FR2577210A1 - Activated sludge tank - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne l'épuration d'eaux résiduaires et a notamment pour objet un bassin à boues,activées pour l'épu-ration biologique des eaux résiduaires par lesdites boues. The present invention relates to the purification of waste water and in particular relates to a sludge tank, activated for the biological purification of waste water by said sludge.
' L''invention peut être utilisée pour l'épuration biologique totale des eaux résiduaires urbaines quel que soit leur régime d'arrivée aux ouvrages d'épuration. 'The invention can be used for the total biological purification of urban waste water regardless of its regime of arrival at purification works.
L'invention peut aussi être utilisée pour l'épuration biologique partielle ou totale des eaux résiduaires industrielles contenant des polluants organiques biodéjradables en diverses concentrations. The invention can also be used for the partial or total biological purification of industrial waste water containing biodegradable organic pollutants in various concentrations.
e
L'invention peut être appliquée avec une efficacité maximale à l'épuration biologique totale de quantités
relativement faibles d'eaux résiduaires urbaines et industrielles, quand leur régime d'arrivée à l'épuration subit des fluctuations importantes au cours des différentes périodes du jour.e
The invention can be applied with maximum efficiency to the total biological purification of quantities
relatively weak urban and industrial wastewater, when their regime of arrival at the purification undergoes significant fluctuations during the different periods of the day.
,Les bassins à boues activées sont les ouvrages les plus gros et dépensant le. plus d'énergie dans les sta tions.-modernes d'aératioM. Dans les bassins à boues activées, qui sont des réservoirs réalisés le plus souvent en béton armé, les eaux résiduaires arrivant à l'épuration sont mélangées à des boues activées et soumises à une aération continue au cours de leur cheminement de la zone initiale à la zone terminale. , The activated sludge tanks are the largest structures and spend the. more energy in modern air stations. In activated sludge tanks, which are reservoirs most often made of reinforced concrete, the wastewater arriving at the treatment plant is mixed with activated sludge and subjected to continuous aeration during its passage from the initial zone to the terminal area.
Il s'ensuit que les microorganismes aérobies vivant dans les boues activées détruisent les polluants organiques par voie biologique, en é-kurant ainsi les eaux résiduaires.It follows that aerobic microorganisms living in activated sludge destroy organic pollutants biologically, thereby e-kuring the waste water.
Ensuite, les eaux résiduaires épurées sont séparées des boues activées, lesquelles sont retournées à la zone initiale du bassin à boues activées, et le cycle d'épuration se répète.Then, the treated wastewater is separated from the activated sludge, which is returned to the initial zone of the activated sludge tank, and the purification cycle is repeated.
L'efficacité de l'épuration dans les bassins à boues activées, tant au point de vue du degré d'épuration qu'au point de vue de la stabilité des performances, est déterminée par une série de conditions et de facteurs, auxquels se rapportent: la composition et les propriétés des eaux résiduaires, leur régime d'arrivée dans le bassin à boues activées, la concentration en boues activées dans le bassin et l'état fonctionnel des boues activées, le régime d'oxygène dans l'ouvrage, ainsi que la situation hydrodynamique dans le bassin, assurant la constance des paramètres essentiels du processus à tel ou tel degré aux divers points de l'ouvrage. The efficiency of purification in activated sludge tanks, both from the point of view of the degree of purification and from the point of view of performance stability, is determined by a series of conditions and factors, to which they relate. : the composition and properties of the wastewater, its arrival regime in the activated sludge tank, the concentration of activated sludge in the tank and the functional state of the activated sludge, the oxygen regime in the structure, as well as the hydrodynamic situation in the basin, ensuring the consistency of the essential parameters of the process to such or such degree at the various points of the work.
Le régime d'arrivée des eaux résiduaires dans les bassins à boues activées est caractérisé par son irrégularité.The system of arrival of waste water in activated sludge tanks is characterized by its irregularity.
La pratique de l'exploitation des bassins à boues activées a fait apparaître que, dans les conditions réelles , les rapports optimaux entre les concentrations en boues activées, en polluants organiques et en oxygène dissous ne sont pas assurés, d'où l'instabilité de la qualité des eaux résiduaires épurées et les frais d'épuration relativmeent élevés.The practice of operating activated sludge basins has shown that, under real conditions, the optimal ratios between the concentrations of activated sludge, organic pollutants and dissolved oxygen are not guaranteed, hence the instability of the quality of the treated wastewater and the relatively high treatment costs.
On connaît un système d'épuration biologique d'eaux résiduaires par boues activées, se composant de deux bassins à boues activées annulaires branchés en parallèle, équipés d'une ferme tournante à laquelle sont fixés des dispositifs d'aération (disperseurs pneumatiques), de deux réservoirs aérés de recirculation du type radial, branchés en parallèle, et d'un séparateur de boues, les boues à recycler venant du séparateur de boues étant réparties entre les réservoirs aérés de recirculation et les bassins à boues activées (demande de brevet RFA, cl. C02F 3/12, n0 DE 2 936 884 Al, déposée le 12.09.79). Trois groupes de soufflantes de débits différents fournissent le débit minimal nécessaire d'air aux heures d'arrivée minimale et maximale des eaux résiduaires et des polluants organiques. There is a known system for biological purification of waste water by activated sludge, consisting of two annular activated sludge tanks connected in parallel, equipped with a rotating farm to which are fixed aeration devices (pneumatic dispersers), two aerated recirculation tanks of the radial type, connected in parallel, and a sludge separator, the sludge to be recycled coming from the sludge separator being distributed between the aerated recirculation tanks and the activated sludge tanks (RFA patent application, cl. C02F 3/12, n0 DE 2 936 884 Al, filed on 12.09.79). Three groups of blowers with different flow rates provide the minimum air flow required at the minimum and maximum arrival times for wastewater and organic pollutants.
La régulation du débit d'air admis à l'aération du milieu bactérien dans le système considéré s'effectue par mise en marche ou arrêt de tel ou tel nombre de soufflantes, ce qui est la cause d'une grande irrégularité de marche des disperseurs pneumatiques, se traduisant par une baisse du degré d'utilisation de l'oxygène de l'air dans la période de marche de toutes les soufflantes et favorisant l'engorgement des disperseurs quand la plus grande partie des soufflantes sont arrêtées. The flow rate of air admitted to the aeration of the bacterial medium in the system under consideration is regulated by switching on or off a certain number of blowers, which is the cause of a great irregularity in the operation of the dispersers. tires, resulting in a decrease in the degree of use of the oxygen in the air during the running period of all the blowers and favoring the blockage of the dispersers when the majority of the blowers are stopped.
Dans ledit système, quoique fonctionnant avec utilisation de boues activées ayant subi une régénération, la concentration des boues activées reste pratiquement au même niveau, ce qui ne permet pas d'assurer ~la constance des proportions entre les boues activées et les polluants organiques apportés en présence de fluctuations de l'arrivée des eaux résiduaires. In said system, although operating with the use of activated sludge having undergone a regeneration, the concentration of activated sludge remains practically at the same level, which does not make it possible to ensure ~ the consistency of the proportions between the activated sludge and the organic pollutants brought in presence of fluctuations in the arrival of waste water.
Dans ce système, le montage des aérateurs sur une ferme tournante se heurte a des difficultés notables, tant en ce qui concerne la réalisation pratique qu'en ce qui concerne les conditions d'exploitation. En outre, la présence de trois groupes de soufflantes de débits différents crée des incommodités supplémentaires, liées à l'absence d'interchangeabilité des organes et pièces des machines. In this system, the mounting of the aerators on a rotating farm encounters significant difficulties, both with regard to practical implementation and with regard to operating conditions. In addition, the presence of three groups of blowers with different flow rates creates additional inconveniences, linked to the lack of interchangeability of the organs and parts of the machines.
