CA1039418A - Traitement biologique contre-courant des liquides - Google Patents
Traitement biologique contre-courant des liquidesInfo
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Abstract
Dans cette installation, l'oxygène est amené à circuler dans les enceintes qu'elle comporte, à contre-courant de la liqueur et des boues recyclées, l'oxygène étant introduit dans l'enceinte aval et là mise à l'atmosphère dans l'enceinte amont, de façon à réaliser une alimentation régulière et continue en oxygène de l'installation. L'enceinte aval est aménagée en une décantation par tielle des boues, préalable à celle opérée dans le décanteur.
Description
1039418 La présente invention est relative à une installation pour le traitement biologique de suspensions liquides contenant des matières oxydables, applicable en particulier à l'épuration biologique des eaux résiduai res, au traitement biologique d'eaux de fabrication industrielle ou au traitement de liqueurs de fermentation .
Les procédés de traitement biologique ont pendant longtemps utili6é l'air comme source d'oxygène . Il est maintenant bien connu, pour l'épu-ration des eaux résiduaires par le procédé des boues activées par exemple, d'utiliser comme agent d'oxydation un gaz porteur d'oxygène à une pression partielle supérieure à celle de l'air atmosphérique, dit air enrichi en oxygène, ou de l'oxygène pur, ce qui permet, par augmentation de la pression partielle en oxyg~ne du gaz injecté, d'atteindre des capacités d'oxygénation très élevées, pouvant dépasser aisément 500 g/h d'oxygène par m3 de cuve, et tout en uti-lisant des d~bits de gaz r~duits . Souvent, pour r~duire au maximum les pertes de ce gaz riche en oxygène et avoir le meilleur rendement possible de diffusion, la ma~se liquide qui est à enrichir en oxygène est placée dans une enceinte fermée, couverte .
. De ce fait, il est alors possible, dans le procédé d'épuration par boues activées, de maintenir dan~ le réacteur b;ologique une forte concen-tration en microorganismes; il est possible de mettre l'eau à épurer, le substrat à oxyder, en contact avec des boues activées très concentrées dont la demande en oxygène est tras supérieure à celle des boues activées dévelop-pées dans une installation d'épuration utilisant l'air atmo~phérique seul . La dégradation de la matière organique est donc plus rapide et le~ temps de contact nécessaires plus courts .
L'obtention de cet avantage décisif se heurte;pourtant, jusqu'a ce jour, ~ deux obstacles technologiques qui réduisent considérablement l'in-téret pratique et économique de l'emploi de l'oxygène pur en particulier dans les stations d'épuration biologique d'eaux résiduaires: .~
- 1 - ~, ~,.
10394~8 Un obstacle reside dans la separation du floc biologique.
Après sa mise en contact avec la masse bacterienne oxygenée, l'eau, alors épurée, doit être d~barrass~e du floc biologique. Cette séparation se realise normalement par décantation. Or, la décantation d'une liqueur plus concentrée demande plus de temps et des vitesses ascensionnelles plus réduites, de sorte que la réductlon en volume du réacteur biologique que permet l'utilisa-tion d'oxygène, peut être compensée au moins en partie, par le surdimensionnement du décanteur. Certes, l'utilisation d'un gaz enrichi en oxygene apporte une certaine am~lioration de la structure physique de la boue (décantabilité) par rapport à
l'utilisation de l'air atmosphérique, mais ce gain est le plus souvent insuffisant.
Le remplacement de la d~cantation par la flottation comble, dans de nombreux cas, ce handicap mais cette technique n'est pas toujours utilisable et elle est coûteuse en énergie.
L'autre obstacle concerne la r~gulation de l'apport d'oxygane - ou d'air enrichi en oxygène - a l'installation.
Les Figures 1 et 2 des dessins annexés illustrent schématiquement, dans sa conception classique, une telle installa-tion et qui est constituée par une pluralité d'enceintes d'oxygé-nation, telles que cuves couvertes Cl, C2 .. Cn, dispos~es en série.
Les Figures 3 a 6 des dessins annexés représentent en coupe schématique différents modes possibles de réalisation de l'installation selon l'invention. Il est bien précisé qu'il 'agit uniquement d'exemples et que toutes autres proportions, formes et dispositions pourraient être adoptées sans sortir du cadre de l'invention.
Suivant les Figures 1 et 2, le liquide a traiter est amené a la cuve amont Cl par une canalisation 1, et l'oxygane par une canalisation 2 pourvue d'une vanne automatiaue d'admission 3 actionn~e par une prise de pression (non repr~sentée) prévue ~A - 2 -1~)394~8 dans la nappe gazeuse de Cl de telle sorte que 3 s'ouvre quand la pression en Cl descend au-dessous d'une valeur miminale predéterminée. Les cuves cl, C2, Cn communiquent entre elles par des ouvertures prévues dans leur cloisonnement s~parateur et sont dot~es de dispositif d'aération 4 de la liqueur. Dans la cuve aval Cn débouche, au-dessus du niveau atteint par la liqueur, une canalisation 5 sur le trajet de laquelle est prévue une vanne automatique 6 se fermant lorsque la teneur en oxygène de la phase gazeuse de l'enceinte aval Cn tombe au-dessous d'une valeur limite pr~déterminée.
Le liquide traité est ~vacué de l'enceinte aval Cn par une canalisation 7 dans un décanteur 8. Les boues d~cantées sont recyclées dans la cuve amont Cl,par une canalisation 9 branchée -dans l'exemple - sur celle d'amenée du liquide à traiter.
