Brevet FR2029440A1 — publié le 19701023

la présente invention concerne le traitement des eaux d'égouts. Plus particulièrement, elle concerne un procédé de traitement des boues activées. Plus particulièrement encore elle concerne un procédé de préparation d'une boue concentrée, dont la teneur 5 en phosphates est notablement réduite et qui, recyclée ensuite dans un bassin d'aération, provoque l'incorporation dans les matières solides formées dans le mélange obtenu des phosphates présents dans les eaux d'égout affluentes. Selon la présente invention, il est prévu un système de 10 traitement des boues qui, lorsqu'il est associé à un système de traitement des eaux d'égout par boue activée, permet d'obtenir une boue appauvrie en phosphates qui est ensuite recyclée dans un bassin d'aération, dans lequel les matières phosphorées contenues dans les boues traitées et qui seront ci-après désignées "phospha-15 tes" du fait que les phosphates en sont le constituant principal, sont absorbées par les matières solides présentes dans le mélange contenu dans le bassin d'aération ou se trouvent associées à ces matières solides. Le procédé de traitement des boues utilisé comporte l'exécution sur une première boue concentrée en provenance du 20 séparateur de boues d'un système de traitement des boues d'égouts activées d'une acidification suivie d'une nouvelle concentration qui donnent une deuxième boue concentrée, la dilution de cette deuxième boue concentrée à l'aide d'un volume suffisant d'un milieu aqueux à faible teneur en phosphates et en matières solides en 25 provenance dudit séparateur de boues et la séparation d'une dernière boue concentrée à teneur en phosphates relativement faible et qui est ensuite recyclée dans le bassin d'aération du système de traitement des boues activées» Dans les systèmes classiques de traitement des boues ac-50 tivées actuellement utilisés, les eaux d'égouts sont soumises aux opérations usuelles de dégrillage,dessablage etc, après quoi elles sont mélangées avec une boue en provenance d'un bassin de décantation et soumises à une aération, le volume de boue recyclée est compris entre les 25 et 200 ?£ du volume des eaux d'égouts efflu-35 entes, lesquelles ont en général un B.O.D. (teneur en matières organiques) comprise entre 100 et 300 mg environ par litre. Dans tout traitement de ce type, qui comporte un recyclage continu de larges volumes de liquide contenant des boues, il 69 40912 2 2029440 se produit un état d'équilibre correspondant à une concentration relativement forte en éléments minéraux dissous et principalement constitués par des matières phosphorées présentes sous forme d'art ions, en général de phosphates. La décharge journalière dans 5 un milieu récepteur approprié des effluents fortement chargés en matières minérales rejetés par de tels systèmes de traitement provoque finalement la contamination de ce milieu et, par suite, la formation d'efflorescences indésirables, le dégagement d'odeurs désagréables, etc. 10 II arrive fréquemment dans les traitements des eaux d'égouts par les boues activées que s'établissent des conditions qui favorisent l'accumulation dans les liquides en circulation de matières phosphorées dissoutes en quantités telles que l'effluent déchargé a une concentration relativement élevée en phosphates# 15 Cette accumulation de quantités appréciables de phospha tes dans l'effluent des systèmes de traitement des eaux d'égouts par une boue activée est certes connue, mais jusqu'ici elle a été acceptée comme inévitable, l'épuration des eaux étant principalement estimée en fonction de leur B.O.D.. Par suite, des me-20 sures spéciales d'élimination des phosphates, par traitement à la chaux, au chlorure ferrique ou par d'autres agents chimiques similaires, n'étaient prises que lorsque ladite teneur en phosphates devenait réellement inacceptable. Il a été suggéré que la teneur en phosphates des boues 25 recyclées dans les procédés d'épuration par boue activée soit diminuée par élutriation de la boue à l'aide d'eau acidifiée, ou par acidification de cette boue et son maintien en condition de fermentation anaérobie pendant le temps nécessaire pour la formation d'une couche surnageante et séparable enrichie en phosphates. 