Brevet FR2130406A1 — publié le 19721103

La présente invention concerne un dispositif et un procédé pour le traitement par boue activée d'eau d'^gout et plus particulièrement un procédé et un dispositif utilisant de façon plus efficace un gaz d'aération riche en oxygène. 5 On sait que les eaux d'égout domestiques ainsi que les eaux usées industrielles et chimiques formant une matière biodégradable doivent être traitées avant d'être évacuées dans une fosse de déchargement ou un cours d'eau. On a proposé divers procédés et dispositifs pour traiter ces déchets et l'un 1 0 des plus courants est le procédé bien connu utilisant une boue activée. Dans le procédé classique à boue activée,on mélange le déchet liquide à purifier avec une boue activée pour former une liqueur mixte. On aère cette liqueur mixte avec un 15 gaz contenant de l'oyygène , si bien que les micro-organismes consomment et digèrent les déchets organiques en les utilisant comme aliment. Le métabolisme de ces organismes vivants nécessite de l'oxygène pour la croissance et la multiplication et ils consomment rapidement les déchets organiques. Les micro-organis-20 mes sont relativement denses si bien qu'on peut les séparer ultérieurement dans un bassin de décantation ou de clarification. L'effluent du bassin de décantation est très purifié car la plupart des déchets organiques ont été éliminés par les micro-organismes et on peut évacuer cet effluent purifié dans un cours 25 d'eau naturel sans provoquer de pollution. Certains des micro-organismes sédimentés, qu'on appelle couramment "boue activée", sont renvoyés à l'extrémité d'entrée de la cuve d'aération pour maintenir une concentration convenable en micro-organismes dans la liqueur mixte afin que le processus biologique se poursuive. 30 Cette description rapide et simplifiée du pro cédé à boàe activée montre que le processus biologique nécessite une alimentation appropriée en oxygène. Aussi, dans l'art antérieur, a-t-on depuis longtemps reconnu qu'il est très avantageux d'utiliser un gaz d'aération ayant une teneur en oxygène supé-35 rieure à la teneur de 21% de l'air. Par exemple, les brevets des Etats-Unis d Amérique N° 2.684.941, n° 3.462.275, n° 3.236.766 et n° 3.356.609 ont proposé l'utilisation de gaz d'aération à teneur élevée en oxygène _. Cependant, aucun de ces dispositifs 72 09462 2 2130406 ou procédés proposés ne conviennent en pratique pour diverses raisons techniques telles que par exemple le coût élevé de l'oxygène relativement pur et les conditions structurales et opératoires peu appropriées dans lesquelles on a proposé d'uti-5 liser les gaz à forte teneur en oxygène. Plus récemment, le coût de l'oxygène de pureté élevée a considérablement diminué et on a proposé des dispositifs tels que ceux décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n°3.547.811 à n°3.547.815 utilisant un gaz riche en oxygène dans des cuves d'aération fermées. Cepen-10 dant, ces dispositifs nécessitent une cuve d'aération entièrement fermée et le gaz riche en oxygène qu'on introduit au c'épart dans la cuve d'aération fermée est utilisé pour satisfaire à la totalité de la demande en oxygène de tout le dispositif d'aération. 15 Contrairement aux procédés et dispositifs décrits dans ces brevets de l'art antérieur, l'invention repose sur la découverte que dans certaines conditions structurales et opératoires, on peut obtenir tous les avantages de l'utilisation d'un gaz d'aération riche en oxygène en limitant l'utilisation 20 d'un tel gaz à la partie initiale du processus total d'aération, ce qui permet d'obtenir des réductions importantes des coûts d'investissement et de fonctionnement en utilisant de l'air atmosphérique libre dans la dernière partie du procédé. De plus l'invention présente l'avantage de permettre une utilisation maximale 25 du gaz riche en oxygène