On connaît un bassin à boues activées, comprenant un réservoir partagé par des cloisons longitudinales en couloirs communicants, et un système d'aération pneumatique comportant des colonnes creuses montées suivant l'axe longitudinal de chaque couloir et portant à leur partie supérieure des aérateurs mécaniques, et des tubes horizontaux fixés tangentiellement à la partie inférieure des colonnes et les mettant en communication avec les couloirs voisins
(#ertificat d'auteur URSS n0 1 017 Ç88 A, 22.01.82, Cl. vint. r02r 3/'32),
Une telle conception du bassin à boues activées permet de modifier la structure hydrodynamique du flux de milieu bactérien, en le faisant passer du régime de déplacement au régime de mélange, ainsi que de réaliser la régulation de la consommation d'énergie électrique pour l'aération par mise en marche échelonnée des aérateurs mécaniques.An activated sludge tank is known, comprising a tank shared by longitudinal partitions in communicating corridors, and a pneumatic ventilation system comprising hollow columns mounted along the longitudinal axis of each corridor and carrying mechanical aerators at their upper part, and horizontal tubes fixed tangentially to the lower part of the columns and putting them in communication with the neighboring corridors
(USSR author certificate no. 1 017 Ç88 A, 22.01.82, Cl. vint. r02r 3 / '32),
Such a design of the activated sludge tank makes it possible to modify the hydrodynamic structure of the flow of bacterial medium, by passing it from the displacement regime to the mixing regime, as well as to regulate the consumption of electrical energy for aeration by staggered starting of the mechanical aerators.
Toutefois, la réalisation de ltépuration biologique avec utilisation de boues activées n'ayant pas été régénérées ne permet pas d'exploiter d'une manière suffisamment complète le pouvoir oxydant des microorganismes, ce qui se traduit par une augmentation des dimensions du bassin à boues activées et, par conséquent, par un accroissement des dépenses d'énergie électrique pour l'aération. However, carrying out the biological purification with the use of activated sludge which has not been regenerated does not make it possible to make sufficient use of the oxidizing power of the microorganisms, which results in an increase in the dimensions of the activated sludge tank. and, therefore, by increasing the expenditure of electrical energy for ventilation.
D'autre part, la concentration en boues activées du milieu bactérien dans le bassin est pratiquement constante, ce qui ne permet pas d'utiliser efficacement l'augmentation de la quantité d'oxygène résultant de la mise en marche échelonnée des aérateurs mécaniques, ni d'assurer une proportion optimale entre la concentration en boues activées et la concentration en polluants organiques en présence de fluctuations de l'arrivée des eaux résiduaires, d'où l'abaissement de la qualité de l'épuration. On the other hand, the concentration of activated sludge in the bacterial medium in the basin is practically constant, which does not allow effective use to be made of the increase in the quantity of oxygen resulting from the staggered starting of the mechanical aerators, nor to ensure an optimal proportion between the concentration of activated sludge and the concentration of organic pollutants in the presence of fluctuations in the arrival of waste water, hence the reduction in the quality of treatment.
On connaît un bassin à boues activées pour l'épura- tion d'eaux résiduaires par boues activées, comprenant un réservoir à mélange avec des disperseurs de gaz oxygéné, qui comporte des entrées d'eaux résiduaires et de boues activées régénérées et une sortie de milieu bactérien, mise en communication, suivant le principe des vases communicants, avec un séparateur de boues, adapté pour séparer le milieu bactérien en eaux épurées et boues à recycler, et ayant une sortie d'eaux épurées et une sortie de boues à recycler, celle-ci étant mise en communication avec un régénérateur de boues activées qui est équipé de disperseurs de gaz oxygéné et comporte une sortie raccordée au réservoir à mélange pour y réadmettre les boues activées régénérées (certificat d'auteur URSS n0 1 036 689 A, 29.#04.82, Cl.Int. C02F 3/12). There is known an activated sludge tank for the purification of waste water by activated sludge, comprising a tank for mixing with oxygenated gas dispersers, which includes inlets of regenerated waste water and activated sludge and an outlet for bacterial medium, placing in communication, according to the principle of communicating vessels, with a sludge separator, suitable for separating the bacterial medium into purified water and sludge to be recycled, and having an outlet for purified water and an outlet for sludge to be recycled, this being placed in communication with an activated sludge regenerator which is equipped with oxygenated gas dispersers and has an outlet connected to the mixing tank for re-admitting the regenerated activated sludge (USSR author's certificate no. 1,036,689 A, 29 . # 04.82, Int.Cl. C02F 3/12).
Une telle conception du bassin à boues activées permet d'utiliser des boues activées régénérées au préalable, de modifier par échelons la structure hydrodynamique du flux de milieu bactérien et la concentration en boues activées. Toutefois, les disperseurs à action périodique à bulles fines sont rapidement engorgés et mis hors d'usage, tandis que l'emploi de disperseurs à action périodique à grosses bulles, bien qu'il réduise le risque d'engorgement, ne permet d'obtenir qu'un bas degré d'utilisation de l'oxygène de l'air débité par les soufflantes à action périodique. Such a design of the activated sludge tank makes it possible to use activated sludges regenerated beforehand, to modify in steps the hydrodynamic structure of the flow of bacterial medium and the concentration of activated sludge. However, fine bubble periodic action dispersers are quickly clogged and decommissioned, while the use of large bubble periodic action dispersers, although it reduces the risk of clogging, does not allow that a low degree of use of the oxygen of the air delivered by the blowers with periodic action.
De plus, dans le bassin à boues activées considéré, on ne peut créer que deux concentrations en boues activées (minimale et maxi#male), ce qui s'avère insuffisant pour la création des conditions optimales de traitement, euégard aux diagrammes réels de fluctuation de la quantité de polluants apportée par les eaux résiduaires. Toute tentative de supprimer l'inconvénient indiqué, dans le cadre du bassin à boues activées décrit, entraînerait une complication encore plus grande de sa conception, ainsi que des conditions de sa construction et de son exploitation. In addition, in the activated sludge basin considered, we can only create two activated sludge concentrations (minimum and maximum # male), which is insufficient for the creation of optimal treatment conditions, in view of the actual fluctuation diagrams. the quantity of pollutants supplied by the wastewater. Any attempt to eliminate the drawback indicated, within the framework of the activated sludge tank described, would entail an even greater complication of its design, as well as of the conditions of its construction and of its operation.
On s'est donc proposé de créer un bassin à boues activées pour l'épuration d'eaux résiduaires par boues activées, qui, grâce à se conception et à des liaisons appropriées entre le réservoir à mélange1 le régénérateur de boues activées, le séparateur de boues, les aérateurs mécaniques verticaux et le régulateur de niveau dynamique du milieu bactérien, rendrait possible la création d'une recirculation du flux bactérien, ainsi que la commande de la concentration en boues activées et de la quantité d'oxygène insufflé en fonction de l'arrivée des eaux résiduaires. It has therefore been proposed to create an activated sludge tank for the purification of waste water by activated sludge, which, by virtue of its design and appropriate connections between the mixing tank1 the activated sludge regenerator, the separator of sludge, the vertical mechanical aerators and the dynamic level regulator of the bacterial medium, would make possible the creation of a recirculation of the bacterial flow, as well as the control of the concentration of activated sludge and of the quantity of oxygen blown in function of the of waste water.