30 De tels traitements ont pour résultat le renvoi dans le bassin d'aération d'une boue contenant environ 5 à 100 mg par litre de phosphates selon le volume d'eau d'élutriation utilisé. Il a été observé par la Demanderesse que la teneur en phosphates de la boue recyclée dans un procédé d'épuration des 35 eaux d'égouts par boue activée peut être notablement réduite. Le procédé nouveau découlant de cette observation, et qui fait l'objet de la présente invention, supprime la nécessité d'avoir à opérer sur des volumes importants d'eau d'élutriation à faible teneur 69 40912 3 2029440 en phosphates» Il en découle une diminution du coût de l'épuration due d'une part à la suppression même de l'eau d'élutriation et à celle de l'équipement nécessaire pour assurer la circulation de columes importants de cette eau, et, d'autre part, à la suppres-5 sion du traitement subséquent nécessaire pour éliminer les phosphates contenus dans des volumes importants de solutions diluées» Dans le procédé de l'invention, la liqueur mélangée est soumise à une aération à court terme qui en élimine les matières organiques et telle que les matières solides contenues demeurent dans le 10 bassin d'aération un temps suffisant pour permettre l'hydrolyse des phosphates et leur suppression dans le milieu aqueux qui les contenait* La liqueur mélangée sortant du bassin d'aération est soumise à-une opération de séparation qui fournit un effluent contenant en volume 80% ou plus du débit d'affluent déversé dans le 15 bassin de décantation et 10 à 20% seulement des phosphates contenus dans cet affluent et une boue concentrée contenant 10 à 20% en volume de l'affluent du bassin de décantation et 75 à 90% des phosphates contenus dans cet affluent» Dette première boue concentrée est ensuite acidifiée à on pi compris entre 4 et 6,5 pour la 20 débarrasser par désorption des phosphates qu'elle contient, lesquels sont absorbés par le liquide associé à la boue puis soumise à une nouvelle concentration qui donne une deuxième boue concentrée dont la teneur en matières solides est environ le double de celle de la première, associée à. un volume de liquide égal aux 40 à 50% 25 du volume de liquide associé à la première boue•concentrée et dont la teneur en phosphates est égale aux 40 à 50% de celle de cette première boue concentrée. La deuxième boue concentrée est ensuite mélangée, par exemple à raison de 50 à 500% du volume de la deuxième boue concentrée, avec l'effluent de la première sé-30 paration, puis cette boue est concentrée à nouveau de façon à être constituée par 8 à 10% de matières solides contenues dans un volume de liqueur approximativement égal au volume de la deuxième boue concentrée, ce qui donne une boue de recyclage envoyée dans le bassin d'aération et contenant par gramme de matières solides en 35 suspension une quantité de phosphates séparables par désorption inférieure aux 25% environ, de préférence aux 10%, et si possible encore plus réduite, de la teneur de la liqueur mélangée en phosphates séparables par désorption par gramme de matières solides 69 40912 4 2029440 en. suspension. Plus précisément, et selon un mode de mise en oeuvre du procédé de l'invention, l'élimination, par exemple, des orthophos-phates contenus dans la boue d'ensemencement recyclée comporte : 5 l'extraction de la liqueur mélangée contenue dans le bassin d'aération et son envoi dans un bassin de décantation ; l'extraction de ce bassin de décantation d'une boue concentrée d'une teneur en matières solides de 4% environ et son mélange avec 10 à 15% du volume des eaux d'égout'affluentes, ce qui donne, par exemple, un 10 mélange de 380 litres d'eau d'égout et de 53 litres de boue concentrée par minute, dont la teneur en phosphates peut se situer, par exemple, entre 175 et 250 mg par litre; l'acidification de cette boue concentrée à l'aide, par exemple, d'acide sulfurique pour ramener le pH de la liqueur à 5 environ ; le passage de la boue 15 ainsi acidifiée par une deuxième opération de séparation dans laquelle la boue est extraite de la liqueur à raison de 20 litres environ à la minute sous forme d'un concentré contenant environ 8 à 10% de matières solides et environ 175 à 250 mg par litre de phosphates ; le mélange de ce concentré de flottation avec on vo-20 lume approximativement égal de l'effluent du bassin de décantation; et l'envoi à raison de 40 litres par minute environ de la boue ainsi diluée dans un troisième bassin de séparation, opération qui fournit une boue de recyclage contenant environ 10% de matières solides et