crepine etant dimensionnee de fawn a soutirer selectivement la
boue desolidarisee par rapport audit garnissage.
[00016] Selon un autre aspect, la presente divulgation concerne une
buse
pour desolidariser une boue d'un bioreacteur, la buse comprenant une portion
anterieure et une portion posterieure, la portion posterieure servant a
!Injection
du fluide, la buse etant dimensionnee de fawn a transmettre une puissance
suffisante pour la desolidarisation.
[00017] Selon un autre aspect, la presente divulgation concerne une
utilisation de la buse decrite dans la presente demande pour desolidariser au
moms une parte d'une boue accumulee a la surface, dans et/ou autour d'un
garnissage dispose dans un bioreacteur pour le traitement des eaux usees
et/ou accumulee dans le bioreacteur.
[00018] Selon un autre aspect, la presente divulgation concerne une
crepine pour soutirer une boue d'un bioreacteur, la crepine comprenant un ou
plusieurs orifices et est destinee a etre en communication fluide avec un
conduit
d'aspiration, la crepine etant dimensionnee de fawn a soutirer selectivement
une boue desolidarisee par rapport a un garnissage dudit bioreacteur.
[00019] Selon un autre aspect, la presente divulgation concerne une
utilisation de la crepine decrite dans la presente demande pour soutirer
selectivement de la boue desolidarisee par rapport a du garnissage dispose
dans un bioreacteur pour le traitement des eaux usees.
[00020] Selon un autre aspect, la presente divulgation concerne une
methode de nettoyage d'un bioreacteur et/ou d'un garnissage de celui-ci
comprenant:
la mise en ceuvre de la methode de desolidarisation de boue telle
que definie dans la presente demande; et
le soutirage de la boue desolidarisee.
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[00021] Selon un autre aspect, la presente divulgation concerne une
methode de nettoyage d'un bioreacteur et/ou d'un gamissage de celui-ci
comprenant :
la desolidarisation d'au moms une partie d'une boue accumulee
dans le bioreacteur et/ou a la surface, dans et/ou autour d'un
gamissage dudit bioreacteur; et
la mise en ceuvre de la methode de soutirage de boue telle que
definie dans la presente demande.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
[00022] Les figures de la presente divulgation illustrent d'une fawn
non-
!imitative divers exemples.
[00023] La Fig. 1A montre une vue en perspective d'une buse
d'injection
selon un exemple de la presente divulgation;
[00024] La Fig. 1B montre une vue de cote de la buse d'injection de la
Fig. 1A;
[00025] La Fig. 1C montre une vue de devant de la buse d'injection de
la
Fig. 1A;
[00026] La Fig. 2A montre une vue en perspective d'une buse
d'injection
selon un autre exemple de la presente divulgation;
[00027] La Fig. 2B montre une vue de cote de la buse d'injection selon
la
Fig. 2A;
[00028] La Fig. 20 montre une vue de devant de la buse d'injection
selon
la Fig. 2A;
[00029] La Fig. 3A montre une vue en perspective d'une buse
d'injection
selon un autre exemple de la presente divulgation;
[00030] La Fig. 3B montre une vue de cote de la buse d'injection selon
la
Fig. 3A;
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[00031] La Fig. 30 montre une vue de devant de la buse d'injection
selon
la Fig. 3A;
[00032] La Fig. 4A montre une vue en perspective d'une buse
d'injection
selon un autre exemple de la presente divulgation;
[00033] La Fig. 4B montre une vue de cote de la buse d'injection selon
la
Fig. 4A;
[00034] La Fig. 40 montre une vue de devant de la buse d'injection
d'air
selon la Fig. 4A;
[00035] La Fig. 5A montre une vue de perspective d'une crepine de
soutirage connectee a un conduit d'aspiration selon un exemple de la presente
divulgation;
[00036] La Fig. 5B montre une vue rapprochee de la crepine de
soutirage
selon la Fig. 5A;
[00037] La Fig. 5C montre une vue de cOte de la crepine de soutirage
connectee au conduit d'aspiration selon la Fig. 5A, le conduit d'aspiration
ayant
une longueur variable;
[00038] La Fig. 5D montre une vue de devant de la crepine de soutirage
selon la Fig. 5A;
[00039] La Fig. 6A montre une vue de perspective d'une crepine de
soutirage selon un autre exemple de la presente divulgation;
[00040] La Fig. 6B montre une vue de cOte de la crepine de soutirage
selon la Fig. 6A;
[00041] La Fig. 6C montre une vue de devant de la crepine de soutirage
selon la Fig. 6A;
[00042] La Fig. 6D montre une vue de haut de la crepine de soutirage
selon la Fig. 6A;
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[00043] La Fig. 7A montre une vue de perspective d'une crepine de
soutirage selon un autre exemple de la presente divulgation;
[00044] La Fig. 7B montre une vue de cOte de la crepine de soutirage
selon la Fig. 7A;
[00045] La Fig. 7C montre une vue de devant de la crepine de soutirage
selon la Fig. 7A;
[00046] La Fig. 7D montre une vue de haut de la crepine de soutirage
selon la Fig. 7A;
[00047] La Fig. 8A montre une vue de perspective d'une crepine de
soutirage selon un autre exemple de la presente divulgation;
[00048] La Fig. 8B montre une vue de cOte de la crepine de soutirage
selon la Fig. 8A;
[00049] La Fig. 8C montre une vue de devant de la crepine de soutirage
selon la Fig. 8A;
[00050] La Fig. 8D montre une vue de haut de la crepine de soutirage
selon la Fig. 8A;
[00051] La Fig. 9 est un schema illustrant une methode de nettoyage
d'un
bioreacteur et/ou d'un garnissage de celui-ci cornprenant une desolidarisation
et un soutirage de boue selon un exemple de la presente divulgation;
[00052] La Fig. 10 est un schema illustrant une methode de nettoyage
d'un bioreacteur et/ou d'un gamissage de celui-ci comprenant une
desolidarisation et un soutirage de boue selon un autre exemple de la presente
divulgation;
[00053] La Fig. 11 est un schema illustrant une methode de nettoyage
d'un bioreacteur et/ou d'un gamissage de celui-ci comprenant une
desolidarisation et un soutirage de boue selon encore un autre exemple de la
presente divulgation;
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[00054] La Fig. 12 est un schema illustrant une methode de nettoyage
d'un bioreacteur et/ou d'un gamissage de celui-ci comprenant une
desolidarisation et un soutirage de boue selon un autre exemple de la presente
divulgation;
[00055] La Fig. 13 est un schema illustrant une methode de nettoyage
d'un bioreacteur et/ou d'un gamissage de celui-ci comprenant une
desolidarisation et un soutirage de boue selon egalement un autre exemple de
la presente divulgation;
[00056] La Fig. 14 est un schema illustrant une methode de
desolidarisation selon un exemple de la presente divulgation;
[00057] La Fig. 15 est un schema illustrant une methode de
desolidarisation de boue selon un autre exemple de la presente divulgation; et
[00058] La Fig. 16 est un schema illustrant une methode de soutirage
de
boue selon un exemple de la presente divulgation.