qu'on apporte dans la partie initiale du processus d'aération. Un des buts principaux de l'invention est un procédé et un dispositif améliorés pour le traitement par boue activée apportant tous les avantages de l'utilisation d'un gaz 30 riche en oxygène et en utilisant des quantités nettement moindres d'un tel gaz riche en oxygène relativement coûteux et des cuves d'aération moins coûteuses. Le dispositif et le procédé pour le traitement par boue activée selon l'invention utilise une cuve d'aération 35 initiale close dans laquelle on aère la liqueur mixte constituée des déchets aqueux et de la boue recyclée au contact d'un gaz d'aération riche en oxygène ; on entend ici par gaz d'aération riche en oxygène un gaz d'aération contenant au moins 35% en 72 09462 2130406 volume d'oxygène et de préférence de oO à 99,9% en volume. Au moins, dans la première partie de cette cuve d'aération close"., on maintient la teneur en oxygène dissous de la liqueur mixte à une valeur relativement élevée comprise par exemple 5 entre 3 et 15 ppm et de préférence entre 5 et 10 ppm. Après la période d'aération dans la cuve close au contact du gaz d'aération riche e -. oxygène, on évacue la liqueur mixte dans une ou plusieurs cuves d'aération ouvertes où on réalise une aération complémentaire avec ce l'air atmosphérique à des concentrations 10 en oxygène dissous relativement plus faibles jusqu'à ce que le processus de purification ait atteint le degré désiré. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris a la lecture de la description qui va suivre et en se référant aux dessins annexés, dans lesque 15 la figure 1 représente une coupe latérale sché matique d'un dispositif à boue activée selon l'invention : les figures 2 et 3 représentent des coupes latérales schématiques d'autres modes de réalisation -Je la cuve-close du système à boue activée de l'invention % e+ 20 la figure 4 représente une couoe latérale sché matique d'un autre mode de réalisation du dispositif à boue activée de l'invention. Les dessins, et en particulier la figure 1 , montrent une installation de traitement par boue activée d'eau 25 d'égout 10 qui comporte une cuve ou chambre d'aération initiale close 12 et une chambre ou cuve d'aération ouverte ultérieure 14 La cuve initiale d'aération 12 comporte une entrée 16 pour permettre aux déchets affluents 12, avec ou sans prétraitement dans une cuve de sédimentation primaire ( non représentée }, de péné-30 trer dans la cuve d'aération close il. Une cuve de décantation ou de clarification 18 reçoit la liqueur mixte aérée de la cuve d'aération 14 par une canalisation d'alimentation 20. Le disposi tif de clarification 1S fonctionne de façon classique, la boue sédimentant au fond du dispositif et l'effluent ourifié étant 35 évacué à la partie supérieure au-dessus d'un déversoir classique ou d'un autre dispositif d'évacuation non représenté. Une partie de la boue est éliminée du dispositif de clarification 18 et renvoyée par la canalisation 22 au moyen d'une pompe 24 dans la 72 09462 4 2130406 cuve d'aération close 12 pour apporter les micro-trganismes et réaliser la boue activée de l'installation 10. Le reste de la boue est prélevé dans la cuve de sédimentation 18 par la canalisation 25 pour être éliminé de façon appropriée. 5 La cuve d'aération 12 est une cuve fermée comportant un fond 28, des parois latérales verticales 30 et une paroi terminale 32 et qui est fermée par un plafond 34. Une paroi avant 36 descend en dessous du plafond 34 et une paroi avant verticale 38 située'en avant de la paroi 36 s'élève 10 verticalement du fond 28 et s'arrête en 40 en une position légèrement plus haute que la partie inférieure 42 de la paroi 36. Le commet 40 de la paroi avant 38 est situé er, dessous de la surface 44 de 1? liqueur mixte 46 qui est constituée par les déchets affluents apportés par l'entrée 16 et par la boue re-15 cyclée à partir de la cuve de sédimentation 18. Donc, comme la paroi avant 36 descend en dessous du niveau 44 du liquide , on obtient une cuve d'aération fermée et le liquide s'écoule de la cuve d'aération 12 dans la cuve d'aération 14 au-dessus de la paroi verticale 38. 