Brevet FR2138439A1 — publié le 19730105

La présente invention concerne un appareil pour mesurer l'aptitude à la dégradation biologique des eaux usées industrielles et municipales aussi bien que le taux (activité) de décomposition de boue activée. L'examen et la mesure avec sûreté de la décompositon biologique et l'oxydation des déchets industriels est un important problème. Le procédé et l'appareil qui sont les plus simples et les plus largement utilisés dans ce but sont dûs à WARBURG (Van Gils, H.W., 1964, IG-q'NO Rept. 32). Ce procédé est toutefois compliqué et demande beaucoup de travail, l'appareil est difficile à manier, il exige de nombreuses lectures et il n1 est donc pas économique si on l'applique à la régulation d'une opération d'usine. La condition physiologique d'une culture de microorganisme y compris une boue activée peut être caractérisée au mieux par son activité et, en conséquence, sa détermination est d'une grande importance pour la régulation des usines d'épuration des eaux usées (Bucksteeg G. 1966, IIIe Conf. Intern. pour la Recherche sur la pollution dans le Monde, 11/5). L'activité de la boue fournit une information sur la quantité aussi bien que sur les conditions physiologiques (adaptation, toxicité) des bactéries vivant dans cette boue. Connattre la concentration des bactéries vivantes est d'impor- tance majeure dans l'épuration des eaux usées, puisque l'on peut déterminer l'un des paramètres essentiels de l'épuration par boue activée, ctest-i-dire la proportion d'aliments/micro- organismes, uniquement sur cette base. l'un des procédés lar gemment appliqués dans ce but est celui de Bucksteeg (W. BUCK STEEG, H. THIEIE, 1959, GWF, 100, 916). Cependant il est compliqué et loin d'entre précis et il ne permet pas de tirer une conclusion directe en ce qui concerne l'acivité de décomposi- tion aérobie de la boue. La détermination des concentrations en bactéries appartenant à des genres divers, par exeaple nitrifiantes, est de alee d'une grande importance dans l'opération des usines à boue activée (FARTAS P., 1968, Proc. IVe Conf. Intern. Rech. Poil. mondiale, II/1). La présente invention se propose de résoudre les problèmes techniques esquissés ci-dessus, qui sont considérés comme étant d'une grande importance pratiQue et qui, jusqu'à présent n'ont pas été résolus de façon satisfaisante. L'un des buts de la présente invention est de fournir un appareil qui permette la mesure de l'acitivité de décomposition biologique des déchets industriels et municipaux, aussi bien que le taux de décomposition de matières organiques (activité) de boue activée avec une plus grande efficacité qu'il n'était possible jusqu'à présent. La présente invention est basée sur le fait reconnu que, dans le cas de systèmes aérés par une charge d'air à débit constant, la déficience en oxygène, est mesurable dans le système, en d'autres termes que la différence entre l'équilibre et la concentration en oxygène par saturation d'air dans le système, est proportionnelle au taux de respiration c'est-àdire au taux de consommation de l'oxygène par les bactéries. L'appareil selon la présente invention fonctionne en déterminant le taux de décomposition (activité) par mesure de la durée de l'augmentation de la respiration dfle à un aliment nutritif biologiquement oxydable, de qualité et de quantité connues, ajouté à un échantillon de la boue à examiner. L'appareil selon la présente invention pour la mesure de la "dégradabilité" biologique des eaux usées industrielles et municipales et le taux de décomposition des matières organiques par une boue activée présente un ou plusieurs réacteurs pour aérer la boue, comportant une prise d'air, par exemple une conduite d'entrée d'air en relation avec un dispositif de stabilisation de la pression d'air, comprenant de plus une vanne à étranglement montée sur la conduite d'entrée d'air, d'un dispositif de mesure du débit d'air monté sur le parcours du flux d'air, une cellule de mesure de l'oxygène dissout revêtue d'une membrane pour mesurer la concentration de l'oxy- gène à l'équilibre dans la boue aérée dans le réacteur, et un enregistreur pour l'enregistrement en continu de la concentration en oxygène relié à la cellule de mesure de l'oxygène. Selon une forme de mise en oeuvre préférée de l'appareil selon la présente invention, le réacteur est constitué par une cuve d'aération et d'une cuve de dépit co-usuniquant avec cette cuve d'aération, pourvue d'un dispositif pour augventer le niveau de l'eau dans la cuve d'aération, de préférence une pompe pneumatique, pour le recyclage de la boue déposée. Selon une autre forme préférable de mise en oeuvre le ou les réacteurs sont disposés dans un bain réglé par ther mostat. Dans une autre forme de l'appareil, il est prévu un réacteur supplémentaire contenant de l'eau d'alimentation et pourvu d'un dispositif de prise d'air, commodément une conduite d'entrée d'air, dans le but de l'étalonnage (calibrage) de la cellule de mesure. Des formes spécifiques de mise en oeuvre de la présente invention seront maintenant décrites à titre d'exemple et en référence aux planches de dessins annexés dans lesquelles - la figure 1 représente un schéma del'appareil selon l'invention ; - la figure 2 représente une courbe d'activité enregistrée par l'instrument de mesure tandis que - la figure 3 représente une autre forme de mise en oeuvre de l'appareil, également en schéma. Selon la forme de réalisation de la figure 