L'installation représentée a la Fig. 2 ne diffare de celle qui vient d'être d~crite qu'en ce qui concerne l'amenée d'eau ~ épurer, qui est opérée au moyen d'une canalisation la débouchant dansff la cuve intermédiaire C2, voisine de la cuve Cl.
Dans ces installations connues, le courant d'oxygène va donc de la cuve amont vers la cuve aval, dans le même sens que le liquide a épurer et les boues recyclées en vue de leur réactivation.
Cette dispofsition présente un inconvénient: la demande en oxygène, donc la consommation d'oxygene allant en d~fcroissant de la cellule amont vers la cellule aval, lorsque la pression partielle d'oxygène atteint, dans la phase gazeuse , ", de la cellule aval Cn la valeur minimale d'alerte et que la vanne 6 de purge à l'atmosphere s'ouvre, les pressions partielles ~ , d'oxygane dans les phases gazeuses des enceintes Cl ... C2 sont, elles, aussi, faibles et demandent a être renouv,elees. L'introduc-tion d'oxygène par la vanne 3 s'effectue donc par a-coups et manque de continuite~
La présente invention pallie ces deux inconv~nients.
_ 3 -1~)39418 Elle permet, d'une part, de réaliser une alimentation plus réguliere en oxygène des différentes enceintes de l'installa-tion, ce qui entraîne une continuité plus grande des teneurs en oxygene dans la liqueur se trouvant dans les différentes enceintes, avec, comme conséquence, un fonctionnement plus régulier de l'installation, une consommation d'oxygene plus réduite et en définitive, un bilan énergétique amélioré.
~ 3a ~
?r . , .,.,~ :
Elle permet, d'autre part, de réduire les dimensions du décanteur que comporte nécessairement l'installation, tout en maintenant des concentrations élevées de boues activées dans les différentes enceintes de l'installation .
Conformément à l'invention, et suivant une de ses carac-téristique~ principales, l'oxygène, ou l'air enrichi d'oxy&ç,ène, est amené
à circuler dans l'enceinte d'oxygènation, à contre-courant de la liqueur et des boues recyclées, l'oxygane étant introduit dans l'enceinte aval et la mise à l'atmosphère s'effectuant dans l'enceinte amont, ce qui permet d'asservir la mise à l'atmosphère de l'installation à la teneur en oxygane présentée par la phase gazeuse de l'enceinte amont o~ la demande en oxygène et donc la con~ommation de ce gaz ~ont les plus importantes .
L'afflux d'oxygène ou d'air enrichi en oxygène, provenant de l'enceinte aval o~ la demande et la consommation sont moins importantes, provoque une augmentation immédiate et continue de la teneur en oxygène de :
la phase ga~euqe de l'enceinte amont, La disposition suivant l'invention permet ain~i de réaliser une réponse rapide à toute demande en oxygène, ainsi qu'une alimentation réguli~re et continue, en oxygène, de l'installation, Egalement conformément â l'invention et suivant une de ses caractéristiques importante~ J la suspension liquide à épurer est amenée à
: .
subir une décaI~tation partielle, préalable à celle qui est parachevée dans le d6canteur, lesboues biologiques concentrées obtenues lors de cette prédécan-tation 6tant ramenées, avantageusement en même temps que celles provenant du décanteur, en tête de l'installation, en we de leur recyclage dans le processus de traitement de la suspension liquide à épurer, . .
Cette caractéristique de l'invention présente un double avan-tage: .
., .' ~ ' .. -: .
1~39~8 D I une part, elle permet de réduire les dimensions du décanteur; d'autre part, elle accentue encore la rapidité de reponse du systeme, decrit precedemment.
Dans la forme de réalisation repr~sentée ~ la Fig. 3 qui est en une coupe schematique, l'installation est ~onstituée par une cuve couverte 10, qu' un cloisonnement interne 11 divise en deux enceintes: une enceinte amont 12 de réactivation des boues et une enceinte aval 13 de contact, l'amont et l'aval étant définis par rap~ort au sens de circulation dans la cuve de la suspension liquide a traiter.
L'oxygene, ou l'air enrichi en oxy~ene, est amene dans l'enceinte aval 13 par une canalisation 14 debouchant au dessus du niveau, représenté schématiquement en 15 atteint par la suspension liquide dans la cuve. La suspension liquide est introduite également dans l'enceinte aval, ~ar une canalisation 16.
La nappe gazeuse située au-dessus du plan d'eau est aspir~e par une pompe 17 et envoy~e dans un di~fuseur 18 prévu au voisinage du fond de l'enceinte 13, dans la zonc 13a de cette enceinte, sur le r81e de laquelle on reviendra plus loin.
l'enceinte 12 est, de son côté, munie d'un dispositif de brassage et d'introduction aspirant la nappe gazeuse et assurant sa diffusion dans la suspension a traiter. Ce dispositif peut consister en une turbine à axe vertical représent~e schématique-ment en 19. On peut également faire appel, à des di~fuseurs immerg~s aliment~s a partir de compresseurs, soufflantes, ventilateurs ou l'équivalent.