20 Comme précédemment indiqué, la liqueur mixte 46 constituée des déchets affluents et de la boue activée recyclée est trritée au départ en présence d'un gaz d'aération riche en oxygène. Par conséquent, la cuve d'aération 12 comporte une entrée de gaz 48 dans le plafond 34 par laquelle on apporte un gaz d'aéra-25 tion riche en oxygène dans la cuve au-dessus de la surface 44 de la liqueur. Le gaz d'aération riche en oxygène provient d'une source 51 et on peut l'apporter dans la cuve d'aération 12 par la canalisation d'alimentation 49. Une pompe de recyclage 50 comporte une extrémité d'aspiration 53 communiquant avec l'intérieur 30 de la cuve d'aération 12 de façon à prélever le gaz d'aération riche en oxygène dans la partie de la cuve d'aération 12 située au-dessus de la surface de la liqueur et le pomper à travers une canalisation 54 vers un ou plusieurs diffuseurs immergés 56 de façon que le gaz riche en oxygène barbote en s'élevant 35 dans la liqueur mixte 46. On dispose également de préférence des agitateurs 58 pour agiter la liqueur mixte 46 et augmenter l'efficacité du transfert d'oxygène du gaz d'aération riche en oxygène dans la liqueur mixte 46 et maintenir les déchets solides en suspension. 72 09462 5 2130406 Le plafond 34 comporte un conduit d'échappement de g?7 52 pour laisser les gaz s'échapper à l'atmosphère et le conduit d'échappement 52 est muni d'une vanne régulatrice de débit 55 munie d'un analvseur d'oxygène 57. L'analyseur 5 d'oxygène 57 détermine le pourcentage d'oxygène dans les gaz dégagés de façon e maintenir la teneur en oxygène désirée préalablement déterminée dans le gaz dégagé pour des raisons décrites ci-après,en commandant l'ouverture et la fermeture de la vanne 55. 10 De préférence, on apporte le gaz d'aération riche en oxygène à partir de la source 51 sous une pression réglée de façon à pouvoir l'introduire dans la cuve d'aération close à la demande. Ainsi, lorsque la pression de gaz dans la chambre 12 s'abaisse en dessous de la pression réglée à laquelle on apporte 15 le gaz d'aération riche en oxygène, par suite du transfert de l'oxygène dans la liqueur mixte 46, la source 51 apporte une quantité plus importante de gaz d'aération riche en oxygène par la canalisation 49. La vanne 55 reste fermée jusqu'à ce que l'analyseur détecte une concentration en oxygène inférieure à la va-20 leur désirée avant de s'ouvrir à nouveau pour laisser le gaz s'échapper dans l'atmosphère . La pompe de recirculation 50 fonctionne en continu pendant l'opération et par conséquent fait circuler du gaz d'aération riche en oxygène dans le diffuseur 56 après quoi il s'élève en barbotant dans la liqueur mixte 46, ce 25 qui permet à l'oxygène de passer dans la liqueur mixte. Lorsque la liqueur mixte 46 a été traitée dans la cuve d'aération close 12, comme expliqué plus en détail ci-après, elle s'écoule au-dessus de la paroi avant 38 dans la cuve d'aération ouverte 14 où elle est encore aérée par plusieurs aérateurs 30 superficiels 60 ru contact de l'atmosphère jusqu'à ce qu'elle s'écoule par la canalisation 20 dans la cuve de sédimentation 18. On peut également utiliser des agitateurs 61 en dessous de la surface pour maintenir les solides en solution et empêcher la sédimentation dans la chambre d'aération 14. 