[00059] Pour une meilleure comprehension des differents modes de
realisation decrits ici et pour demontrer plus clairement la maniere dont ces
differents modes de realisation peuvent etre effectues, la reference sera
faite,
a titre d'exemple, aux dessins annexes, qui representent au moms un exemple
de mode de realisation.
DESCRIPTION DETAILLEE DE LA PRESENTE DIVULGATION
[00060] Plusieurs modes de realisation sont decrits dans la presente
demande, et sont presentes a titre d'illustration seulement. Les modes de
realisation decrits ne sont pas censes etre limitatifs en aucune maniere. La
presente divulgation est applicable a de nombreux modes de realisation,
comme est evident dans la divulgation decrite ci-dessous. L'homme du métier
reconnaitra que la presente divulgation peut etre mise en pratique avec des
modifications et des changements sans s'eloigner des enseignements
divulgues. Bien que des caracteristiques particulieres de la presente
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divulgation peuvent etre decrits en se referant a un ou plusieurs modes de
realisation ou illustrations particuliers, il doit etre entendu que ces
caracteristiques ne sont pas limitees a une utilisation dans un ou plusieurs
modes de realisation particuliers ou des illustrations faisant reference
auxquels
elles sont decrites.
[00061] Le terme
garnissage non-mobile )> utilise dans la presente
demande refere a des pieces corn posant un support de croissance d'un biofilm
qui sont immobiles ou partiellement mobiles au sein d'un bioreacteur. La
quantite importante de pieces se retrouvant dans le bioreacteur, ajoutee a
leurs
caracteristiques intrinseques (geometrie, densite du
materiel,
enchevetrement), entravent leur libre deplacement dans le bioreacteur. Cette
entrave leur impose soit l'immobilite ou ne leur permet qu'un deplacement de
faible amplitude dans un champ localise, d'oil la notion de partiellement
mobiles . En raison de la faible amplitude de mouvement des pieces de
garnissage partiellement mobile, l'homme de l'art les considere generalement
comme non-mobiles. Le terme non-mobile est utilise sans preference et de
maniere inclusive pour parler de pieces de garnissage immobiles, partiellement
mobiles ou des deux a la fois. Le garnissage non-mobile peut etre classifie
selon la geometrie des pieces: 1) entassees de fawn structuree ou aleatoire
les unes sur les autres, pour les formes cylindriques, spheriques ou
prismatiques ou 2) groupees ou enchevetrees lorsque les pieces sont formees
de bandes ou de filaments flexibles.
[00062] Le terme
fluide utilise dans la presente demande signifie un
gaz ou un liquide.
[00063] Le terme
diametre equivalent utilise dans la presente
demande correspond au diametre d'un cercle d'aire equivalente a celle de
l'orifice de forme non-circulaire, par exemple de forme geometrique, un
polygone ou par exemple une forme irreguliere ou atypique.
[00064] Le terme
autour du garnissage utilise dans la presente
demande refere a toute boue s'accumulant en peripherie du garnissage, au
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fond du bioreacteur, sur une ou plusieurs parois du bioreacteur, et/ou a la
surface du liquide contenu dans le bioreacteur.
[00065] Les termes un mode de realisation , mode , modes de
realisation , le mode de realisation , les modes de realisation , un
ou
plusieurs modes de realisation , et certains modes de realisation veulent
signifier un ou plusieurs (mais pas tous) modes de realisation de la
presente
divulgation , sauf si expressement specifie autrement.
[00066] Les termes incluant , comprenant et les variant de ceux-
ci
veulent signifier incluant, mais sans s'y limiter , sauf si expressement
stipule
autrement. Une liste des elements ne signifie pas qu'une quelconque ou tous
les elements sont mutuellement exclusifs, sauf si expressement stipule
autrement. Les termes un/une et le/la signifient un ou plusieurs ,
sauf
si expressement stipule autrement.
[00067] En outre, bien que les etapes d'un procede puissent etre
decrites
(dans la divulgation et/ou dans les revendications) dans un ordre sequentiel,
de tels processus peuvent etre configures pour travailler dans un ordre
alternatif. En outre, toute sequence ou ordre d'etapes qui peut etre decrit
n'indique pas necessairement une exigence que les mesures soient effectuees
dans cet ordre. Les &tapes des procedes decrits ici peuvent etre effectuees
dans n'importe quel ordre qui est pratique. En outre, certaines &tapes peuvent
etre realisees simultanement.
[00068] Quand un seul appareil ou objet est decrit ici, il sera
evident que
plus d'un appareil/objet (qu'ils cooperent ou non) peut etre utilise a la
place d'un
seul appareil/objet. De meme, lorsque plus d'un appareil ou objet est decrit
en
ceci (qu'ils cooperent ou non), il sera evident qu'un seul appareil/objet peut
etre
utilise a la place du plus d'un appareil ou objet.
[00069] II devrait etre note que les termes de degre tel que
substantiellement , environ et approximativement lorsqu'ils sont
utilises en ceci, signifient une quantite raisonnable de deviation du terme
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modifie, faisant en sorte que le resultat final ne soit pas significativement
modifie. Ces termes de degre devraient etre interpretes comme incluant une
deviation du terme modifie si cet ecart ne contredisait pas la signification
du
terme qu'il modifie.