Le cloisonnement interne 11 de la cuve 10 est interrompu au droit d'ouvertures 70, 21 pour permettre l'établissement d'une circulation entre les enceintes 12 et 13 de la nappe gazeuse (ouverture 20 et fleche f2)et de la liqueur louverture 21 et flèche fl) contenant les boues activées. Conformément à l'invention la cuve 10 communique avec l'atmosphere par l'enceinte amont 12, grâce a une canalisation 12 sur laquelle est prevue une vanne 23 A
, . . ... , ... ~ ., . " . ., . , . , ,, ", . . .
~394~8 reliée à une prise de pression (non représentée) située dans la nappe gazeuse de l'enceinte 12.
La cuve 10 est reliée, par son enceinte 13, au moyen d'une canalisation 24 à un décanteur 25, duquel les boues 26 sont renvoyées par une canalisation 27 et une pompe 27a à
l'enceinte 12.
Par ailleurs, et conform~ment a l'invention, l'enceinte 13 présente deux zones: l'une 13a de contact et de brassage de la nappe gazeuse avec la suspension à traiter et dans laquelle est plac~ le diffuseur 18, l'autre 13b de décantation prealable pour les boues biologiques, grace à la présence d'un concentrateur 28, dans lequel sédimente une importante partie des boues biologiques d'o~ elle est refoulée par la pompe 33 et la canalisation 34 dans la canalisation 27.
Les Fig. 4 et 5 représentent deux autres modes de r~alisation de l'enceinte 13. Dans la forme de r~alisation de la Fig. 4, une série de concentrateurs 29 ou tremies est aménagée sur un des côtés de l'enceinte 13. Dans l'autre partie de l'enceinte, des rampes de diffusion 30, placées sur le radier, sont aliment~es en gaz surpress~ par l'intermédiaire d'un sur-presseur 31 recyclant lui-meme le mélange gazeux surmontant le niveau du liquide. Cette injection de gaz assure le brassage et la mise en suspension des boues qui vont naturellement se déposer dans les trémies, zone calme propice à la décantation et a la concentration des particules en suspension.
Dans la forme de réalisation de la Fig. 5. l'agencement des parois 29a des concentrateurs et des diffuseurs 30 permet de réaliser cette concentration dans un compartiment de section verticale décroissant du haut vers le bas et comportant a sa base une fente 32 continue de faible ~)394~8 ouverture . Un faible débit naturel de recyclage à travers cette fente, permet aux boues concentrées d'être éventuellement reprises dans le rouleau de bras-sage induit par l'effet de pompage des diffuseurs 30.
Il est ainsi possible de réduire, de 30 à 50% la concentra-- tion en matières en suspension de la liqueur entrant dans 13 avant qu'elle ne soit dirigée vers le décanteur .
Les boues prédécantées dans l'enceinte 13 sont refoulées, par une pompe 33 et une canalisation 34, dans la canalisation 27 ramenant les boues décantées, dans le décanteur 28, dans l'enceinte 12 où le courant total de boue est réactivé, pour passer ensuite par l'orifice 21 dans l'encein-te aYal 13 ( sens de la flèche fl ) .
Au sein de la phase gazeuse ragnant dans la cuve, au dessus de son plan d'eau, s'établit, grace ~ la mise à l'atmosphère de l'enceinte amont un courant qui va de l'enceinte aval 13, vers l'enceinte amont 12, ( sens de la fl%~che fz ) donc à contre-courant du sens de progre~sion des boues dar~3 la cuve de traitement, Dana l'enceinte amont 12, étant donn~ la concentration élevée des boue~ présentes dans cette enceinte, la demande en oxygane est la plUB forte, à l'inver~e de ce qui se pas8e dans l'enceinte aval fortement oxygénée et dans laquelle la demande en oxygène est moins forte, du fait de la réactivation préalable, dans l'enceinte amont, des boues biologiques et du traitement déjà initié, dan~ cette enceinte, de la suspension, Or, comme on l'a décrit précédemment, l'enceinte 12 amont est mise à l'atmosphère par le biais d'une vanne 23 qui se ferme dès que la teneur en oxygène de la phase gazeu~e de cette enceinte tombe au de8sous d'une valeur déterminée . Cependant, un afflux d'oxygène provenant de l'enceinte aval provoquera une réouverture rapide de la vanne . Grâce aux dispo~itions suivant l'invention, on réalise par rapport aux dispositions connues rappelées plus haut, une régulation beaucoup plus sensible et une va~iation beaucoup plus faible du débit d'oxyg~ene amené à l'installation, ... ... .. .. .. ... . . .. . . . .......
1~)39418 Dans le cas où elle se produirait, une déficience momentanée en oxygene dans l'enceinte 12 ne se traduirait que par une plus haute reactivation de la boue, sans cons~quence grave sur la qualite du liquide traite.
La Fig. 6 repr~sente une forme de réalisation d'une installation suivant l'invention dans laquelle la cuve 10 comporte:
une enceinte amont 35 de reactivation, mise à l'atmosph~re par une canalisation 36 munie d'une vanne 37 reli~e à une prise de pression prévue dans la phase gazeuse de l'enceinte 35, laquelle est munie de dispositifs de brassage 19 analogues à ceux équipant l'enceinte amont 12 de la forme de réalisation repr~sent~e à la Fig. 3; une enceinte aval 38 de contact comportant des comparti-ments successifs 38a, 38b, 38c. Dans les compartiments 38a et 38b débouchent les canalisations 40 et 41 d'amenée de la suspension à traiter. Le compartiment 38a reçoit l'oxygane, ou l'air enrichi en oxygane, par une canalisation 42. Ces deux compartiments sont munis également de dispositifs de brassage 19.