1, un bain 1 réglé par thermostat, contient deux cylindres 2 et 3, Dans le cylindre 2 on aère de l'eau d'alimentation pour l'étalonnage d'une électrode tandis que le cylindre 3 sert à l'a ération de la boue à examiner. Dans ce but une conduite d'entrée d'air 16 s'étend dans le cylindre 2 et une conduite d'entrée d'air 12 s'étend dans le cylindre 3. le débit de l'air est stabilisé à l'aide d'un réducteur 4, mesuré par un rotamètre 5 et réglé par la vanne à étrangleent 6. On mesure la concentration en oxygène de la boue par une électrode 7, le courant étant enregistré par un enregistreur potentiométrique 8. L'étalonnage est réglé par un rhéostat 9. l'exemple suivant sert à élucider le processus de mesure et l'évaluation avec l'appareil conforme à la présente invention. La figure 2 est un diagramme de la mesure d'activité. La concentration à équilibre de oxygène dissous dans la boue (concentration O.D.) est portée sur l'axe vertical tandis que la durée est portée sur l'axe horizontal. Â l'époque = 10, on ajoute so = 100 mg d'acétate à un échantillon de boue de V = 0,5 litre, ceci provoque une chute soudaine de la concentration en oxygène, c'est-à-dire une augmentation de la respiration. Après par exemple un t P 2 heures, l'acétate ajouté a été totalement consommé, la respiration est abaissée à 11 avec pour résultat que la concentration originelle en oxygène est réétablie. Conformément aux données de mesures, l'activité "At a donc la valeur suivante Si on effectue la mesure avec un aliment spécifique des bactéries nitrifiantes, c'est-à-dire NH4Cl ou par exemple un phénol, on peut aussi mesurer l'activité de la nitrification, ou le taux de décomposition du phénol. En examinant la zone qui se trouve sous la courbe de déficience en oxygène (figure 2), on peut tirer des conclusions quant à la quantité d'oxygène qui a été consommée pour la décomposition. le taux de décomposition ou, respectivement le besoin biologique d'oxygène (DOB) pour une quantité connue de déchet industriel est déterminé de façon similaire. Lorsqu'on examine l'activité de décomposition biologique d'une eau usée industrielle, il est préférable d'appliquer une variante de l'appareil selon la présente invention, permettant l'addition en série d'échantillons de déchets en utilisant la cuve de dépit montée derrière la cuve d'aération, La cuve d'aération est munie d'un dispositif permettant de faire monter le niveau de l'eau, combiné avec l'introduction d'oxygène, par exemple une pompe pneumatique, en vue de recycler la boue sédimentée. Cette dernière variante est présentée à la figure 3. L'air est chargé à la conduite 12. La pompe pneumatique 14 monté à la partie inférieure de la cuve d'aération 13 aspire la boue et élève ainsi le niveau de l'eau dans la cuve d'aération 13. Cette élévation du niveau de l'eau assure le recyclage de la boue dans le système. Â l'aide de cet appareil, les pertes en boue sont presqu'entièrement éliminées et on conserve le mélange aéré à volume constant. L'examen de l'activité de décomposition biologique s'effectue de la façon suivante : on ajoute consécutivement des quantités connues de déchets à examiner à l'échantillon de boue et on répète ce processus plusieurs fois. L'augmentation de la respiration dans l'échantillon de boue, en d'autres termes, la diminution de la concentration d'oxygène à équilibre, indique l'aptitude au traitement biologique. Une diminution de la durée de décomposition indique une adaptation tandis qu'une prolongation de ces délais marque un effet toxique. A l'aide de l'appareil selon la présente invention, de préférence équipé d'une pluralité de réacteurs, on peut obtenir une information sur les propriétés biologiques d'une série d'échantillons d'eaux usées en un délai relativement bref. REVENDICATIONS 1. Appareil pour la mesure de la dégradabilité biologique des eaux usées municipales ou industrielles et le taux de décomposition de matières organiques d'une boue activée, caractérisé en ce qu'il comporte un ou plusieurs réacteurs d'aération et des dispositifs, par exemple des conduites de prise d'air, pour charger l'air dans les réacteurs, des dispositifs pour stabiliser la pression de l'air cou plés avec la conduite d'entrée d'air, une vanne à étran glement dans la conduite d'entrée d'air, un dispositif pour la mesure du débit de l'air monté dans le chemin du flux d'air, une meabrane de cellule à oxygène dissous revêtue d'une mesure pour mesurer la concentration d'oxy gène dissous à l'équilibre prévalant dans la boue aérée, et un instrument de mesure pour l'enregistrement en continu -de la concentration en oxygène relié à la cellule de me sure de l'oxygène. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit réacteur comprend une cuve d'aération et une cuve de sédimentation reliées pour entre en communication, un dispo sitif pour l'introduction de l'air et l'élévation du niveau de l'eau, de préférence une pompe pneumatique, prévu dans la cuve d'aération dans le but de recycler la boue déposée. 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ou les réacteurs sont disposés dans un bain réglé par thermostat. 4. Appareil selon l'une des revendications précédentes, carac térisé en ce qu'il comporte un réacteur supplémentaire contenant de l'eau d'alimentation pour étalonner la cellule de mesure de l'oxygène, un dispositif pour l'introduction de l'air, de préférence une conduite d'entrée de l'air étant monté dans ce réacteur supplémentaire.