[00070] En outre, la recitation de plages numeriques par des points
d'extremite en ceci cornprend tous les nombres et les fractions englobes dans
cette plage (par exemple, 1 a 5 comprend 1, 1,5, 2, 2,75, 3, 3,90,4 et 5). II
est
egalement entendu que tous les nombres et les fractions de celles-ci sont
supposes etre modifies par le terme environ qui signifie une variation
jusqu'a une certaine quantite du numero auquel reference est faite si le
resultat
final ne change pas de maniere significative.
[00071] De plus, l'expression et/ou >> telle qu'utilisee en ceci,
signifie un
ou >> inclusif. Autrement dit, <X et/ou Y >>, par exemple, veut signifier X ou
Y
ou les deux, et X, Y et/ou Z >> veut signifier X ou Y ou Z ou n'importe
quelle
combinaison possible de ceux-ci.
[00072] II est demontre dans la presente divulgation qu'une
desolidarisation selective de boue presente au sein du gamissage, directement
dans le bioreacteur, a l'aide d'une buse d'injection de fluide et le soutirage
de
cette boue desolidarisee a l'aide d'une crepine de soutirage adaptee permet
d'optimiser la quantite de boue extraite du bioreacteur.
[00073] Ainsi, la presente demande inclut une methode de nettoyage ou
de desolidarisation de boue accumulee a la surface, dans et/ou autour d'un
garnissage d'un bioreacteur pour le traitement des eaux usees. La methode
cornprend : injecter au moms un jet d'un fluide avec une puissance suffisante
pour desolidariser au moins une partie de la boue accumulee; et deplacer et/ou
reorienter le jet afin de desolidariser au moins une autre partie de la boue
accumulee. Cette methode de desolidarisation 100 est illustree a la Fig.
9.Plus
particulierement, la puissance dissipee etant d'environ 0,5 a 900 Watts.
[00074] Par exemple, la puissance dissipee est d'environ 0,5 a 600
Watts.
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Date Recue/Date Received 2021-10-20
[00075] Par exemple, la puissance dissipee est d'environ 3 a 400
Watts.
[00076] Par exemple, la puissance dissipee est d'environ 3 a 200
Watts.
[00077] Par exemple, le fluide est injecte a un debit d'environ 5
L/sec a
environ 50 L/sec.
[00078] Par exemple, le fluide est injecte a un debit d'environ 15
L/sec a
environ 35 L/sec.
[00079] Par exemple, le fluide est injecte pendant environ 1 a environ
30
minutes.
[00080] Par exemple, le fluide est injecte pendant environ 3 a environ
25
minutes.
[00081] Par exemple, le fluide est injecte pendant environ 5 a environ
20
minutes.
[00082] Par exemple, le fluide est injecte par le biais d'une buse.
[00083] Par exemple, la buse comprend une portion anterieure et une
portion posterieure.
[00084] Par exemple, la buse a un diametre equivalent d'environ 5 mm a
environ 127 mm.
[00085] Par exemple, la buse a un diametre equivalent d'environ 10 mm
a environ 100 mm.
[00086] Par exemple, la buse a un diametre equivalent d'environ 20 mm
a environ 80 mm.
[00087] Par exemple, la buse a un diametre equivalent d'environ 20 mm
a environ 60 mm.
[00088] Par exemple, la buse a un diametre equivalent d'environ 20 mm
a environ 30 mm.
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[00089] Par exemple, la buse est munie d'un bouchon.
[00090] Par exemple, le bouchon de la buse est plat, en forme de dOme,
conique ou biseaute.
[00091] Par exemple, le bouchon de la buse comprend un ou plusieurs
orifices.
[00092] Par exemple, la portion posterieure de la buse comprend un ou
plusieurs orifices.
[00093] Par exemple, cheque orifice a un diametre equivalent d'environ
1
mm a environ 127 mm.
[00094] Par exemple, cheque orifice a un diametre equivalent d'environ
5
mm a environ 100 mm.
[00095] Par exemple, cheque orifice a un diametre equivalent d'environ
mm a environ 80 mm.
[00096] Par exemple, cheque orifice a un diametre equivalent d'environ
mm a environ 50 mm.
[00097] Par exemple, cheque orifice a un diametre equivalent d'environ
20 mm a environ 30 mm.
[00098] Par exemple, le fluide est injecte selon une orientation
longitudinale, laterale et/ou diagonale relativement a la buse.
[00099] Par exemple, la buse est une buse statique ou une buse mobile.
[000100] Par exemple, la buse statique est disposee sur une paroi d'un
reservoir dudit bioreacteur ou dans un fond dudit reservoir.
[000101] Par exemple, la buse mobile est une buse motorisee ou une buse
manipulable par un bras articule ou un utilisateur.
[000102] Par exemple, la buse mobile est deplacee a l'interieur dudit
bioreacteur.
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Date Recue/Date Received 2021-10-20
[000103] Par exemple, l'extremite anterieure de la buse est connectee a
un equipement d'injection d'air.
[000104] Par exemple, l'extremite anterieure de la buse est connectee a
un compresseur ou une soufflante.
[000105] Par exemple, le fluide est un gaz.
[000106] Par exemple, le gaz comprend de l'air.
[000107] Par exemple, le fluide est un liquide.
[000108] Par exemple, le fluide est un liquide recircule.
[000109] Par exemple, le liquide comprend de l'eau.
[000110] Par exemple, la methode comprend en outre une &tape de
soutirer dudit bioreacteur au moms une partie de la boue desolidarisee.
[000111] Par exemple, la methode comprend en outre une etape d'aeration
du fond d'un reservoir dudit bioreacteur.
[000112] Par exemple, l'aeration a lieu avant l'injection de fluide.
[000113] Par exemple, l'aeration a lieu avant l'injection de fluide et
pendant
l'injection de fluide.
[000114] Par exemple, l'aeration a lieu avant l'injection de fluide,
pendant
l'injection de fluide et pendant le soutirage.
[000115] Par exemple, l'aeration a lieu pendant l'injection de fluide
et
pendant le soutirage.