Le compartiment 38c de l'enceinte aval est aménagé en deux zones, l'une de brassage, l'autre de d8cantation pr~alable des boues, ~0 grâce au concentrateur 43. Ce compartiment 38c est doté d'un diffuseur 18, alimenté par un surpresseur 17 en gaz pr~levé
sur la phase gazeuse ragnant dans l'enceinte.
Les différents compartiments de l'enceinte aval 38 de contact communiquent entre eux, par leur phase li~uide grâce ~ des cloisons siphoides 44, 45, 46. Au niveau de la phase gazeuse les compartiments 38a, 38b et 38c communiquent entre eux par des orifices 45a et 46a pratiaués à la partie supérieure ;
des cloisons 45 et 46. La phase gazeuse du compartiment 38c de l'enceinte 38 est reliée par une canalisation extérieure 47, à l'enceinte amont 35.
Les boues prédécantées dans le compartiment 38c de l'enceint-e aval 38 sont recyclées par la canalisation 49, menant à l'enceinte amont, en même temps que celles provenant du décanteur 26a, relié ~ l'enceinte aval par la canalisation 48.
~3~418 Le fonctionnement d'une telle installation est le même que celui qui a été décrit en référence à la Fig. 3, aussi bien en ce qui concerne la prédécantation des boues que la régulation de l'oxygène ou l'air enrichi en ox.ygène, l'introduction de ce gaz s'effectuant dans l'enceinte aval de contact la mise à l'atmosphère s'ef~ectuant dans l'enceinte amont de réactivation .
Une telle installation permet de répartir la charge polluante donc d'uniformiser le travail de la flore bactérienne et d'éviter le suréquipe-ment de l'enceinte amont en appareils de brassage et de dissolution .
Un exemple typique de répartition des concentrations à
travers le système est le suivant:
Enceinte Enceinte intermédiaire Enceinte aval Sortie vers le amont décanteur 12 g/l 8 g/l 6 g/l 4 g/l Un gain de 30 % à 50 % sur la concentration de la liqueur d'alimentation du décanteur entraîne une réduction du mame ardre de grandeur sur la surface et le volume de cet ouvrage .
Bien entendu, le nombre de compartiments de l'enceinte aval de contact peut ~etre quelconque ou déterminé en ~onction des be~oins pour chaque cas particulier .
D'ailleurs, 1 'invention peut être réalisée suivant de zo nombreuses autres variantes, sans pour autant s'écarter de son principe.
9 _ _
Les procédés de traitement biologique ont pendant longtemps utili6é l'air comme source d'oxygène . Il est maintenant bien connu, pour l'épu-ration des eaux résiduaires par le procédé des boues activées par exemple, d'utiliser comme agent d'oxydation un gaz porteur d'oxygène à une pression partielle supérieure à celle de l'air atmosphérique, dit air enrichi en oxygène, ou de l'oxygène pur, ce qui permet, par augmentation de la pression partielle en oxyg~ne du gaz injecté, d'atteindre des capacités d'oxygénation très élevées, pouvant dépasser aisément 500 g/h d'oxygène par m3 de cuve, et tout en uti-lisant des d~bits de gaz r~duits . Souvent, pour r~duire au maximum les pertes de ce gaz riche en oxygène et avoir le meilleur rendement possible de diffusion, la ma~se liquide qui est à enrichir en oxygène est placée dans une enceinte fermée, couverte .
. De ce fait, il est alors possible, dans le procédé d'épuration par boues activées, de maintenir dan~ le réacteur b;ologique une forte concen-tration en microorganismes; il est possible de mettre l'eau à épurer, le substrat à oxyder, en contact avec des boues activées très concentrées dont la demande en oxygène est tras supérieure à celle des boues activées dévelop-pées dans une installation d'épuration utilisant l'air atmo~phérique seul . La dégradation de la matière organique est donc plus rapide et le~ temps de contact nécessaires plus courts .
L'obtention de cet avantage décisif se heurte;pourtant, jusqu'a ce jour, ~ deux obstacles technologiques qui réduisent considérablement l'in-téret pratique et économique de l'emploi de l'oxygène pur en particulier dans les stations d'épuration biologique d'eaux résiduaires: .~
- 1 - ~, ~,.
10394~8 Un obstacle reside dans la separation du floc biologique.
Après sa mise en contact avec la masse bacterienne oxygenée, l'eau, alors épurée, doit être d~barrass~e du floc biologique. Cette séparation se realise normalement par décantation. Or, la décantation d'une liqueur plus concentrée demande plus de temps et des vitesses ascensionnelles plus réduites, de sorte que la réductlon en volume du réacteur biologique que permet l'utilisa-tion d'oxygène, peut être compensée au moins en partie, par le surdimensionnement du décanteur. Certes, l'utilisation d'un gaz enrichi en oxygene apporte une certaine am~lioration de la structure physique de la boue (décantabilité) par rapport à
l'utilisation de l'air atmosphérique, mais ce gain est le plus souvent insuffisant.
Le remplacement de la d~cantation par la flottation comble, dans de nombreux cas, ce handicap mais cette technique n'est pas toujours utilisable et elle est coûteuse en énergie.
L'autre obstacle concerne la r~gulation de l'apport d'oxygane - ou d'air enrichi en oxygène - a l'installation.