Ce but est atteint du fait que le bassin à boues activées pour l'épuration d'eaux résiduaires par boues activées, du type comprenant un réservoir à mélange équipé de disperseurs de gaz oxygéné et comportant des entrées d'eaux résiduaires et de boues activées régénérées et une sortie de milieu bactérien mise en communication, suivant le principe des vases communicants, avec un séparateur de boues adapté pour séparer le milieu bactérien en eaux épurées et boues à recycler et ayant une sortie d'eaux épurées et une sortie de boues à recycler, celle-ci étant mise en communication avec un régénérateur de boues activées équipé de disperseurs de gaz oxygéné et comportant une sortie qui est raccordée audit réservoir à mélange pour y admettre les boues activées régénérées, est caractérisé, d'après l'invention, en ce que le réservoir à mélange est équipé d'au moins un aérateur mécanique vertical à pales, comportant une tubulure d'aspiration dont l'extrémité d'entrée communique avec le régénérateur et dont l'extrémité de sortie est équipé d'un divergent dans lequel sont disposées les pales de l'aérateur, la tranche supérieure dudit divergent étant située plus haut que le niveau dynamique du milieu bactérien dans le réservoir à mélange, et la sortie d'eau épurée du séparateur de boues est équipée d'un régulateur de niveau dynamique du milieu bactérien, adapté pour réguler le niveau du milieu bactérien en raison directe de l'arrivée d'eaux résiduaires. This object is achieved by the fact that the activated sludge tank for the purification of waste water by activated sludge, of the type comprising a mixing tank equipped with oxygenated gas dispersers and comprising inlets of regenerated waste water and activated sludge and an outlet of bacterial medium placed in communication, according to the principle of communicating vessels, with a sludge separator adapted to separate the bacterial medium into purified water and sludge to be recycled and having an outlet of purified water and an outlet of sludge to be recycled , the latter being placed in communication with an activated sludge regenerator equipped with oxygenated gas dispersers and comprising an outlet which is connected to said mixing tank for admitting the regenerated activated sludge, is characterized, according to the invention, in that the mixing tank is equipped with at least one vertical mechanical aerator with blades, comprising a suction tube whose inlet end communicates with the regenerator r and the outlet end of which is fitted with a diverging portion in which the aerator blades are arranged, the upper edge of said diverging portion being situated higher than the dynamic level of the bacterial medium in the mixing tank, and the outlet purified water from the sludge separator is equipped with a dynamic level regulator for the bacterial medium, suitable for regulating the level of the bacterial medium directly due to the arrival of waste water.
Le montage dans le réservoir à mélange, équipé de disperseurs de gaz oxygéné, par exemple d'air, d'au moins un aérateur mécanique vertical à pales, permet d'assurer deux niveaux d'aération du milieu bactérien, sans risque d'engorgement des disperseurs à fines bulles. The installation in the mixing tank, equipped with oxygenated gas dispersers, for example air, of at least one vertical mechanical aerator with blades, makes it possible to ensure two levels of aeration of the bacterial medium, without risk of clogging fine bubble dispersers.
Le premier niveau (aération de base ou permanente) est obtenu en insufflant l'air comprimé à travers les disperseurs à fines bulles. La quantité de gaz oxygéné ainsi insufflée est maintenue à un niveau minimal, suffisant pour que les boues activées restent en suspension et pour conserver leur activité aérobie dans les périodes d'arrivée réduite des eaux résiduaires. The first level (basic or permanent ventilation) is obtained by blowing the compressed air through the fine bubble dispersers. The quantity of oxygenated gas thus injected is kept at a minimum level, sufficient for the activated sludge to remain in suspension and to maintain its aerobic activity during periods of reduced arrival of waste water.
Ceci exclut les dépenses improductives d'énergie électrique dans les périodes de basses charges de traitement, crée des conditions favorables au transfert de l'oxygène dans le liquide, car le barbotage par le gaz oxygéné s'effectue à un régime proche du régime optimal ou par bulles, et augmente fortement la durée de service des disperseurs à fines bulles, car la charge en gaz par unité de leur-surface-active est abaissée de plusieurs fois.This excludes unproductive expenditure of electrical energy in periods of low treatment loads, creates favorable conditions for the transfer of oxygen into the liquid, since bubbling by oxygenated gas takes place at a speed close to the optimal speed or by bubbles, and greatly increases the service life of fine bubble dispersers, because the gas load per unit of their-active-surface is lowered by several times.
Le second niveau (aerationfcommandée ou aération périodique) est obtenu par introduction de quantités supplémentaires d'oxygène dans le milieu bactérien par mise en marche échelonnée des aérateurs mécan-iques verticaux dans les périodes d'arrivée accrue des eaux résiduaires. Plus le nombre d'aerateurs mécaniques verticaux est grand, plus la correspondance du régime d'introduction de l'oxygène à sa consommation par le milieu bactérien est précise et plus l'interchangeabilité des aérateurs est poussée.Toutefois, un nombre exagéré d'aérateurs mécaniques verticaux entraînerait certaines difficultés d'exploitation. C'est pourquoi le nombre optimal d'eérateurs mécaniques verticaux est détermine par calcul en tenant compte des conditions concrètes de fonctionnement du bassin à boues activées. The second level (controlled aeration or periodic aeration) is obtained by introducing additional quantities of oxygen into the bacterial medium by staggered switching on of the vertical mechanical aerators during periods of increased arrival of waste water. The greater the number of vertical mechanical aerators, the more precise the correspondence of the oxygen introduction regime to its consumption by the bacterial medium and the greater the interchangeability of aerators. However, an exaggerated number of aerators vertical mechanics would cause certain operating difficulties. This is why the optimal number of vertical mechanical aerators is determined by calculation taking into account the concrete operating conditions of the activated sludge tank.
Il est recommandé que le régulateur de niveau dynamique du milieu bactérien soit réalisé sous la forme d'une auge à seuil, mise en communication par au moins deux tuyaux flexibles disposés à ses extrémités et dont les extrémités d'entrée sont raccordées à une boîte de prise d'eaux épurées équipée de cloisons directrices et d'un ponton assurant une profondeur d'immersion constante des extrémités d'entrée des tuyaux flexibles par rapport au niveau dynamique du milieu bactérien. It is recommended that the dynamic level regulator of the bacterial medium be made in the form of a threshold trough, put in communication by at least two flexible pipes arranged at its ends and whose inlet ends are connected to a box of purified water intake equipped with guiding partitions and a pontoon ensuring a constant immersion depth of the inlet ends of the flexible pipes compared to the dynamic level of the bacterial medium.
Une telle conception du régulateur de niveau dynamique permet de réaliser efficacement et de la manière la plus simple la variation du niveau du milieu bactérien dans le séparateur de boues et dans le réservoir à mélange, qui lui est relié suivant le principe des vases communicants, les tuyaux flexibles assurant non seulement l'évacuation des eaux épurées hors de l'ouvrage, mais aussi la fonction de limiteurs doux positionnant le régulateur dans le plan. La présence de cloisons directrices dans la boîte de prise d'eaux épurées permet de collecter les eaux uniformément aux couches superficielles du séparateur de boues, ce qui exclut la lévigation des boues en décantation et abaisse la quantité de particules de boues activées en suspension entraînées par les eaux épurées. Such a design of the dynamic level regulator makes it possible to efficiently and in the simplest way vary the level of the bacterial medium in the sludge separator and in the mixing tank, which is connected to it according to the principle of communicating vessels, flexible pipes ensuring not only the evacuation of purified water out of the structure, but also the function of soft limiters positioning the regulator in the plane. The presence of guiding partitions in the purified water intake box makes it possible to collect the water uniformly at the surface layers of the sludge separator, which excludes the levitation of sludge in decantation and lowers the quantity of activated sludge particles in suspension entrained by purified water.
Il est avantageux que la section mouillée des tuyaux flexibles et la profondeur d'immersion constante de leur bout d'entrée, par rapport au niveau dynamique du milieu bactérien, soient choisies de telle façon que la profondeur d'immersion des pales de l'aérateur, par rapport au niveau dynamique du milieu bactérien, soit sensiblement située dans une plage de -0,05 à 0,15 m. It is advantageous that the wetted section of the flexible hoses and the constant immersion depth of their inlet end, in relation to the dynamic level of the bacterial medium, are chosen so that the immersion depth of the aerator blades , compared to the dynamic level of the bacterial medium, that is to say substantially situated in a range of -0.05 to 0.15 m.