[000116] Par exemple, l'aeration a lieu pendant le soutirage.
[000117] La presente demande inclut egalement une methode de
desolidarisation de boue accumulee a la surface, dans et/ou autour d'un
garnissage d'un bioreacteur pour le traitement des eaux usees. Cette methode,
egalement decrite a la Fig. 14, comprend : injecter au moms un jet d'un fluide
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Date Recue/Date Received 2021-10-20
avec une puissance suffisante pour desolidariser au moms une partie de la
boue accumulee; et deplacer et/ou reorienter le jet afin de desolidariser au
moms une autre partie de la boue accumulee.
[000118] La presente demande inclut en outre des methodes de nettoyage
d'un bioreacteur et/ou d'un garnissage de celui-ci comprenant une
desolidarisation et un soutirage de boue. La desolidarisation de boue est
effectuee afin d'enlever la boue accumulee a la surface, dans et/ou autour
d'un
garnissage dispose dans un bioreacteur pour le traitement des eaux usees. De
telles methodes sont decrites aux Figs. 9, 10, 11, 12 et 13. Des methodes
specifiques de desolidarisation de la boue sont illustrees aux schemes des
Figs. 14 et 15. Se referent plus particulierement a la Fig. 15, la methode
comprend : selectionner une premiere zone a desolidariser dans le bioreacteur,
la premiere zone comprenant une accumulation de boue; injecter dans la
premiere zone un fluide avec une puissance suffisante pour desolidariser au
moms une partie de la boue accumulee; selectionner une seconde zone a
desolidariser dans le bioreacteur, la seconde zone comprenant une
accumulation de boue; et injecter dans la seconde zone le fluide avec une
puissance suffisante pour desolidariser au moms une partie de la boue
accumulee. La Fig. 16 montre le schema d'une methode de soutirage de boue.
[000119] La presente demande inclut en outre une methode de soutirage
de boue accumulee a la surface, dans et/ou autour d'un garnissage d'un
bioreacteur pour le traitement des eaux usees. La methode comprend : injecter
un fluide dans le bioreacteur a une puissance suffisante pour desolidariser au
moms une partie de la boue accumulee; et soutirer selectivement dudit
bioreacteur la boue desolidarisee par rapport audit garnissage.
[000120] Par exemple, la methode comprend selectionner une pluralite de
zones a desolidariser, cheque zone parmi la pluralite de zones comprenant une
accumulation de boue.
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Date Recue/Date Received 2021-10-20
[000121] Par exemple, la selection est effectuee par un utilisateur, un
ordinateur ou un appareil muni d'intelligence artificielle.
[000122] Par exemple, la buse est une buse motorisee ou une buse
manipulable par un bras articule ou un utilisateur.
[000123] Par exemple, la buse est deplacee et/ou orientee par un
dispositif
mecanique, un dispositif hydraulique, ou un dispositif electronique, ou par un
utilisateur.
[000124] Par exemple, la boue est desolidarisee en outre contactant la
boue avec la buse.
[000125] Par exemple, la boue est desolidarisee en outre contactant la
boue avec la buse en effectuant des mouvements de va et vient avec la buse.
[000126] Par exemple, la buse est deplacee et/ou orientee entre la
premiere zone et la seconde zone.
[000127] Par exemple, la buse est deplacee et/ou orientee de maniere
simultanee a l'injection dans la premiere zone et/ou la seconde zone.
[000128] Par exemple, suite a l'injection de ladite au moms partie de
la
boue accumulee ou suite a l'injection dans la premiere zone, la buse est
deplacee et/ou orientee et ensuite injecte ladite au moms une autre partie de
la
boue accumulee ou la seconde zone.
[000129] Par exemple, la buse est deplacee et/ou orientee par un
utilisateur ou un dispositif mecanique sur une pluralite de zones a
desolidariser.
[000130] Par exemple, la buse est deplacee et/ou orientee de fawn a
contacter de la boue accumulee a la surface, dans et/ou autour dudit
gamissage dispose dans le bioreacteur.
[000131] Par exemple, la methode comprend en outre une &tape de
soutirer dudit bioreacteur la boue desolidarisee.
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Date Recue/Date Received 2021-10-20
[000132] Par exemple, le fluide est injecte a l'interieur du
bioreacteur afin
de desolidariser la boue dudit gamissage tout en maintenant la boue dans le
reacteur, puis la boue est soutiree dudit reacteur
[000133] Par exemple, la methode comprend en outre une etape d'aeration
du fond d'un reservoir dudit bioreacteur.
[000134] Par exemple, l'aeration a lieu avant l'injection de fluide.
[000135] Par exemple, l'aeration a lieu avant l'injection de fluide et
pendant
l'injection de fluide.
[000136] Par exemple, l'aeration a lieu avant l'injection de fluide,
pendant
l'injection de fluide et pendant le soutirage.
[000137] Par exemple, l'aeration a lieu pendant l'injection de fluide
et
pendant le soutirage.
[000138] Par exemple, l'aeration a lieu pendant le soutirage.
[000139] Par exemple, la buse est deplacee et/ou orientee vers une ou
plusieurs zones comprenant de la boue qui y est accumulee.
[000140] Par exemple, la buse est deplacee et/ou orientee vers une ou
plusieurs zones comprenant de la boue qui y est accumulee de maniere
simultanee a l'injection.
[000141] Par exemple, la buse est deplacee et/ou orientee de fagon a
contacter de la boue accumulee a la surface, dans et/ou autour du garnissage
dispose dans le bioreacteur.
[000142] Par exemple, l'extremite anterieure de la buse est connectee a
un equipement d'injection de fluide.
[000143] Par exemple, l'extremite anterieure de la buse est connectee a
un compresseur ou une soufflante.
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Date Recue/Date Received 2021-10-20
[000144] Par exemple, la buse est deplacee et/ou orientee de fawn a
contacter de la boue accumulee a la surface, dans et/ou autour du garnissage
dispose dans le bioreacteur.
[000145] Par exemple, l'extremite anterieure de la buse est connectee a
un equipement d'injection de fluide.
[000146] Par exemple, requipement d'injection de fluide est un
compresseur, une soufflante ou une pompe.