environ 110 mg par litre de phosphates. Cette concen-25 tration correspond environ à 1,1 mg de phosphates séparables par désorption par gramme de boue■activée, alors que la liqueur mélangée contient environ 6 mg de phosphates séparables par désorption par gramme de boue activée. Dans le mode de mise en oeuvre qui vient d'être décrit, 30 il est fait référence à une concentration de la boue dans un bassin de décantation et dans un bassin de flottation. Il doit être bien entendu que les trois concentrations de l'invention peuvent s'effectuer par l'un quelconque de ces procédés ou encore dans un appareil de séparation des boues à marche plus rapide, cellule 35 de flottation, séparateur "Sweco" ou séparateur centrifuge par exemple, l'emploi d'un tapis filtrant en marche continue qui se décharge dans un milieu aqueux de façon à y remettre en suspension le gateau filtrant qu'il a retenu est particulièrement utile 40912 5 2029440 dans l'opération de séparation de la boue acidifiée. L'acidification de la boue augmente sa densité et, simultanément, provoque une diffusion rapide dans le liquide qui lui est associé des phosphates séparables par désorption. Cette aug-5 mentation de densité permet, en partant d'une boue à 3.000 à 7.000 mg de matières solides par litre telle que celle qui se dépose dans un bassin de décantation classique, d'obtenir des boues concentrées dont la teneur en matières solides se situe, par exemple, entre 10.000 et 100.000 mg par litre. 10 La réduction à une faible valeur de la teneur en phos phates de la boue concentrée recyclée est une nécessité car, si la boue et la liqueur associée recyclées forment une liqueur mélangée contenant une quantité de phosphates décelable à l'analyse, la capacité de la boue à absorber les phosphates frais 15 introduits par l'affluent d'eau d'égout se trouve réduite plus ou moins proportionnellement à la teneur de la boue recyclée en phosphates séparables par désorption par unité de poids des matières solides en suspension dans cette boue. C'est pourquoi la teneur en matières solides de la boue recyclée doit être proportionnée de 20 façon à maintenir à un niveau acceptable sa capacité de séparation des phosphates des matières solides contenues dans la liqueur mélangée. L'exemple ci-après, donné à titre purement explicatif et nullement limitatif, fera mieux comprendre comment le procédé 25 de la présente invention peut être mis en oeuvre. Exemple Le bassin d'aération utilisé peut être un bassin carré de 6,600 mètres de côté dans lequel le niveau du liquide en traitement peut se situer à 4,400 m du fond du bassin, et muni sur 30 le bord supérieur de l'un de ses murs de côté d'un canal d'arrivée de l'affluent qui se décharge dans le bassin par un déversoir de façon à se répartir uniformément le long dudit mur. Le mur opposé du bassin peut comporter cinq orifices régulièrement espacés pour la décharge de la liqueur mélangée. 35 II est prévu un équipement d'insufflation d'air constitué par un conduit de distribution placé à 60 cm au-dessus du fond du bassin et à 90 cm du mur du bassin qui supporte le canal d'arrivée de l'affluent et par un deuxième conduit de distribution placé 69 40912 6 2029440 de la même façon, mais du côté du mur qui porte les orifices de décharge de l'effluent. Chacun de ces conduits de distribution peut porter une série d'éléments éjecteurs horizontaux enroulés en forme de serpentin plat et capables chacun d'éjecter 140 à 225 5 litres d'air par minute. Ce bassin d'aération contient environ 200.000 litres de liqueur mélangée contenant une boue mélangée à 5.000 mg de matières solides par litre. Un affluent d'eau d'égout dont la teneur en phosphates est de 30 mg par litre environ est déversé dans ce 10 bassin à raison de 1.100 litres par minute environ, avec introduction simultanée de boue de recyclage à raison de 57 litres par minute environ. Après trois heures de séjour dans le bassin, la liqueur mélangée est envoyée dans un bassin de décantation qui fournit environ 1.000 litres par minute d'un effluent dont la 15 teneur en phosphates est d'environ 3,2 mg par litre et environ 145 litres par minute d'une boue concentrée dont la teneur en phosphates est d'environ 220 mg par litre. Ces 145 litres par minute de boue concentrée sont mélan-gés avec un débit d'environ 33 cm par minute d'acide sulfurique 20 à 66° B, puis sont envoyés dans un bassin de flottation