Cela permet de réguler en continu le débit de milieu bactérien pompé par l'aérateur mécanique vertical et, de la sorte, le débit en oxygène qui en est tributaire, en fonction des fluctuations de l'arrivée d'eaux résiduaires. Une telle solution constructive permet d'utiliser plus économiquement l'énergie électrique absorbée par les aérateurs mécaniques au cours de l'épuration biologique des eaux résiduaires par boues activées. This makes it possible to continuously regulate the flow of bacterial medium pumped by the vertical mechanical aerator and, in this way, the oxygen flow which is dependent on it, as a function of fluctuations in the arrival of waste water. Such a constructive solution makes it possible to use more economically the electrical energy absorbed by the mechanical aerators during the biological purification of the waste water by activated sludge.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels
- la figure 1 représente schématiquement une vue d'ensemble en plan d'un bassin à boues activées conforme à l'invention;
- la figure 2 représente une vue d'ensemble en élévation du bassin à boues activées conforme à l'invention;
- la figure 3 représente le détail de montage d'un aérateur mécanique vertical;
- la figure 4 représente une vue d'ensemble du régulateur de niveau dynamique du milieu bactérien;;
- la figure 5 représente l'allure de la dépendance du pouvoir oxydant (OC) (courbe A) et de la puissance absorbée (N) (courbe B), exprimés en unités sans dimensions, vis-à-vis de la profondeur d'immersion
(h en cm) des pales de l'aérateur mécanique vertical, les unités de référence adoptées étant les valeurs de OC et de N quand l'immersion des pales est nulle. The invention will be better understood and other objects, details and advantages thereof will appear better in the light of the explanatory description which will follow of different embodiments given only by way of nonlimiting examples, with references to the drawings. nonlimiting annexed in which
- Figure 1 schematically shows an overall plan view of an activated sludge tank according to the invention;
- Figure 2 shows an overall elevation view of the activated sludge tank according to the invention;
- Figure 3 shows the mounting detail of a vertical mechanical aerator;
- Figure 4 shows an overview of the dynamic level regulator of the bacterial medium;
- Figure 5 shows the shape of the dependence of the oxidizing power (OC) (curve A) and the absorbed power (N) (curve B), expressed in dimensionless units, vis-à-vis the depth of immersion
(h in cm) of the blades of the vertical mechanical aerator, the reference units adopted being the values of OC and N when the immersion of the blades is zero.
Le bassin à boues activées pour l'épuration d'eaux résiduaires par boues activées, faisant l'objet de l'invention, comprend un réservoir à mélange 1 (figure 1) avec des disperseurs 2 de gaz oxygéné, qui comporte des entrées 3 d'eaux résiduaires à partir d'une auge 4 de distribution, une entrée 5 de boues activées régénérées et une sortie 6 de milieu bactérien, constituée par un seuil 7 et une chicane haute 8 et mise en communication, suivant le principe des vases communicants, avec des séparateurs de boues 9, 10 adaptés pour séparer le milieu bactérien en eaux épurées et boues à recycler. The activated sludge tank for the purification of waste water by activated sludge, which is the subject of the invention, comprises a mixing tank 1 (FIG. 1) with dispersers 2 of oxygenated gas, which has 3 d inlets. waste water from a distribution trough 4, an inlet 5 of regenerated activated sludge and an outlet 6 of bacterial medium, constituted by a threshold 7 and a high baffle 8 and placed in communication, according to the principle of communicating vessels, with sludge separators 9, 10 adapted to separate the bacterial medium into purified water and sludge to be recycled.
Les séparateurs de boues 9, 10 ont une sortie 11 d'eaux épurées (auge à seuil) et une sortie de boues à recycler 12 constituée de moyens d'ascension par injection d'air ("ailifts") 13, 14 engagés dans les fonds coniques 15, 16 (figure 2) des séparateurs de boues 9, 10, respectivement, et raccordés à une auge à boues 17. La sortie 12 (figure 1) de boues à recycler est en communication avec un régénérateur 18 de boues activées, équipé de disperseurs 19 de gaz oxygéné et d'une chicane 20 partageant le régénérateur 18 en deux compartiments contigus 21 et 22.The sludge separators 9, 10 have an outlet 11 for purified water (threshold trough) and an outlet for sludge to be recycled 12 consisting of ascension means by air injection ("ailifts") 13, 14 engaged in the conical bottoms 15, 16 (FIG. 2) of the sludge separators 9, 10, respectively, and connected to a sludge trough 17. The outlet 12 (FIG. 1) of sludge to be recycled is in communication with a regenerator 18 of activated sludge, equipped with dispersers 19 of oxygenated gas and a baffle 20 dividing the regenerator 18 into two contiguous compartments 21 and 22.
Le régénérateur 18 a une sortie 5 raccordée au réservoir à mélange 1 pour y réadmettre les boues activées régénérées. The regenerator 18 has an outlet 5 connected to the mixing tank 1 for re-admitting the regenerated activated sludge.
Le réservoir à mélange 1 est équipé d'aérateurs mécaniques verticaux 23, 24 à pales, comportant des tubulures 25, 26 d'aspiration réglables, dont les extrémités 27, 28 d'entrée sont en communication avec le régénérateur 18, et dont les extrémités 29, 30 de sortie sont équIpées de divergents 31, 32 dans lesquels sont placées les pales 33, 34 des aérateurs 23, 24, respectivement. Les tranches supérieures 35,36 des divergents 31, 32 sont situées à un niveau non inférieur à celui du niveau dynamique 37 du milieu bactérien dans le réservoir à mélange 1, la sortie d'eaux épurées 11 des séparateurs de boues 9, 10 étant équipée d'un régulateur 38 de niveau dynamique du milieu bactérien, adapté pour réguler ledit niveau dynamique en raison directe de l'arrivée des eaux résiduaires. The mixing tank 1 is equipped with vertical mechanical aerators 23, 24 with blades, comprising adjustable suction pipes 25, 26, whose inlet ends 27, 28 are in communication with the regenerator 18, and whose ends 29, 30 outlet are equipped with divergent 31, 32 in which are placed the blades 33, 34 of the aerators 23, 24, respectively. The upper sections 35, 36 of the diverging sections 31, 32 are situated at a level not lower than that of the dynamic level 37 of the bacterial medium in the mixing tank 1, the outlet of purified water 11 from the sludge separators 9, 10 being equipped a regulator 38 for the dynamic level of the bacterial medium, adapted to regulate said dynamic level as a direct result of the arrival of waste water.
En outre, l'auge à boues 17 a une sortie réglable 39 de boues en excès, de dimension plus petite que celle de la sortie 12 de boues à recycler, mise en communication avec le régénérateur 18. La sortie 39 est en communication avec un minéralisateur aérobie 40, destiné au traitement des boues activées en excès. In addition, the sludge trough 17 has an adjustable outlet 39 for excess sludge, of smaller size than that of the outlet 12 for sludge to be recycled, placed in communication with the regenerator 18. The outlet 39 is in communication with a aerobic mineralizer 40, intended for the treatment of excess activated sludge.
Le mînéralisateur aérobie 40 est équipé de disperseurs 41 de gaz oxygéné, et un épaississeur de boues 42 est monté dans sa partie en bout. La fonction de l'épaissis- -seur 42 est de concentrer les boues activées en excès à évacuer, les eaux de boues séparées sortant par une auge collectrice 43 qui est en communication avec le régénérateur 18. Les disperseurs 19, 41 de gaz oxygéné, ainsi que les "airlifts" 13, 14, sont raccordés par des conduites d'air 44 aux soufflantes 45 de l'aération de base, c'est-à-dire permanente.The aerobic mineralizer 40 is equipped with dispersers 41 of oxygenated gas, and a sludge thickener 42 is mounted in its end portion. The function of the thickener 42 is to concentrate the excess activated sludge to be discharged, the separated sludge water leaving by a collecting trough 43 which is in communication with the regenerator 18. The dispersers 19, 41 of oxygenated gas, as well as the "airlifts" 13, 14, are connected by air lines 44 to the blowers 45 of the basic ventilation, that is to say permanent.