[000147] Par exemple, l'injection de fluide et le soutirage de boue ont
lieu
de maniere simultanee.
[000148] Par exemple, le soutirage est effectue par le biais d'une
crepine.
[000149] Par exemple, la crepine comprend un ou plusieurs orifices.
[000150] Par exemple, la crepine comprend 5 a 100 orifices.
[000151] Par exemple, la crepine comprend 10 a 75 orifices.
[000152] Par exemple, la crepine comprend 5 a 50 orifices.
[000153] Par exemple, la crepine comprend 50 a 100 orifices.
[000154] Par exemple, l'orifice ou lesdits orifices a/ont un diametre
equivalent d'environ 2 mm a environ 100 mm.
[000155] Par exemple, l'orifice ou lesdits orifices a/ont un diametre
equivalent d'environ 7 mm a environ 75 mm.
[000156] Par exemple, l'orifice ou lesdits orifices a/ont un diametre
equivalent d'environ 10 mm a environ 60 mm.
[000157] Par exemple, l'orifice ou lesdits orifices a/ont un diametre
equivalent d'environ 12 mm a environ 40 mm.
[000158] Par exemple, la crepine a une forme biseautee.
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Date Recue/Date Received 2021-10-20
[000159] Par exemple, la crepine est connectee a un mecanisme
d'aspiration.
[000160] Par exemple, la crepine est connectee a un mecanisme
d'aspiration via un conduit d'aspiration.
[000161] Par exemple, le mecanisme d'aspiration est une pompe ou un
camion hydrocureur.
[000162] Par exemple, le soutirage a lieu a un debit de soutirage
d'environ
300 L/min a 1500 L/min.
[000163] Par exemple, le soutirage a lieu a un debit de soutirage
d'environ
400 L/min a 1400 L/min.
[000164] Par exemple, le soutirage a lieu a un debit de soutirage
d'environ
475 L/min et 1215 L/min.
[000165] Par exemple, le soutirage a lieu a une vitesse d'aspiration
d'environ 8 L/sec a environ 20 L/sec.
[000166] Par exemple, le soutirage a lieu a une vitesse d'aspiration
aux
orifices d'environ 1,2 m/sec a 2,5 m/sec.
[000167] Par exemple, le garnissage est de type non-mobile.
[000168] Par exemple, le garnissage est de type flexible non-mobile.
[000169] Par exemple, flexible non-mobile est un garnissage filamenteux
groupe ou enchevetre.
[000170] Des kits et unites pour soutirage de boue accumulee a la
surface,
dans et/ou autour d'un garnissage d'un bioreacteur pour le traitement des eaux
usees, et/ou accumulee dans le bioreacteur, ainsi que leur utilisation, sont
egalement inclus dans la presente demande.
[000171] Par exemple, le kit ou l'unite comprend en outre un dispositif
pour
aerer le fond d'un reservoir dudit bioreacteur. Le kit et l'unite comprennent
entre
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Date Recue/Date Received 2021-10-20
autres une buse telle que decrite dans la presente demande, ainsi qu'une
crepine de soutirage telle que decrite dans la presente demande.
[000172] Par exemple, requipement d'injection de fluide est un
compresseur, une soufflante ou une pompe.
[000173] Referant maintenant aux Fig. 1A, 1B et 1C, la buse d'injection
10
peut etre connectee a sa portion anterieure 11 a un dispositif mecanique
poussant de l'air vers sa portion posterieure 13. Ce dispositif mecanique peut
etre un compresseur ou une soufflante ou une pompe. La portion posterieure
13 comprend un orifice 14. Par exemple, la portion posterieure 13 peut
comprendre un ou plusieurs orifices dont le diametre equivalent de chaque
orifice est compris par exemple entre 1 et 127 mm. Ces orifices permettent a
l'air d'être expulse de la buse 10 vers le bioreacteur. L'utilisation de
plusieurs
orifices permet de fractionner le debit d'air et ainsi d'elargir le champ
d'application de l'air injecte. Referant maintenant aux Fig. 2A, 2B et 2C, la
buse
d'injection 20 comprend une portion anterieure 21 dont l'extremite 22 peut
etre
connectee a un dispositif mecanique. L'extremite 24 de la portion posterieure
23 est munie d'un bouchon 25. Le bouchon 25 peut comprendre un ou plusieurs
orifices 26 dont le diametre equivalent de chaque orifice est compris entre 1
et
127 mm et dont l'orientation peut etre longitudinale, laterale, diagonale ou
tout
agencement de ces orientations permettant d'optimiser l'action de l'air ejecte
de la buse. Par exemple, le bouchon 25 peut etre plat, en forme de dOme ou
de forme conique ou biseautee afin de faciliter la penetration de la buse
d'injection dans la masse de garnissage flexible. Le diametre equivalent de la
buse d'injection est, par exemple, inferieur a 127 mm afin de faciliter sa
manipulation par l'operateur et sa penetration dans la masse de garnissage
flexible.
[000174] Les Fig. 3A, 3B et 3C illustrent une buse 30 qui comprend une
portion anterieure 31 dont l'extremite 32 peut etre connectee a un dispositif
mecanique poussant un fluide vers sa portion posterieure 33. L'extremite 34 de
la portion posterieure 33 est munie d'un bouchon 35. La portion posterieure 33
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Date Recue/Date Received 2021-10-20
comprend une pluralite d'orifices 36 de 6,35 mm de diametre chacun. Les Fig.
4A, 4B et 4C illustrent une buse similaire a celle aux Figs. 3A, 3B et 3C,
cependant la buse 40 comprend a la portion posterieure 43 une pluralite
d'orifices 46 de plus petit diametre, soit 2 mm.