Les Figures 1 et 2 des dessins annexés illustrent schématiquement, dans sa conception classique, une telle installa-tion et qui est constituée par une pluralité d'enceintes d'oxygé-nation, telles que cuves couvertes Cl, C2 .. Cn, dispos~es en série.
Les Figures 3 a 6 des dessins annexés représentent en coupe schématique différents modes possibles de réalisation de l'installation selon l'invention. Il est bien précisé qu'il 'agit uniquement d'exemples et que toutes autres proportions, formes et dispositions pourraient être adoptées sans sortir du cadre de l'invention.
Suivant les Figures 1 et 2, le liquide a traiter est amené a la cuve amont Cl par une canalisation 1, et l'oxygane par une canalisation 2 pourvue d'une vanne automatiaue d'admission 3 actionn~e par une prise de pression (non repr~sentée) prévue ~A - 2 -1~)394~8 dans la nappe gazeuse de Cl de telle sorte que 3 s'ouvre quand la pression en Cl descend au-dessous d'une valeur miminale predéterminée. Les cuves cl, C2, Cn communiquent entre elles par des ouvertures prévues dans leur cloisonnement s~parateur et sont dot~es de dispositif d'aération 4 de la liqueur. Dans la cuve aval Cn débouche, au-dessus du niveau atteint par la liqueur, une canalisation 5 sur le trajet de laquelle est prévue une vanne automatique 6 se fermant lorsque la teneur en oxygène de la phase gazeuse de l'enceinte aval Cn tombe au-dessous d'une valeur limite pr~déterminée.
Le liquide traité est ~vacué de l'enceinte aval Cn par une canalisation 7 dans un décanteur 8. Les boues d~cantées sont recyclées dans la cuve amont Cl,par une canalisation 9 branchée -dans l'exemple - sur celle d'amenée du liquide à traiter.
L'installation représentée a la Fig. 2 ne diffare de celle qui vient d'être d~crite qu'en ce qui concerne l'amenée d'eau ~ épurer, qui est opérée au moyen d'une canalisation la débouchant dansff la cuve intermédiaire C2, voisine de la cuve Cl.
Dans ces installations connues, le courant d'oxygène va donc de la cuve amont vers la cuve aval, dans le même sens que le liquide a épurer et les boues recyclées en vue de leur réactivation.
Cette dispofsition présente un inconvénient: la demande en oxygène, donc la consommation d'oxygene allant en d~fcroissant de la cellule amont vers la cellule aval, lorsque la pression partielle d'oxygène atteint, dans la phase gazeuse , ", de la cellule aval Cn la valeur minimale d'alerte et que la vanne 6 de purge à l'atmosphere s'ouvre, les pressions partielles ~ , d'oxygane dans les phases gazeuses des enceintes Cl ... C2 sont, elles, aussi, faibles et demandent a être renouv,elees. L'introduc-tion d'oxygène par la vanne 3 s'effectue donc par a-coups et manque de continuite~
La présente invention pallie ces deux inconv~nients.
_ 3 -1~)39418 Elle permet, d'une part, de réaliser une alimentation plus réguliere en oxygène des différentes enceintes de l'installa-tion, ce qui entraîne une continuité plus grande des teneurs en oxygene dans la liqueur se trouvant dans les différentes enceintes, avec, comme conséquence, un fonctionnement plus régulier de l'installation, une consommation d'oxygene plus réduite et en définitive, un bilan énergétique amélioré.
~ 3a ~
?r . , .,.,~ :
Elle permet, d'autre part, de réduire les dimensions du décanteur que comporte nécessairement l'installation, tout en maintenant des concentrations élevées de boues activées dans les différentes enceintes de l'installation .
Conformément à l'invention, et suivant une de ses carac-téristique~ principales, l'oxygène, ou l'air enrichi d'oxy&ç,ène, est amené
à circuler dans l'enceinte d'oxygènation, à contre-courant de la liqueur et des boues recyclées, l'oxygane étant introduit dans l'enceinte aval et la mise à l'atmosphère s'effectuant dans l'enceinte amont, ce qui permet d'asservir la mise à l'atmosphère de l'installation à la teneur en oxygane présentée par la phase gazeuse de l'enceinte amont o~ la demande en oxygène et donc la con~ommation de ce gaz ~ont les plus importantes .
L'afflux d'oxygène ou d'air enrichi en oxygène, provenant de l'enceinte aval o~ la demande et la consommation sont moins importantes, provoque une augmentation immédiate et continue de la teneur en oxygène de :
la phase ga~euqe de l'enceinte amont, La disposition suivant l'invention permet ain~i de réaliser une réponse rapide à toute demande en oxygène, ainsi qu'une alimentation réguli~re et continue, en oxygène, de l'installation, Egalement conformément â l'invention et suivant une de ses caractéristiques importante~ J la suspension liquide à épurer est amenée à
: .
subir une décaI~tation partielle, préalable à celle qui est parachevée dans le d6canteur, lesboues biologiques concentrées obtenues lors de cette prédécan-tation 6tant ramenées, avantageusement en même temps que celles provenant du décanteur, en tête de l'installation, en we de leur recyclage dans le processus de traitement de la suspension liquide à épurer, . .
Cette caractéristique de l'invention présente un double avan-tage: .
., .' ~ ' .. -: .
1~39~8 D I une part, elle permet de réduire les dimensions du décanteur; d'autre part, elle accentue encore la rapidité de reponse du systeme, decrit precedemment.