Les particularités de conception des aérateurs mécaniques verticaux font qu'ils sont mieux adaptés pour fonctionner en régime périodique, leur pouvoir oxydant étant aussi élevé que celui des aérateurs pneumatiques à petites bulles, mais sans risque d'engorgement pendant les périodes d'arrêt. En outre, dans un bassin à boues activées ainsi conçu, la fiabilité des aérateurs mécaniques et leur durée de service augmentent de plusieurs fois, grâce à la commodité de leur entretien durant les pauses au cours du traitement, ainsi que la consommation plus économique du potentiel d#utilisation de leurs entraine- ments électriques. The design particularities of vertical mechanical aerators make them better suited to operate in periodic mode, their oxidizing power being as high as that of pneumatic aerators with small bubbles, but without the risk of engorgement during periods of standstill. In addition, in an activated sludge tank thus designed, the reliability of mechanical aerators and their service life increase by several times, thanks to the convenience of their maintenance during breaks during treatment, as well as the more economical consumption of the potential. of the use of their electric drives.
De la sorte, alors que le système d'aération de base (pneumatique) marche en permanence, 24 h sur 24, le système d'aération commandée (mécanique) est essentiellement mis en marche au maximum 2 fois par jour. De plus, si la conception du bassin à boues activées prévoit, par exemple, le montage de deux aérateurs mécaniques verticaux, le premier marche environ 8 à 10 h par jour, et le second, environ 4 à 6 h. On comprend que dans un tel bassin, équipé de disperseurs à petites bulles à action permanente, la mise hors d'usage totale de l'un des aérateurs mécaniques verticaux n'entraîne pas de difficultés sérieuses dans la marche du bassin, car son remplacement peut facilement s'effectuer durant la pause de 12 à 20 h du cycle de traitement. In this way, while the basic aeration system (pneumatic) works continuously, 24 hours a day, the controlled aeration system (mechanical) is essentially turned on at most 2 times a day. In addition, if the design of the activated sludge tank provides, for example, for the installation of two vertical mechanical aerators, the first works approximately 8 to 10 hours per day, and the second, approximately 4 to 6 hours. It is understood that in such a basin, equipped with small-bubble dispersers with permanent action, the complete disuse of one of the vertical mechanical aerators does not cause serious difficulties in the operation of the basin, because its replacement can easily done during the 12 to 20 hour break of the treatment cycle.
La présence, dans le réservoir à mélange du bassin, d'une tubulure d'aspiration dont l'extrémité d'entrée est en communication avec le régénérateur, et dont l'extrémité de sortie est équipée d'un divergent dans lequel sont placées les pales de l'aérateur mécanique vertical, permet, quand ledit aérateur est en marche, d'aspirer le milieu bactérien concentré au régénérateur et de le mélanger au milieu bactérien du réservoir à mélange. Grâce au mélange du milieu bactérien du réservoir à mélange, ayant une concentration en boues activées de l'ordre de 1 à 2 girl, avec les boues activées régénérées à concentration de 7 à 8 girl, la concentration en boues activées dans le réservoir à mélange augmente dans la période de croissance de la charge de traitement, par exemple jusqu'à 4-5 girl, ce qui permet de maintenir une proportion optimale entre les concentrations en boues activées et en polluants organiques, même quand la charge de traitement augmente de 2,5 à 3 fois.Si, par exemple, il y a deux aérateurs mécaniques verticaux, dont les tubulures d'aspiration sont raccordées aux deux compartiments contigus du régénérateur, séparés par la chicane, il s'avère possible de maintenir la concentration en boues activées dans le réservoir à mélange du bassin non seulement au niveau minimal (1 à 2g/l) et au niveau maximal (4 à 5 g/l), mais aussi à un niveau intermédiaire (2,5 à 3 g/l). Ceci confère la souplesse nécessaire au système de régulation de la concentration en boues activées dans l'ouvrage et permet de réduire à un minimum les dépenses improductives d'énergie électrique pour l'aération du milieu bactérien. The presence, in the mixing tank of the basin, of a suction tube whose inlet end is in communication with the regenerator, and whose outlet end is equipped with a divergent in which are placed the blades of the vertical mechanical aerator, allows, when said aerator is running, to suck the concentrated bacterial medium into the regenerator and to mix it with the bacterial medium of the mixing tank. Thanks to the mixing of the bacterial medium of the mixing tank, having a concentration of activated sludge on the order of 1 to 2 girl, with the activated sludge regenerated at a concentration of 7 to 8 girl, the concentration of activated sludge in the mixing tank increases in the treatment load growth period, for example up to 4-5 girl, which allows to maintain an optimal proportion between the concentrations of activated sludge and organic pollutants, even when the treatment load increases by 2 , 5 to 3 times. If, for example, there are two vertical mechanical aerators, the suction pipes of which are connected to the two adjoining compartments of the regenerator, separated by the baffle, it is possible to maintain the sludge concentration activated in the mixing tank of the basin not only at the minimum level (1 to 2g / l) and at the maximum level (4 to 5 g / l), but also at an intermediate level (2.5 to 3 g / l). This gives the necessary flexibility to the system for regulating the concentration of activated sludge in the structure and makes it possible to reduce unproductive expenditure of electrical energy for aeration of the bacterial medium to a minimum.
La tranche supérieure du divergent dans lequel sont placées les pales de l'aérateur mécanique vertical est disposée à un niveau non inférieur au niveau dynamique du milieu bactérien dans le réservoir à mélange dans la période d'arrivée accrue des eaux résiduaires, afin de prévenir l'écoulement intempestif du milieu bactérien du réservoir à mélange vers le régénérateur. Il convient toutefois de ne pas perdre de vue qu'une surélévation excessive de la tranche du divergent au-dessus du niveau dynamique du milieu bactérien n'est pas souhaitable, car cela abaisserait l'efficacité de fonctionnement de l'aérateur mécanique vertical. The upper edge of the divergent in which the blades of the vertical mechanical aerator are placed is arranged at a level not lower than the dynamic level of the bacterial medium in the mixing tank in the period of increased arrival of waste water, in order to prevent the untimely flow of the bacterial medium from the mixing tank to the regenerator. It should, however, be kept in mind that an excessive elevation of the section of the divergent above the dynamic level of the bacterial medium is not desirable, as this would lower the operating efficiency of the vertical mechanical aerator.
Le montage, dans le séparateur de boues, d'un régulateur de niveau dynamique du milieu bactérien, permet de réguler ledit niveau en raison directe de l'arrivée d'eaux résiduaires dans le réservoir à mélange, lequel communique avec le séparateur de boues suivant le principe des vases communicants. Ceci permet, à son tour, de faire varier automatiquement, d'une manière continue, la profondeur d'immersion des pales de l'aérateur, de telle façon que la quantité d'oxygène introduite dans le milieu bactérien par l'aérateur mécanique soit d'autant plus grande que l'arrivée d'eaux résiduaires est plus élevée. The installation, in the sludge separator, of a dynamic level regulator of the bacterial medium, makes it possible to regulate said level due directly to the arrival of waste water in the mixing tank, which communicates with the following sludge separator the principle of communicating vessels. This, in turn, makes it possible to automatically vary, in a continuous manner, the depth of immersion of the aerator blades, so that the quantity of oxygen introduced into the bacterial medium by the mechanical aerator is the greater the higher the arrival of wastewater.