[000175] La buse
est manceuvree par l'operateur de maniere a injecter de
l'air a un debit compris entre 300 L/min (5 L/sec) et 3000 L/min (50 L/sec),
par
exemple entre 1000 L/min (17 L/sec) et 2000 L/min (35 L/sec) dans le
garnissage. Lorsque de l'air est injecte dans de l'eau, la puissance dissipee
(P)
par les bulles d'air en ascension dans le liquide peut etre estimee par
requation
P = paValn(pc/pa), 00 pa correspond a la pression atmospherique, Va au volume
d'air a pression atmospherique et pc a la pression au point d'injection (tel
que
decrit dans Metcalf & Eddy Inc., Tchobanoglous, G., Burton, F. L.,
Tsuchihashi,
R., & Stensel, H. D. (2013). Wastewater engineering: Treatment and resource
recovery (5th ed.). McGraw-Hill Professional). Dans le spectre de hauteurs
effectives de liquide typiquement observe dans les bioreacteurs a garnissage
flexible non-mobile, par exemple inferieure a 2 m, on trouve pour ces debits
d'air injecte entre la surface de l'eau et le fond du bioreacteur, une
puissance
dissipee variant entre 0,5 W et 900 W. Une puissance dissipee de 0,5 W
correspond a une injection d'air a 1 cm sous la surface du liquide, a un debit
de
300 L/min. Une puissance dissipee de 900 Watts correspond a une injection
d'air a un debit de 3000 L/min a 2 metres de profondeur d'eau. On visera de
preference un debit d'air generant une puissance dissipee entre 3 et 200 W,
afin d'assurer l'efficacite de l'operation tout en limitant les risques pour
la sante
humaine. La portion posterieure de la buse est deplacee et/ou poussee a
travers le garnissage afin d'atteindre les masses de boue solidaire, qu'elle
soit
en surface des eaux, au fond du reservoir, dans ses recoins ou a une hauteur
intermediaire. L'ensemble du volume de bioreacteur peut etre couvert par cette
operation, mais par exemple une emphase pourra etre appliquee aux regions
00 la boue est plus cohesive et solidaire. SeIon la cohesion et le niveau de
solidarite des masses de boue, l'operateur peut laisser les bulles d'air
sortant
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Date Recue/Date Received 2021-10-20
de la portion posterieure de la buse agir pendant quelques secondes (par
exemple 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 ou 110 secondes) pour
desolidariser la boue d'une zone specifique et/ou effectuer des mouvements
de ve et vient avec la buse afin d'aider a la desolidarisation de la boue et
augmenter le champ d'influence des bulles d'air. Cette operation peut se
prolonger quelques minutes (par exemple, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10 minutes)
par champ d'application, lorsque la masse de boue est importante et tres
cohesive. L'ensemble de cette operation peut se prolonger de 1 a 30 minutes.
[000176] Referent maintenant aux Fig. 5 a 8, differents modes de
realisation d'une crepine sont decrits. Referent aux Fig. 5A, 5B, 50 et 5D, la
crepine de soutirage 50 est connectee a une conduite d'aspiration 51, elle-
meme connectee a un dispositif mecanique d'aspiration permettant de sortir la
boue desolidarisee du bioreacteur. Ce dispositif mecanique d'aspiration peut
etre une pompe, ou par exemple un camion hydrocureur permettant de faciliter
la gestion subsequente de la boue extraite. La portion posterieure 52 de la
crepine peut etre composee d'un bout biseaute 53 facilitant son insertion dans
le garnissage flexible. Le bout biseaute peut comprendre un ou plusieurs
orifices 54 dont le diametre equivalent est par exemple superieur a 2 mm, afin
de permettre le passage des particules de boue, et par exemple egal ou
inferieur a 100 mm afin d'eviter l'emportement du garnissage flexible par le
dispositif d'aspiration. Les crepines des Fig. 6, 7 et 8 sont similaires a
celle de
la Fig. 5, a l'exception du nombre d'orifices et de leur diametre.
[000177] La crepine des Fig. 5A, 5B, 5C et 5D comprend 72 orifices de
12,5 mm de diametre chacun, la crepine des Fig. 6A, 6B, 6C et 6D comprend
12 orifices de 39 mm de diametre chacun, la crepine des Fig. 7A, 7B, 7C et 7D
comprend 27 orifices de 24 mm de diametre chacun et la crepine des Fig. 8A,
8B, 8C et 8D comprend 3 orifices de 84 mm de diametre chacun.
[000178] Par exemple, la crepine de soutirage est inseree dans le
garnissage en utilisant l'extremite biseautee pour faciliter son passage a
travers
la masse de materiel. Une fois la crepine inseree, la partie perforee de celle-
ci
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peut etre orientee dans toutes les directions, mais sera par exemple dirigee
vers le bas afin d'optimiser le volume de liquide extrait du bioreacteur. Sans
etre limitee a celle-ci, une maniere de faciliter l'insertion de la crepine
dans la
masse de garnissage flexible consiste a lui faire longer la paroi interieure
du
reservoir, entre le garnissage et la paroi. Une fois positionnee, l'aspiration
de
boue est lancee jusqu'a vidange partielle ou complete de celle-ci du
bioreacteur.
[000179] La desolidarisation de boue avec la buse peut etre realisee en
meme temps que le soutirage de boue, de maniere partielle ou complete,
simultanement ou en mode alterne. Par exemple, la desolidarisation sera
completement realisee avant de commencer le soutirage de boue afin
d'optimiser la quantite de boue qui sera extraite lors de l'operation. Par
exemple, la desolidarisation de boue avec la buse s'echelonnera sur au moms
1 minute avant de debuter le soutirage de boue. Lorsque la desolidarisation de
boue est effectuee en mode alternee, la buse peut servir de crepine de
soutirage.
[000180] Afin d'aider a la desolidarisation de boue, de l'air peut etre
pousse
au fond du bioreacteur a l'aide d'un dispositif mecanique d'aeration, comme un
compresseur ou une soufflante. Une conduite ou un reseau de conduites
interconnectees, connectees au dispositif mecanique d'aeration et inserees
sous le garnissage flexible permet d'injecter de l'air et de recurer la boue
presente en surface des pieces de garnissage. Cet air permet egalement de
desolidariser la boue dans les zones Ca la boue est moms compacte. Cette
&tape peut etre realisee en meme temps que la desolidarisation avec la buse
d'injection d'air, de maniere partielle ou complete, simultanement ou en mode
alterne. De meme, cette operation peut aussi etre realisee en meme temps, de
maniere partielle ou complete, simultanement ou en mode alterne avec le
soutirage de boue. Par exemple, cette operation sera realisee en premier,
avant la desolidarisation de boue avec la buse d'injection d'air, afin de
debuter
la desolidarisation des zones Ca la boue est moms compacte, puis sera repetee
27
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en meme temps que le soutirage de boue. L'homme de l'art comprendra que
l'ajout de cette operation permet d'accroitre la zone d'influence du nettoyage
et
d'accelerer la desolidarisation de boue presente dans le garnissage flexible.