35 Les figures 2 et 3 représentent d'autres cons tructions de la cuve d'aération close. Dans la figure 2, la chambre d'aération 12' comporte un fond 28', des parois latérales 30', une Daroi terminale 32', un plafond 34' en dessous duquel descend 72 09462 6 2130406 une paroi avant 36' et une paroi avant verticale 38' est placée en avant de la paroi 36' comme dans le mode de réalisation de la figure 1. La chambre d'aération 12' comporte également une nremi^re pgroi vasoendue 62 qui descend en dessous du plafond 5 34' à une nauteur (-A au-dessus du plancher 28' en délimitant une prer-â;:re cuve Une seconde paroi suspendue 72 placée en avant de la paroi verticale 68 descend jusqu'en 74 au-dessus du plancher 28' et délimite une deuxième et une troisième cuves secondaires 76 et 78. Une paroi verticale 80 est également placée 15 dans la cuve secondaire 78 écartée et en avant de la paroi 72 et s'élève du plancher 28' jusqu'en 82 en dessous de la surface 44» de la liqueur mixte 46'. Les parois 80 et 72 forment un passage rétréci pour la liqueur entre la cuve secondaire 76 et la cuve secondaire 78. 20 La première cuve secondaire 66 comporte égale ment une entrée 49' de gaz d'aération riche en oxygène, et la troisième cuve secondaire 78 comporte un conduit d'échappement 52' muni d'une vanne régulatrice 55' et d'un analyseur d'oxygène 57'. 25 La cuve secondaire 66 comporte un échappement de ga7 8^ raccordé par une canalisation 86 à une entrée de gaz 38 de la uve secondaire 76 et une évaluation de ga ? usé }0 est raccordée par une canalisation 92 à une entrée de gaz 94 de la cuve secondaire 78 si bien que le courant de gaz se fait de 30 façon successive dans le cuve d'aération 12' à travers les cuves secondaires 66, 76 et 78, avant d'être évacué par l'ouverture 52'. De préférence, chacune des cuves secondaires 66, 76 et 78 com-oorte des agitateurs 58' pour maintenir les solides en suspension dans la liqueur mixte et de plus on dispose également de préférence 35 ces aérateurs superficiels 60® pour augmenter l'efficacité du transfert d'oxygène entre le gaz d'aération riche en oxygène et la liqueur mixte . 72 09462 2130406 Dans le mode de réalisation illustré dans la figure 2, la liqueur mixte et le gaz d'aération riche en oxygène s'écoulent tous deux de façon successive h tr-vers les cuves secondaires 66, 76 et 78. On peut réaliser 1'alimentation en g 5 riche en oxygène par la canalisation 49' dans la cuve secondaire 66 à partir de la source en fonction de la pression comme dans le mode de réalisation illustré dans la figure 1. Ainsi, lorsque la pression du gaz Dans la chambre d'aération 12' s'abaisse en dessous de la pression réglée à laquelle le gaz riche en oxygène 10 est apporté, un courant additionnel de gaz d'aération riche en oxyaène s'écoule de la source dans la cuve secondaire 66 de la cuve d'aération 12* > trrvers la canalisation d'alimentation 49», La vanne régulatrice de dégagement 55' et l'analyseur 57' fonctionnent comme la vanne 55 et l'analyseur 57 du 15 mode de réalisation de la figure 1, mais,comme le courant de gaz traverse les cuves secondaires , on peut régler la teneur en oxyçè-ne du qaz dégagé à une valeur très faible telle que par exemple celle de l'air atmosphérique (c'est-à-dire 20,8% d'oxygène'i ou à d'autres concentrations en oxygène supérieures ou inférieures à 20 celle de l'air. Par conséquent, lorsque l'analyseur 57' et la vanne régulatrice 55' sont réglés pour laisser s'échapper le gaz lorsque sa teneur en oxygène est égale ou inférieure à 20,8%, .la vanne 55* est fermée lorsque l'analyseur 57' détecte une teneur en oxyoène supérieure à 20,8%. 25 Lorsque la vanne 55' est fermée, la pression , . dans la cuve d'aération 12» a tendance à s'élever a une valeur" supérieure h la pression réglée à laquelle on introduit le gai?