Dans le bassin à boues activées conforme à l'invention, le régulatuer 38 de niveau dynamique du milieu bactérien est réalisé sous la forme d'une auge 11 à seuil, mise en communication par au moins deux tuyaux flexibles 46, 47, 48 disposés à ses extrémités, les extrémités 49, 50, 51 d'entrée de ces tuyaux 46, 47, 48 étant raccordées à une boîte 52 de prise d'eaux épurées, qui est équipée de cloisons directrices 53 et d'un ponton 54 assurant une profondeur d'immersion constante des extrémités 49, 50, 51 d'entrée desdits tuyaux 46, 47, 48, par rapport au niveau dynamique 37 du milieu bactérien. In the activated sludge tank according to the invention, the regulating 38 of dynamic level of the bacterial medium is produced in the form of a trough 11 with threshold, placed in communication by at least two flexible pipes 46, 47, 48 arranged at its ends, the inlet ends 49, 50, 51 of these pipes 46, 47, 48 being connected to a box 52 of purified water intake, which is equipped with guiding partitions 53 and a pontoon 54 ensuring a depth constant immersion of the inlet ends 49, 50, 51 of said pipes 46, 47, 48, relative to the dynamic level 37 of the bacterial medium.
La boîte 52 de prise d'eauxépurées est mise en communication avec l'atmosphère par des tubes à air 55, 56, faisant en même temps office de colonnettes pour la fixation de contrepoids 57, 58. The purified water intake box 52 is placed in communication with the atmosphere by air tubes 55, 56, at the same time acting as balusters for fixing the counterweight 57, 58.
La section mouillée ou de passage des tuyaux flexibles 46, 47, 48 et la profondeur constante d'immersion de leurs extrémités d'entrée 49, 50, 51 par rapport au niveau dynamique 37 du milieu bactérien sont choisies de telle façon que la profondeur d'immersion des pales 33, 34 des aérateurs 23, 24, par rapport au niveau dynamique 37 du milieu bactérien, varie sensiblement dans une plage s'étendant de -0,5 à +0,15 m. The wetted or passage section of the flexible pipes 46, 47, 48 and the constant depth of immersion of their inlet ends 49, 50, 51 relative to the dynamic level 37 of the bacterial medium are chosen in such a way that the depth d immersion of the blades 33, 34 of the aerators 23, 24, with respect to the dynamic level 37 of the bacterial medium, varies appreciably in a range extending from -0.5 to +0.15 m.
Le bassin à boues activées pour l'épuration d'eaux résiduaires par boues activées, faisant l'objet de l'invention, fonctionne de la façon suivante. The activated sludge tank for the purification of waste water by activated sludge, which is the subject of the invention, operates as follows.
Dans les périodes d'arrivée réduite des eaux résiduaires à épurer, celles-ci passent par l'auge 4 (figure 1) de distribution et par les orifices 3 d'entrée et se déversent dans le réservoir à mélange 1
du bassin à boues activées, où elles se mélangent avec les boues activées régénérées arrivant du régénérateur 18 par l'entrée 5. Le mélange formé, à concentration en boues activées comprise dans une plage de 1,5 à 2,0 gll, est aéré par les disperseurs 2 de gaz oxygéné, raccordés par les conduites d'air 44 aux soufflantes 45 d'aération de base, c'est-à-dire d'aération permanente de premier niveau. La quantité de gaz oxygéné qui est alors débitée atteint le niveau minimal, suffisant pour maintenir les boues activées en suspension et conserver leur activité aérobie dans la période d'arrivée réduite des eaux résiduaires.Ceci exclut les dépenses improductives d'énergie électrique dans les périodes de faibles charges de traitement, crée des conditions favorables au transfert de l'oxygène au liquide, car le barbotage par le gaz a lieu à un régime proche du régime a' bulles, et augmente fortement la durée de servive des disperseurs, car la charge en gaz par unité de surface active de ceux-ci est réduite de plusieurs fois.In the periods of reduced arrival of the waste water to be purified, it passes through the trough 4 (FIG. 1) of distribution and through the inlet orifices 3 and discharges into the mixing tank 1
of the activated sludge tank, where they mix with the regenerated activated sludge arriving from the regenerator 18 via inlet 5. The mixture formed, with activated sludge concentration in a range of 1.5 to 2.0 gll, is aerated by the oxygenated gas dispersers 2, connected by the air lines 44 to the blowers 45 for basic ventilation, that is to say first level permanent ventilation. The quantity of oxygenated gas which is then discharged reaches the minimum level, sufficient to keep the activated sludge in suspension and to maintain its aerobic activity during the reduced arrival period of the wastewater. This excludes unproductive expenditure of electrical energy in the periods low treatment loads, creates favorable conditions for the transfer of oxygen to the liquid, since the bubbling by the gas takes place at a speed close to the bubble speed, and greatly increases the service life of the dispersers, because the load in gas per unit of active area of these is reduced by several times.
Après l'oxydation biochimique des polluants par les microorganismes des boues activées dans le réservoir à mélange 1 du bassin, le mélange eaux résiduaires-boues activées passe par la sortie 6 de milieu bactérien, constituée par le seuil 7 et la chicane haute 8, et arrive dans les séparateurs de boues 9, 10 qui communiquent avec le réservoir à mélange I suivant le principe des vases communicants et sont adaptés pour séparer le milieu bactérien en eaux épurées et en boues à recycler. Les eaux épurées sortant des séparateurs 9, 10 passent par l'auge à seuil 1t, via le régulateur 38 de niveau dynamique, et sont évacuées de l'ouvrage. After the biochemical oxidation of the pollutants by the microorganisms of the activated sludge in the mixing tank 1 of the basin, the mixture of waste water and activated sludge passes through the outlet 6 of bacterial medium, constituted by the threshold 7 and the high baffle 8, and arrives in the sludge separators 9, 10 which communicate with the mixing tank I according to the principle of communicating vessels and are suitable for separating the bacterial medium into purified water and sludge to be recycled. The purified water leaving separators 9, 10 passes through the threshold trough 1t, via the dynamic level regulator 38, and is discharged from the structure.
Les boues activées séparées sont transférées par les "airlifts" 13, 14 à l'auge à boues 17, d'où les boues à recycler vont au régénérateur 18, en passant par le grand orifice 12 de sortie, ainsi qu 1au minéralisateur aérobie 40 de bo-ues activées en excès, en passant par le petit orifice réglable 39. The separated activated sludge is transferred by the "airlifts" 13, 14 to the sludge trough 17, from where the sludge to be recycled goes to the regenerator 18, passing through the large outlet orifice 12, as well as to the aerobic mineralizer 40 excess activated bo-ues, passing through the small adjustable orifice 39.
Les boues activées en excès sont traitées dans le minéralisateur aérobie 40, puis leur traitement est achevé dans l'épaississeur de boues 42, après quoi les boues à humidité de 97 à 98%, c'est-à-dire à concentration de 20 à 30 g/l, selon leurs propriétés initiales, sont envoyées à la valorisation, tandis que les eaux de boues séparées par l'épaississeur 42 sont retournées au régénérateur 18 par l'auge collectrice 43. The excess activated sludge is treated in the aerobic mineralizer 40, then its treatment is completed in the sludge thickener 42, after which the sludge with a humidity of 97 to 98%, that is to say at a concentration of 20 to 30 g / l, according to their initial properties, are sent to recovery, while the sludge water separated by the thickener 42 is returned to the regenerator 18 by the collecting trough 43.