De
plus, il comprendra que cette operation realisee en meme temps que le
soutirage permet de maintenir la boue en suspension dans la phase liquide,
d'eviter sa decantation dans le reservoir et ainsi d'optimiser la quantite de
boue
extraite lors du soutirage.
[000181] SeIon un mode de realisation, la methode de nettoyage du
garnissage flexible non-mobile comprend une premiere &tape de
desolidarisation de boue permettant de detacher la boue peu solidaire et
faiblement attachee au garnissage. Cette etape est realisee en injectant de
l'air
sous le garnissage a l'aide de conduites inserees sous celui-ci, par exemple,
pendant au moms 2 minutes afin de liberer un minimum de boue du garnissage.
Par exemple, l'injection d'air durera au moms 5 minutes. Le debit d'air
appliqué
sera par exemple superieur a 5 L/seconde (L/sec). Par exemple, il peut etre
superieur a 15 L/sec.
[000182] Cette &tape est suivie ou realisee de fawn simultanee avec une
desolidarisation des masses de boue solidaire en utilisant une buse
d'injection
de fluide, par exemple de l'air, que l'operateur peut deplacer. Ce demier
pourra
ainsi mettre de l'emphase sur les zones oil la boue est plus cohesive et
solidaire. Cette buse sera connectee par sa portion anterieure a la conduite
flexible ou rigide d'un dispositif mecanique soufflant de l'air. La portion
posterieure comprend un ou plusieurs orifices dont le diametre equivalent de
cheque orifice est compris entre 1 et 127 mm. Ces orifices permettent a l'air
d'être expulse de la buse vers le bioreacteur. L'utilisation de plusieurs
orifices
permet de fractionner le debit d'air et ainsi d'elargir le champ d'application
de
l'air injecte. L'extremite posterieure peut etre munie d'un bouchon. Le
bouchon
peut comprendre un ou plusieurs orifices d'un diametre equivalent superieur a
1 mm, par exemple de 25 mm de diametre pour accroitre l'efficacite du
nettoyage du garnissage par l'ascension de plus grosses bulles d'air. Le debit
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d'air appliqué sera d'au moms 5 L/sec afin d'assurer une bonne
desolidarisation
de boue, par exemple superieur a 15 L/sec. La duree de cette operation sera
plus ou moms longue selon le niveau de cohesion de boue et sa quantite, mais
devrait typiquement prendre entre 5 et 20 minutes pour l'ensemble du
bioreacteur.
[000183] La derniere &tape consiste a soutirer la boue desolidarisee a
l'aide d'une crepine, par exemple une crepine biseautee, ayant un ou plusieurs
orifices dont le diametre equivalent est par exemple superieur a 2 mm, par
exemple composee de plusieurs orifices d'un diametre equivalent a environ 12
mm. La crepine est par exemple connectee a la conduite de succion d'un
hydrocureur. Par exemple, les orifices de la crepine seront orientes vers le
bas
afin d'optimiser le volume de liquide extrait. Cette etape peut etre realisee
de
maniere concomitante avec une injection d'air sous le gamissage a l'aide de
conduites inserees sous celui-ci. Cela permettra de conserver en suspension
la boue desolidarisee et ainsi d'en optimiser le soutirage. Le debit d'air
appliqué
sera par exemple superieur a 5 L/seconde (L/sec), ou encore superieur a 15
L/sec.
[000184] II est ainsi demontre dans la presente divulgation un
soutirage de
boue rapide et peu couteux qui permet de desolidariser de fawn selective des
zones du bioreacteur Ca la boue s'est principalement accumulee, d'optimiser
la
quantite de boue soustraite, d'empecher ou reduire l'emportement du
gamissage durant le soutirage de boue, et/ou de proteger la sante de
l'operateur en limitant les contacts avec le materiel contamine, les
gouttelettes
et les bioaerosols.
Exemple 1 : Soutirage de boue
[000185] Des essais ont ete realises afin d'evaluer la performance de
soutirage de boue selon differentes approches par rapport a un soutirage
simple. Un soutirage simple represente la methode d'extraction de boue la plus
simple durant laquelle un hydrocureur pompe la phase liquide du bioreacteur,
en inserant la conduite de succion au fond du reservoir, et ce, sans n'avoir
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prealablement ni agite volontairement ni nettoye le garnissage. La boue
extraite
a ete quantifiee en utilisant les matieres en suspension (MES) comme
parametre de reference.
[000186] Des
bioreacteurs avec garnissage flexible non-mobile, en
operation depuis plus de 7 ans, ont ete traites selon l'un des cinq scenarios
suivants. Tous les bioreacteurs etaient compartimentes en 2 sections
hydrauliquement interconnectees.
1) Desolidarisation suivie par soutirage : Tel que decrit a la Fig. 10, une
desolidarisation de la boue 100 est effectuee en utilisant la buse
d'injection d'air pendant 0,75 a 1,5 min par compartiment, munie d'un
bouchon mono-perfore d'un orifice de 25 mm de diametre d'orientation
longitudinale, telle qu'illustree aux Figs. 1A, 1B, et 1C. Le debit
d'injection d'air etait cornpris entre 17 et 35 L/sec. Le soutirage de boue
110 a ensuite ete realise a l'aide d'un hydrocureur et une crepine
biseautee multi-perforee de 72 orifices de 12,5 mm de diametre, telle
qu'illustree aux Figs. 5A, 5B, 50 et 5D.