des boues. Dans'ce bassin, la liqueur acidifiée, après un temps de séjour approprié, se sépare en donnant environ 87,5 litres d'un effluent contenant environ 220 mg de phosphates par litre et environ 57 litres par minute d'une boue à 10% environ de matières solides 25 et 220 mg de phosphates par litre. Cette boue à 10% de matières solides est mélangée avec les 114 litres par minutes d1effluent fournis par le bassin de décantation et qui contiennent 3,2 mg de phosphates par litre, et la boue concentrée ainsi diluée est soumise à une deuxième opéra-30 tion de flottation. Cette deuxième flottation peut donner 114 litres à la minute d'une liqueur clarifiée contenant 75 mg de phosphates par litre et 57 litres par minute d'une boue de recyclage à environ 10% de matières solides et 75 mg de phosphates par litre. Cette 35 teneur en matières phosphorées correspond à environ 0,8 mg de phosphates séparables par désorption par gramme de boue recyclée, alors que la boue activée sous forme de liqueur mélangée en contient environ 6 mg par gramme. 69 40912 7 2029440 L'exemple qui précède met en évidence que le volume du milieu aqueux contenant des phosphates séparés par désorption et qui doit être traité pour en précipiter les phosphates avant qu'il soit envoyé à la décharge, est de 200 litres par minute et a une 5 teneur moyenne en phosphates de 140 mg par litre environ, chiffres qui sont à comparer avec ceux obtenus dans les systèmes d'épuration classiques dans lesquels les opérations de lavage de la houe nécessitent la mise en circulation d'un total de 3.800 à 7.600 litres par minute d'une liqueur dont la teneur en phosphates n'est 10 que de 10 à 15 mg par litre. • Bien'entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits, mais s'étend à toutes les variantes conformes à son esprit* 69 40912 8 2029440 KEVEJSDIOATIOHS 1 - Procédé pour la réduction de la teneur en phosphates d'une boue de recyclage utilisée dans une installation comportant l'emploi de boues activées, ce procédé comportant les opérations 5 suivantes î séparation d'une liqueur mélangée et aérée en un premier milieu aqueux à faible teneur en matières solides en suspension et à teneur en phosphates relativement faible et en une première boue concentrée en matières solides et riche en matières phosphorées ; acidification de cette première boue concentrée en 10 matières solides de façon à ramener son pH entre 4 et 6,5 environ séparation de cette boue acidifiée en un deuxième milieu'aqueux à faible teneur en matières solides en suspension et en une deuxiè me boue concentrée dont la teneur en matières solides est plus éle vée que eelle de la première ; mélange de cette deuxième boue con-15 centrée avec un volume dudit premier milieu aqueux suffisant pour obtenir une dilution de cette boue concentrée ; et séparation de cette boue concentrée et diluée en un effluent final à faible teneur en matières solides et en une boue concentrée finale à teneur en phosphates relativement faible qui constitue la boue qui sera 20 recyclée• 2 - Procédé selon là revendication 1 dans lequel la première séparation s'effectue par décantation» 3 - Procédé selon la revendication 1 dans lequel la première séparation s'effectue par décantation et la deuxième et 25 la troisième s'effectuent par flottation. 4 - Procédé selon la revendication 1 dans lequel la première séparation s'effectue par décantation, la deuxième s'effectue par filtrage et la troisième par flottation» 5 - Procédé selon la revendication 1 dans lequel la 30 première séparation sépare les liqueurs mélangées en un premier milieu aqueux dont le volume est égal environ aux 80 à 90% du volume du mélange d'alimentation du bassin de décantation et contenant entre les 10 et 20% des phosphates contenus dans ladite alimentation, et en une première boue concentrée. 35 6 - Procédé selon la revendication 1 dans lequel la deuxième séparation fournit un deuxième milieu aqueux à faible teneur en matières solides et d'un volume égal aux 50 à 70% de celui de la première boue concentrée. 69 40912 9 2029440 7 - Procédé selon la revendication t dans lequel la troisième séparation fournit un effluent final dont le volume est au moins égal à celui dudit premier milieu aqueux utilisé pour la dilution de ladite "boue concentrée. 5 8 - Procédé selon la revendication 1 dans lequel les trois opérations de séparation s'effectuent par flottation.