Dans la forme de réalisation repr~sentée ~ la Fig. 3 qui est en une coupe schematique, l'installation est ~onstituée par une cuve couverte 10, qu' un cloisonnement interne 11 divise en deux enceintes: une enceinte amont 12 de réactivation des boues et une enceinte aval 13 de contact, l'amont et l'aval étant définis par rap~ort au sens de circulation dans la cuve de la suspension liquide a traiter.
L'oxygene, ou l'air enrichi en oxy~ene, est amene dans l'enceinte aval 13 par une canalisation 14 debouchant au dessus du niveau, représenté schématiquement en 15 atteint par la suspension liquide dans la cuve. La suspension liquide est introduite également dans l'enceinte aval, ~ar une canalisation 16.
La nappe gazeuse située au-dessus du plan d'eau est aspir~e par une pompe 17 et envoy~e dans un di~fuseur 18 prévu au voisinage du fond de l'enceinte 13, dans la zonc 13a de cette enceinte, sur le r81e de laquelle on reviendra plus loin.
l'enceinte 12 est, de son côté, munie d'un dispositif de brassage et d'introduction aspirant la nappe gazeuse et assurant sa diffusion dans la suspension a traiter. Ce dispositif peut consister en une turbine à axe vertical représent~e schématique-ment en 19. On peut également faire appel, à des di~fuseurs immerg~s aliment~s a partir de compresseurs, soufflantes, ventilateurs ou l'équivalent.
Le cloisonnement interne 11 de la cuve 10 est interrompu au droit d'ouvertures 70, 21 pour permettre l'établissement d'une circulation entre les enceintes 12 et 13 de la nappe gazeuse (ouverture 20 et fleche f2)et de la liqueur louverture 21 et flèche fl) contenant les boues activées. Conformément à l'invention la cuve 10 communique avec l'atmosphere par l'enceinte amont 12, grâce a une canalisation 12 sur laquelle est prevue une vanne 23 A
, . . ... , ... ~ ., . " . ., . , . , ,, ", . . .
~394~8 reliée à une prise de pression (non représentée) située dans la nappe gazeuse de l'enceinte 12.
La cuve 10 est reliée, par son enceinte 13, au moyen d'une canalisation 24 à un décanteur 25, duquel les boues 26 sont renvoyées par une canalisation 27 et une pompe 27a à
l'enceinte 12.
Par ailleurs, et conform~ment a l'invention, l'enceinte 13 présente deux zones: l'une 13a de contact et de brassage de la nappe gazeuse avec la suspension à traiter et dans laquelle est plac~ le diffuseur 18, l'autre 13b de décantation prealable pour les boues biologiques, grace à la présence d'un concentrateur 28, dans lequel sédimente une importante partie des boues biologiques d'o~ elle est refoulée par la pompe 33 et la canalisation 34 dans la canalisation 27.
Les Fig. 4 et 5 représentent deux autres modes de r~alisation de l'enceinte 13. Dans la forme de r~alisation de la Fig. 4, une série de concentrateurs 29 ou tremies est aménagée sur un des côtés de l'enceinte 13. Dans l'autre partie de l'enceinte, des rampes de diffusion 30, placées sur le radier, sont aliment~es en gaz surpress~ par l'intermédiaire d'un sur-presseur 31 recyclant lui-meme le mélange gazeux surmontant le niveau du liquide. Cette injection de gaz assure le brassage et la mise en suspension des boues qui vont naturellement se déposer dans les trémies, zone calme propice à la décantation et a la concentration des particules en suspension.
Dans la forme de réalisation de la Fig. 5. l'agencement des parois 29a des concentrateurs et des diffuseurs 30 permet de réaliser cette concentration dans un compartiment de section verticale décroissant du haut vers le bas et comportant a sa base une fente 32 continue de faible ~)394~8 ouverture . Un faible débit naturel de recyclage à travers cette fente, permet aux boues concentrées d'être éventuellement reprises dans le rouleau de bras-sage induit par l'effet de pompage des diffuseurs 30.
Il est ainsi possible de réduire, de 30 à 50% la concentra-- tion en matières en suspension de la liqueur entrant dans 13 avant qu'elle ne soit dirigée vers le décanteur .
Les boues prédécantées dans l'enceinte 13 sont refoulées, par une pompe 33 et une canalisation 34, dans la canalisation 27 ramenant les boues décantées, dans le décanteur 28, dans l'enceinte 12 où le courant total de boue est réactivé, pour passer ensuite par l'orifice 21 dans l'encein-te aYal 13 ( sens de la flèche fl ) .
Au sein de la phase gazeuse ragnant dans la cuve, au dessus de son plan d'eau, s'établit, grace ~ la mise à l'atmosphère de l'enceinte amont un courant qui va de l'enceinte aval 13, vers l'enceinte amont 12, ( sens de la fl%~che fz ) donc à contre-courant du sens de progre~sion des boues dar~3 la cuve de traitement, Dana l'enceinte amont 12, étant donn~ la concentration élevée des boue~ présentes dans cette enceinte, la demande en oxygane est la plUB forte, à l'inver~e de ce qui se pas8e dans l'enceinte aval fortement oxygénée et dans laquelle la demande en oxygène est moins forte, du fait de la réactivation préalable, dans l'enceinte amont, des boues biologiques et du traitement déjà initié, dan~ cette enceinte, de la suspension, Or, comme on l'a décrit précédemment, l'enceinte 12 amont est mise à l'atmosphère par le biais d'une vanne 23 qui se ferme dès que la teneur en oxygène de la phase gazeu~e de cette enceinte tombe au de8sous d'une valeur déterminée . Cependant, un afflux d'oxygène provenant de l'enceinte aval provoquera une réouverture rapide de la vanne . Grâce aux dispo~itions suivant l'invention, on réalise par rapport aux dispositions connues rappelées plus haut, une régulation beaucoup plus sensible et une va~iation beaucoup plus faible du débit d'oxyg~ene amené à l'installation, ... ... .. .. .. ... . . .. . . . .......