2) Desolidarisation prolongee suivie par soutirage : Tel que decrit a la
Fig. 11, une desolidarisation prolongee de la boue 200 est effectuee en
utilisant la buse d'injection d'air pendant 4,5 a 8,75 min par
compartiment, munie d'un bouchon mono-perfore d'un orifice de 25 mm
de diametre d'orientation longitudinale, telle qu'illustree aux Figs. 1A, 1B
et 1C. Le debit d'injection d'air etait compris entre 17 et 35 L/sec. Le
soutirage de boue 210 a ensuite ete realise a l'aide d'un hydrocureur et
une crepine biseautee multi-perforee de 72 orifices de 12,5 mm de
diametre, telle qu'illustree aux Figs. 5A, 5B, 5C et 5D.
3) Aeration du fond, suivie par soutirage en presence d'aeration du
fond : Tel que decrit a la Fig. 12, de l'air est injecte 320 au fond du
bioreacteur durant 4 a 6 min, sous le garnissage, par deux conduites de
50 mm disposees sous le garnissage, a un debit de 17 L/sec. Le
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soutirage de boue 300 a ensuite ete realise a l'aide d'un hydrocureur et
une crepine biseautee multi-perforee de 72 orifices de 12,5 mm de
diametre, telle qu'illustree aux Figs. 5A, 5B, 50 et 5D. L'aeration au fond
320 a ete maintenue durant le soutirage de boue desolidarisee 310.
4) Aeration du fond, suivie par desolidarisation et ensuite soutirage:
Tel que decrit a la Fig. 12, de l'air est injecte au fond du bioreacteur 400
durant 3,25 a 4,25 min, sous le garnissage, par deux conduites de 50
mm disposees sous le gamissage, a un debit de 17 L/sec, suivie d'une
desolidarisation 410 en utilisant la buse d'injection d'air pendant 5
minutes par compartiment du bioreacteur, munie d'un bouchon de forme
conique multi-perfore de 12 orifices de 7 mm de diametre, d'orientation
laterale et diagonale, telle qu'illustree aux Figs. 2A, 2B et 20. Le debit
d'injection d'air etait compris entre 17 et 35 L/sec. Le soutirage de boue
420 a ensuite ete realise a l'aide d'un hydrocureur avec une crepine
biseautee multi-perforee de 72 orifices de 12,5 mm de diametre, telle
qu'illustree aux Figs. 5A, 5B, 5C et 5D.
5) Aeration du fond, suivie par desolidarisation et ensuite soutirage
en presence d'aeration du fond : Tel que decrit a la Fig. 13, de l'air est
injecte 500 au fond du bioreacteur durant 4 a 6 min, sous le gamissage,
par deux conduites de 50 mm disposees sous le gamissage, a un debit
de 17 L/sec, suivie d'une desolidarisation 510 en utilisant la buse
d'injection d'air pendant 5 minutes par compartiment du bioreacteur,
munie d'un bouchon de forme conique multi-perfore de 12 orifices de 7
mm de diametre, d'orientation laterale et diagonale, telle qu'illustree aux
Figs. 2A, 2B et 2C. Le debit d'injection d'air etait compris entre 17 et 35
L/sec. Le soutirage de boue 520 a ensuite ete realise a l'aide d'un
hydrocureur avec une crepine biseautee multi-perforee de 72 orifices de
12,5 mm de diametre, telle qu'illustree aux Figs. 5A, 5B, 5C et 5D.
L'aeration au fond 530 a ete maintenue durant le soutirage de boue
desolidarisee 520.
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[000187] Les resultats de performance pour la quantite de boue extraite
d'un bioreacteur a film fixe utilisant un gamissage flexible non mobile sont
decrits au Tableau 1.
Tableau 1.
Gain relatif par
Scenario teste rapport a un
soutirage simple
1) Desolidarisation suivie par soutirage 77%
2) Desolidarisation prolongee suivie par soutirage 81%
3) Aeration du fond, suivie par soutirage en
34%
presence d'aeration du fond
4) Aeration du fond, suivie par desolidarisation et
45%
ensuite soutirage
5) Aeration du fond, suivie par desolidarisation et
ensuite soutirage en presence d'aeration du 228%
fond
[000188] La gamme de valeurs de puissances dissipees par l'air injectee
dans les bioreacteurs, sous les differentes conditions testees, est decrite au
Tableau 2. Elles ont vane entre 3 et 200 W, tel que montre au tableau 2.
Tableau 2.
Hauteur Pression Puissance
Debit d'air
d'injection d'injection dissipee
(L/min) (L/sec) (m) (kPa) (W)
1000 17 1,27 114 196
2000 33 0,01 101 3.3
Exemple 2 : Crepines de soutirage
[000189] Sept declinaisons de crepine de soutirage ont ete testees afin
d'evaluer leur aptitude a eviter l'emportement du garnissage flexible vers la
conduite de l'hydrocureur lors du soutirage. Ces declinaisons ont porte sur le
nombre d'orifices et leur diametre, avec un spectre de diametres allant de 7
mm a 84 mm et un spectre de quantite allant de 3 a 147 orifices. Plus
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particulierement, la crepine des Fig. 5A, 5B, 5C et 5D comprend 72 orifices de
12,5 mm de diametre chacun, la crepine des Fig. 6A, 6B, 6C et 6D comprend
12 orifices de 39 mm de diametre chacun, la crepine des Fig. 7A, 7B, 7C et 7D
comprend 27 orifices de 24 mm de diametre chacun et la crepine des Fig. 8A,
8B, 8C et 8D comprend 3 orifices de 84 mm de diametre chacun. Par ailleurs,
les trois autres crepines suivantes ont ete evaluees : une crepine comprenant
147 orifices de 7,3 mm de diametre chacun, une crepine comprenant 108
orifices de 9,4 mm de diametre chacun et une crepine comprenant 48 orifices
de 16,9 mm de diametre chacun,
[000190] Sous toutes les conditions d'essais realises, a des debits de
soutirage entre 475 et 1215 L/min correspondent a des vitesses d'aspiration
aux orifices entre 1,2 et 2,5 m/sec, aucun emportement du gamissage flexible
n'a pu etre observe.
[000191] La description doit etre interpretee comme une illustration de
la
presente technologie, mais ne doit pas etre consideree comme limitant les
revendications. Les revendications ne doivent pas etre limitees dans leur
portee
par les exemples, mais doivent recevoir !Interpretation la plus large qui soit
conforme a la description dans son ensemble.
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