La disposition relative des séparateurs de boues 9, 10, du minéralisateur aérobie 40 et du réçénérateur 18, permet de réduire les dépenses d'énergie pour les transferts des boues activées, et le contact des boues activées véhiculées avec l'oxygène de l'air au cours de leur transfert par les "airlifts" 13, 14 diminue l'effet défavorable des conditions anaérobies et contribue au rétablissement plus rapide de leur activité, ainsi qu'à leur épaississement plus efficace. The relative arrangement of the sludge separators 9, 10, of the aerobic mineralizer 40 and of the regenerator 18 makes it possible to reduce the energy expenditure for the transfers of the activated sludges, and the contact of the activated sludges conveyed with the oxygen of the air. during their transfer by the "airlifts" 13, 14 decreases the unfavorable effect of anaerobic conditions and contributes to the more rapid restoration of their activity, as well as to their more effective thickening.
Dans la période d'arrivée accrue des eaux résiduaires, le premier aérateur mécanique 23 (figure 3), dans le sens de circulation du liquide dans le bassin, est mis en marche. Il s'ensuit qu'une certaine quantité de boues activées, passant par la tubulure 25 d'aspiration réglable, dont l'extrémité d'entrée 27 communique avec le régénérateur 18, est transférée du compartiment 21 correspondant du régénérateur 18 au réservoir à mélange 1 du bassin. Ceci engendre un flux de circulation inverse du milieu bactérien et des eaux résiduaires à épurer du réservoir à mélange 1 du bassin au régénérateur 18, qui se trouve ainsi associe à l'action oxydante. Dans le système réservoir à mélange premier compartiment du régénérateur", il s'établit une concentration moyenne en boues activées de 2,5 à 3 g/l, et le supplément oxygène nécessaire est fourni par l'aérateur mécanique en marche. In the period of increased arrival of waste water, the first mechanical aerator 23 (FIG. 3), in the direction of circulation of the liquid in the basin, is started. It follows that a certain quantity of activated sludge, passing through the adjustable suction pipe 25, whose inlet end 27 communicates with the regenerator 18, is transferred from the corresponding compartment 21 of the regenerator 18 to the mixing tank. 1 of the pelvis. This generates a reverse circulation flow of the bacterial medium and of the waste water to be purified from the mixing tank 1 of the basin to the regenerator 18, which is thus associated with the oxidizing action. In the regenerator first compartment mixing tank system, an average activated sludge concentration of 2.5 to 3 g / l is established, and the necessary oxygen supplement is supplied by the mechanical aerator in operation.
Ensuite, quand l'arrivée des eaux résiduaires augmente encore plus, le second aérateur mécanique 24 est mis en marche. Il s'ensuit qu'un supplément de boues activées, passant par la tubulure 26 d'aspiration réglable, dont l'extrémité d'entrée 28 communique avec le régénérateur 18, est transféré du compartiment 22 correspondant du régénérateur 18 au réservoir à mélange 1 du bassin. Dans le système "réservoir à mélange - deux compartiments du régénérateur", il s'établit une concentration moyenne en boues activées de 4 à 5 g/l. Then, when the arrival of the wastewater increases even more, the second mechanical aerator 24 is started. It follows that a supplement of activated sludge, passing through the adjustable suction pipe 26, the inlet end 28 of which communicates with the regenerator 18, is transferred from the corresponding compartment 22 of the regenerator 18 to the mixing tank 1 of the pelvis. In the "mixing tank - two compartments of the regenerator" system, an average activated sludge concentration of 4 to 5 g / l is established.
Les disperseurs 2 de gaz oxygéné sont disposés suivant le périmètre du réservoir à mélange, de telle sorte que, pendant la période de marche des aérateurs mécaniques 23, 24, les flux de liquide pulsés par ceux-ci vers la périphérie du réservoir à mélange 1 assurent l'établissement d'un régime à contre-courant pour la dissolution de l'oxygène insufflé par les disperseurs 2 de l'aération de base. The oxygenated gas dispersers 2 are arranged along the perimeter of the mixing tank, so that, during the period of operation of the mechanical aerators 23, 24, the flows of liquid pulsed by them towards the periphery of the mixing tank 1 ensure the establishment of a counter-current regime for the dissolution of the oxygen blown in by the dispersers 2 of the basic aeration.
De la sorte, l'introductin d'une quantité supplémentaire d'oxygène dans le milieu bactérien, par mise en marche échelonnée des aérateurs mécaniques 23, 24, assure un second niveau d'aération: commandée ou à action périodique. Si le système d'aération de base fonctionne en permanence, le diagramme de marche du système d'aération commandée correspond au nombre d'aérateurs mécaniques installes, et, en cas d'installation de deux aérateurs mécaniques, le premier marche près de 8 à 10 h par jour, et le second, près de 4 à 6 h. In this way, the introduction of an additional quantity of oxygen into the bacterial medium, by staggered starting of the mechanical aerators 23, 24, provides a second level of aeration: controlled or with periodic action. If the basic ventilation system is in continuous operation, the flow diagram of the controlled ventilation system corresponds to the number of mechanical aerators installed, and, if two mechanical aerators are installed, the first operation near 8 to 10 hours a day, and the second, almost 4 to 6 hours.
Afin de prévenir l'écoulement intempestif du milieu bactérien du réservoir à mélange 1 du bassin au régénérateur 18 dans la période d'arrivée accrue d'eaux résiduaires, les tranches supérieures 35, 36 des divergents 31, 32, dans lesquelles sont placées les pales 33, 34 des aérateurs mécaniques 23, 24, sont disposées à un niveau non inférieur au niveau dynamique 37 du milieu bactérien dans le réservoir à mélange 1. In order to prevent the untimely flow of the bacterial medium from the mixing tank 1 from the basin to the regenerator 18 in the period of increased arrival of waste water, the upper sections 35, 36 of the diverging sections 31, 32, in which the blades are placed 33, 34 of the mechanical aerators 23, 24 are arranged at a level not lower than the dynamic level 37 of the bacterial medium in the mixing tank 1.
Pour une régulation plus souple de la consommation d'énergie dans la période d'arrivée accrue, ainsi que pour une utilisation plus efficace des aérateurs mécaniques 23, 24, le niveau dynamique 37 du milieu bactérien dans le réservoir à mélange 1, mis en communication avec les séparateurs de boues 9, 18 suivant le principe des vases communicants, est régulé en raison directe de l'arrivée des eaux résiduaires, à l'aide du régulateur 38 (figure 4) de niveau dynamique du milieu bactérien. Les eaux résiduaires clarifiées passent entre les cloisons directrices 53 de la boîte 52 de prise d'eaux épurées et sont transmises à l'auge à seuil 11 par les tuyaux flexibles 46, 47, 48.La fonction desdits tuyaux flexibles 46, 47, 48 ne se borne pas à l'évacuation des eaux épurées hors de l'ouvrage; ils jouent aussi le rôle de limiteurs doux positionnant le régulateur 38 de niveau dynamique du milieu-bactérien dans le plan. For a more flexible regulation of the energy consumption in the increased arrival period, as well as for a more efficient use of the mechanical aerators 23, 24, the dynamic level 37 of the bacterial medium in the mixing tank 1, placed in communication with the sludge separators 9, 18 according to the principle of communicating vessels, is regulated as a direct result of the arrival of waste water, using the regulator 38 (FIG. 4) of the dynamic level of the bacterial medium. The clarified waste water passes between the guiding partitions 53 of the box 52 of purified water intake and is transmitted to the threshold trough 11 by the flexible pipes 46, 47, 48. The function of said flexible pipes 46, 47, 48 does not limit itself to the discharge of purified water out of the structure; they also play the role of soft limiters positioning the regulator 38 of the dynamic level of the bacterial medium in the plane.