1~)39418 Dans le cas où elle se produirait, une déficience momentanée en oxygene dans l'enceinte 12 ne se traduirait que par une plus haute reactivation de la boue, sans cons~quence grave sur la qualite du liquide traite.
La Fig. 6 repr~sente une forme de réalisation d'une installation suivant l'invention dans laquelle la cuve 10 comporte:
une enceinte amont 35 de reactivation, mise à l'atmosph~re par une canalisation 36 munie d'une vanne 37 reli~e à une prise de pression prévue dans la phase gazeuse de l'enceinte 35, laquelle est munie de dispositifs de brassage 19 analogues à ceux équipant l'enceinte amont 12 de la forme de réalisation repr~sent~e à la Fig. 3; une enceinte aval 38 de contact comportant des comparti-ments successifs 38a, 38b, 38c. Dans les compartiments 38a et 38b débouchent les canalisations 40 et 41 d'amenée de la suspension à traiter. Le compartiment 38a reçoit l'oxygane, ou l'air enrichi en oxygane, par une canalisation 42. Ces deux compartiments sont munis également de dispositifs de brassage 19.
Le compartiment 38c de l'enceinte aval est aménagé en deux zones, l'une de brassage, l'autre de d8cantation pr~alable des boues, ~0 grâce au concentrateur 43. Ce compartiment 38c est doté d'un diffuseur 18, alimenté par un surpresseur 17 en gaz pr~levé
sur la phase gazeuse ragnant dans l'enceinte.
Les différents compartiments de l'enceinte aval 38 de contact communiquent entre eux, par leur phase li~uide grâce ~ des cloisons siphoides 44, 45, 46. Au niveau de la phase gazeuse les compartiments 38a, 38b et 38c communiquent entre eux par des orifices 45a et 46a pratiaués à la partie supérieure ;
des cloisons 45 et 46. La phase gazeuse du compartiment 38c de l'enceinte 38 est reliée par une canalisation extérieure 47, à l'enceinte amont 35.
Les boues prédécantées dans le compartiment 38c de l'enceint-e aval 38 sont recyclées par la canalisation 49, menant à l'enceinte amont, en même temps que celles provenant du décanteur 26a, relié ~ l'enceinte aval par la canalisation 48.
~3~418 Le fonctionnement d'une telle installation est le même que celui qui a été décrit en référence à la Fig. 3, aussi bien en ce qui concerne la prédécantation des boues que la régulation de l'oxygène ou l'air enrichi en ox.ygène, l'introduction de ce gaz s'effectuant dans l'enceinte aval de contact la mise à l'atmosphère s'ef~ectuant dans l'enceinte amont de réactivation .
Une telle installation permet de répartir la charge polluante donc d'uniformiser le travail de la flore bactérienne et d'éviter le suréquipe-ment de l'enceinte amont en appareils de brassage et de dissolution .
Un exemple typique de répartition des concentrations à
travers le système est le suivant:
Enceinte Enceinte intermédiaire Enceinte aval Sortie vers le amont décanteur 12 g/l 8 g/l 6 g/l 4 g/l Un gain de 30 % à 50 % sur la concentration de la liqueur d'alimentation du décanteur entraîne une réduction du mame ardre de grandeur sur la surface et le volume de cet ouvrage .
Bien entendu, le nombre de compartiments de l'enceinte aval de contact peut ~etre quelconque ou déterminé en ~onction des be~oins pour chaque cas particulier .
D'ailleurs, 1 'invention peut être réalisée suivant de zo nombreuses autres variantes, sans pour autant s'écarter de son principe.
9 _ _
Claims (10)
1. Installation pour le traitement biologique, au moyen de boues activées, par oxygénation à l'aide d'oxygène pur ou d'air enrichi en oxygène, d'une suspension liquide contenant des matières oxydables, installation dans laquelle une suspension liquide s'écoule de l'amont vers l'aval pendant que les matières oxydables en sont retirées progressivement, ladite installation comprenant:
une première enceinte amont contenant des boues activées et comprenant une enceinte d'oxygénation située au-dessus du niveau desdites boues, ladite première enceinte amont comprenant des moyens d'approvisionnement des boues réactivées;
une deuxième enceinte aval comprenant au moins un compartiment;
des moyens pour amener la suspension liquide à traiter dans ladite deuxième enceinte aval;
ladite deuxième enceinte aval comprenant une enceinte d'oxygénation située au-dessus du niveau de ladite suspension liquide;
des moyens de communication entre ladite première enceinte amont et ladite deuxième enceinte aval permettant, l'écoulement desdites boues activées de la première enceinte amont 'a la deuxième enceinte aval pour former un mélange avec la suspension liquide et pour permettre audit mélange de s'écouler en aval;
des moyens pour amener l'oxygène ou l'air enrichi d'oxygène dans ladite enceinte d'oxygénation de la deuxième enceinte aval pour oxyder ledit mélange;
des moyens pour passer, de ladite enceinte d'oxygéna-tion dans la deuxième enceinte aval à ladite enceinte d'oxygé-nation dans la première enceinte amont, l'oxygène ou l'air enrichi d'oxygène non utilise par la réaction dans ladite deuxième enceinte, pour réactiver les boues dans ladite première enceinte amont;
des moyens pour évacuer dans l'atmosphère, à partir de ladite enceinte d'oxygénation dans la première enceinte amont, une phase gazeuse, suivant la teneur en oxygène de ladite phase gazeuse;
une enceinte d'accumulation des boues;
des moyens pour passer ledit mélange, après la réaction de celui-ci avec l'oxygène ou l'air enrichi d'oxygène, de la deuxième enceinte aval à l'enceinte d'accumulation, pour enlever les boues dudit mélange; et des moyens pour amener les boues ainsi enlevées à
ladite enceinte amont pour recycler et réapprovisionner le niveau des boues dans l'enceinte.
une première enceinte amont contenant des boues activées et comprenant une enceinte d'oxygénation située au-dessus du niveau desdites boues, ladite première enceinte amont comprenant des moyens d'approvisionnement des boues réactivées;
une deuxième enceinte aval comprenant au moins un compartiment;
des moyens pour amener la suspension liquide à traiter dans ladite deuxième enceinte aval;
ladite deuxième enceinte aval comprenant une enceinte d'oxygénation située au-dessus du niveau de ladite suspension liquide;
des moyens de communication entre ladite première enceinte amont et ladite deuxième enceinte aval permettant, l'écoulement desdites boues activées de la première enceinte amont 'a la deuxième enceinte aval pour former un mélange avec la suspension liquide et pour permettre audit mélange de s'écouler en aval;
des moyens pour amener l'oxygène ou l'air enrichi d'oxygène dans ladite enceinte d'oxygénation de la deuxième enceinte aval pour oxyder ledit mélange;
des moyens pour passer, de ladite enceinte d'oxygéna-tion dans la deuxième enceinte aval à ladite enceinte d'oxygé-nation dans la première enceinte amont, l'oxygène ou l'air enrichi d'oxygène non utilise par la réaction dans ladite deuxième enceinte, pour réactiver les boues dans ladite première enceinte amont;
des moyens pour évacuer dans l'atmosphère, à partir de ladite enceinte d'oxygénation dans la première enceinte amont, une phase gazeuse, suivant la teneur en oxygène de ladite phase gazeuse;
une enceinte d'accumulation des boues;
des moyens pour passer ledit mélange, après la réaction de celui-ci avec l'oxygène ou l'air enrichi d'oxygène, de la deuxième enceinte aval à l'enceinte d'accumulation, pour enlever les boues dudit mélange; et des moyens pour amener les boues ainsi enlevées à
ladite enceinte amont pour recycler et réapprovisionner le niveau des boues dans l'enceinte.
2. Installation selon la revendication 1, dans laquelle ladite deuxième enceinte aval est munie de moyens pour accumuler partiellement les boues de ladite suspension liquide; et comprenant en outre des moyens pour amener les boues ainsi partiellement accumulées à ladite première enceinte amont pour recycler et réapprovisionner à nouveau le niveau des boues dans ladite première enceinte amont.
3. Installation selon la revendication 2, dans laquelle lesdits moyens pour accumuler partiellement les boues comprennent au moins un moyen de diffusion pour favoriser la création d'un courant de décantation dans ledit mélange; et au moins un moyen de concentration pour concentrer les boues décantées.
4. Installation selon la revendication 3, dans laquelle lesdits moyens de diffusion comprennent un surpresseur pour faire circuler l'oxygène ou l'air enrichi d'oxygène dans l'enceinte d'oxygénation de la deuxième enceinte aval à
travers ledit mélange.
travers ledit mélange.
5. Installation selon la revendication 3, dans laquelle lesdits moyens de concentration comprennent une série de trémies disposées sur l'un des côtés de la deuxième enceinte aval.
6. Installation selon la revendication 3, dans laquelle lesdits moyens de concentration comprennent un compartiment de section verticale variable et comportant sa base une fente continue.
7. Installation selon la revendication 1, dans laquelle ladite deuxième enceinte aval est constituée par une série de compartiments successifs communiquant entre eux;
et l'enceinte d'oxygénation dans ladite deuxième enceinte aval comprend une chambre à gaz dans chacun desdits compartiments.
et l'enceinte d'oxygénation dans ladite deuxième enceinte aval comprend une chambre à gaz dans chacun desdits compartiments.
8. Installation selon la revendication 7, dans laquelle ledit moyen d'amenée de la suspension liquide entre dans la plupart des compartiments amont de ladite série; et dans laquelle les moyens permettant l'écoulement dudit mélange transportent celui-ci en aval à travers chacun desdits compartiments.
9. Installation selon la revendication 8, comprenant en outre des cloisons adjacentes auxdits compartiments, lesdites cloisons ayant premièrement des orifices établissant une communication entre lesdites chambres gazeuses, et deuxièmement des orifices assurant une communication en aval dudit mélange.
10. Installation selon la revendication 7, dans laquelle chaque compartiment est pourvu de moyens pour faire circuler à travers le mélange l'oxygène ou l'air enrichi d'oxygène dans les chambres à gaz respectives.
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