Les cloisons directrices 53 se trouvant dans la boîte 52 de prise d'eaux épurées permettent de réaliser un prélèvement uniforme des eaux aux couches superficielles des séparateurs de boues 9, 10 (figure 2). Dans les périodes d'arrivée réduite, les eaux résiduaires passent par les tuyaux flexibles 46, 47, 48 (figure 4), prévus pour un débit déterminé, avec de faibles pertes de charge, ce qui assure une profondeur minimale d'immersion des pales 33, 34 des aérateurs mécaniques 23, 24 (figure 2).The guiding partitions 53 located in the box 52 of purified water intake make it possible to carry out a uniform sampling of the water from the surface layers of the sludge separators 9, 10 (FIG. 2). In periods of reduced arrival, waste water passes through flexible pipes 46, 47, 48 (Figure 4), provided for a determined flow rate, with low pressure losses, which ensures a minimum immersion depth of the blades 33, 34 of the mechanical aerators 23, 24 (Figure 2).
Au fur et à mesure de l'augmentation de l'arrivée d'eaux résiduaires et par conséquent de la charge en polluants organiques, les pertes de charge du liquide dans les tuyaux flexibles 46, 47, 48 s'accroissent, ce qui entraîne une augmentation correspondante de l'immersion des aérateurs mécaniques 23, 24 marchant simultanément, et une augmentation de leur débit en oxygène. As the arrival of waste water increases and therefore the load of organic pollutants, the pressure drops of the liquid in the flexible pipes 46, 47, 48 increase, which leads to a corresponding increase in the immersion of mechanical aerators 23, 24 operating simultaneously, and an increase in their oxygen flow rate.
Quand l'arrivée d'eaux résiduaires dépasse la valeur maximale de calcul, le niveau du liquide monte au-dessus du seuil de l'auge à seuil 11 et une partie des eaux résiduaires clarifiées se déverse directement dans l'auge à seuil 11, en court-circuitant les tuyaux flexibles 46, 47, 48 (figure 3); de ce fait, la profondeur d'immersion des aérateurs mécaniques 23, 24 ne dépasse pas la valeur limite admissible. When the arrival of waste water exceeds the maximum design value, the level of the liquid rises above the threshold of the trough at threshold 11 and a portion of the clarified waste water flows directly into the trough at threshold 11, by shorting the flexible hoses 46, 47, 48 (Figure 3); therefore, the immersion depth of the mechanical aerators 23, 24 does not exceed the admissible limit value.
Une telle conception du régulateur 3#8 de niveau dynamique du milieu bactérien permet de faire varier en continu le niveau du milieu bactérien dans les séparateurs de boue 9, 10 (figures 1, 2) et dans le réservoir à mélange 1 avec lequel ils sont en communication, ce qui, à son tour, entraîne une variation continue de la profondeur d'immersion des pales 33, 34 des aérateurs mécaniques, de telle façon que la quantité d'oxygène introduite dans le milieu bactérien par les aérateurs mécaniques 23, 24 soit d'autant plus grande que l'arrivée d'eaux résiduaires est plus élevée, en économisant ainsi l'énergie électrique. Such a design of the regulator 3 # 8 of dynamic level of the bacterial medium makes it possible to continuously vary the level of the bacterial medium in the mud separators 9, 10 (FIGS. 1, 2) and in the mixing tank 1 with which they are in communication, which, in turn, causes a continuous variation of the immersion depth of the blades 33, 34 of the mechanical aerators, so that the quantity of oxygen introduced into the bacterial medium by the mechanical aerators 23, 24 the greater the higher the arrival of wastewater, thereby saving electrical energy.
Selon la profondeur d'immersion de leurs pales, les aérateurs mécaniques verticaux peuvent marcher à trois régimes (figure 5). Depending on the immersion depth of their blades, vertical mechanical aerators can operate at three speeds (Figure 5).
Le régime de pulvérisation est observé quand la profondeur h d'immersion des pales est faible (de - 0,1 à - 0,05 m). A ce régime, le pouvoir oxydant OC et les dépenses d'énergie sont peu élevés. The spraying regime is observed when the immersion depth h of the blades is small (from - 0.1 to - 0.05 m). At this regime, the oxidizing power OC and the energy expenditure are low.
Au fur et à mesure de l'augmentation de la profondeur h d'immersion des pales, de -0,05 m à 0,15 m (la vitesse de rotation étant constante), le pouvoir oxydant OC des aérateurs mécaniques verticaux atteint ses valeurs les plus élevées et la puissance croît suivant une fonction pratiquement linéaire dans l'intervalle de profondeurs d'immersion qui caractérise le régime d'aération efficace. As the blade immersion depth h increases from -0.05 m to 0.15 m (the speed of rotation being constant), the oxidizing power OC of the vertical mechanical aerators reaches its values the highest and the power increases according to a practically linear function in the interval of immersion depths which characterizes the effective aeration regime.
Quand la profondeur h d'immersion des pales augmente encore plus (au-dessus de 0,15 m), le pouvoir oxydant OC des aérateurs baisse brusquement, car les pales perdent peu à peu leur contact avec l'air atmosphérique et passent au régime de brassage avec une valeur maximale de la puissance N absorbée. When the immersion depth h of the blades increases even more (above 0.15 m), the oxidizing power OC of the aerators drops sharply, because the blades gradually lose their contact with atmospheric air and go to speed of mixing with a maximum value of the power N absorbed.
La figure 5 fait apparaître qu'il existe une zone optimale de profondeur d'immersion des pales, dans laquelle l'efficacité de l'aération et le débit de l'aérateur en oxygène ont des valeurs élevées. La marche dans la zone optimale est obtenue ,en donnant à la section mouillée des tuyaux flexibles du régulateur de niveau dynamique et à la profondeur constante d'immersion de leurs extrémités d'entrée, par rapport au niveau dynamique du milieu bactérien, des valeurs choisies de telle façon que la profondeur d'immersion des palesbde l'aérateur, par rapport au niveau dynamique du milieu bactérien, varie dans une plage de, sensiblement - 0,05 à 0,15 m. FIG. 5 shows that there is an optimal zone of immersion depth of the blades, in which the efficiency of the aeration and the flow rate of the aerator in oxygen have high values. The walk in the optimal zone is obtained, by giving the wet section of the flexible pipes of the dynamic level regulator and the constant depth of immersion of their inlet ends, compared to the dynamic level of the bacterial medium, of the selected values. so that the depth of immersion of the aerator blades, relative to the dynamic level of the bacterial medium, varies within a range of, substantially - 0.05 to 0.15 m.
De la sorte, le bassin conforme à l'invention assure une épuration biologique totale stable des eaux résiduaires en présence de fluctuations notables de l'arrivée des eaux résiduaires et de leur concentration en polluants organiques, permet de simplifier notablement la conception, d'accroître la fiabilité et de réduire le volume utile du bassin et les dépenses d'énergie électrique pour l'aération, tout en conservant un haut degré d'épuration des eaux résiduaires. In this way, the basin in accordance with the invention ensures stable total biological purification of the waste water in the presence of significant fluctuations in the arrival of the waste water and in its concentration of organic pollutants, makes it possible to simplify the design considerably, to increase reliability and reduce the useful volume of the basin and the expenditure of electrical energy for aeration, while maintaining a high degree of purification of waste water.
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| DE19853504332 DE3504332A1 (en) | 1985-02-08 | 1985-02-08 | Activated sludge tank |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2676045A1 (en) * | 1991-05-03 | 1992-11-06 | Craisson Gilles | Process for automatic recycling of sludge in purification stations |
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| US3709792A (en) * | 1971-02-16 | 1973-01-09 | Fmc Corp | Method and apparatus for treating sewage |
-
1985
- 1985-02-08 DE DE19853504332 patent/DE3504332A1/en active Granted
- 1985-02-11 FR FR8501901A patent/FR2577210B1/en not_active Expired
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Also Published As
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| DE3504332A1 (en) | 1986-08-14 |
| DE3504332C2 (en) | 1989-11-09 |
| FR2577210B1 (en) | 1988-12-23 |
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