-: riche en oxygène dans la cuve d'aération 12* par la canalisation d'alimentation 49'. Par conséquent, il ne s'écoule plus de gaz. 30 d'aération riche en oxygène dans la cuve 12'. Lorsque la cuve 12' est r-insi fermée, la liqueur 46' est aérée dans chacune des clives secondaires en présence du gaz d'aération riche en oxygène jus-qu'^ ce que suffisamment d'oxygène soit passé dans la liqueur^ mixte pour réduire suffisamment la pression du gaz dans la cuve 35 12' pour qu'une quantité additionnelle de gaz d'aération riche'.en oxygîtne soit introduite dans la première cuve, ou pour abaisser la teneur en oxygène du gaz dans la cuve secondaire 78 à une valeur égale ou inférieure à 20,8%, auauel cas la vanne 55* s'ouvre et 72 09462 8 2130406 dégage le gaz appauvri en oxygène dans 1'atmosphère. Lorsque la vanne 55' est ouverte, la pression du gaz dans la cuve 12' diminue, ce qui permet l'entrée d'une quantité additionnelle de gaz riche en oxygène dans la cuve par la canalisation d'ali-5 mentation 49'. Dans ce mode de fonctionnement, on voit que le gaz d'aération n'est dégagé que lorsque l'oxygène s'est dissous dans 1? liqueur mixte au point que la concentration en oxygène dans la cuve de dégagement soit égale à celle de l'air. Dans ce 10 cas, on peut utiliser de façon complète et efficace de l'oxygène de pureté élevée coûteux. En pratique cependant, il n'est pas nécessaire ni toujours souhaitable de dégager le gaz d'aération appauvri en oxygène lorsque la teneur en oxygène est exactement de 20,8%,par exemple dans le cas où une proportion importante 15 du gaz dégagé est constituée de dioxyde de carbone. Selon l'invention, on règle le dégagement du gaz d'aération en fonction de la concentration en oxvgène la plus faible possible correspondant à la concentration en oxygène du gaz d'alimentation riche en oxygène et en fonction de la composition particulière et de 20 is concentration des déchets affluents à traiter. Cependant, pour la plupart des déchets, et en particulier les eaux d'égout municipales, la demanderesse a découvert qu'on obtient l'utilis?-tion maximale du gaz d'alimentation riche en oxygène en dégageant le gaz pour une teneur en oxygène déterminée et réglée com-25 prise dans la gamme de 10% à 35% en volume et mieux, inférieure à 25%, par exemple comprise dans la gamme de 21 % à 25% en volume. Comme le montre la figure 3, une cuve d'aération . fermée 12" est constituée du fond 28", des parois latérales 30" et de la paroi terminale 32" avec la paroi suspendue 36" et la paroi 30 verticale 38" comme dans les modes de réalisation des figures 1 et 2. A l'intérieur de la cuve d'aération close 12" se trouve une paroi partielle 96 entre les parois latérales 30" allant de la position 98 au-dessus du niveau de la surface 44" de la liqueur mixte 46" à une hauteur 100 au-dessus du fond 28". Une paroi 35 verticale partielle 102 s'élève du fond 28" entre les parois latérales 30" à une hauteur 104 en dessous de la surface 44" de la liqueur mixte 46" et une paroi 96 est placée devant en formant un passage rétréci pour la liqueur. Une seconde paroi partielle 72 09462 C 2130406 106 est placée en avant de la paroi 102 et est semblable à la paroi 96. Lr paroi 106 réunit les parois latérales 30" et s'arrête ci 1? hauteur 108 au-dessus de le surface du liquide et à la hauteur 110 au-dessus du fond 28". Une paroi verticale oartielle 5 112 s'élève au-dessus du fond 28" et se termine en 114 en dessous de la surface du liquide et est située à l'avant de la paroi 106 réalisant ainsi un passage rétréci pour la liqueur. Le plafond 34" comporte une canalisation d'entrée de gaz riche en oxygène 49" et un conduit d'échappement 10 des gaz 52", une vanne régulatrice 55" et un analyseur 57" coirrne dans le mode de réalisation de la figure 1. Il peut également exister des agitateurs appropriés 58" nour maintenir les solides en suspension et des aérateurs superficiels 60" pour aérer la liqueur mixte. La cuve close su-dessus de la surface de la li-1 5 queur 46" est soumise à la même pression uniforme de gaz que dans le mode de réalisation de la figure 1 et la liqueur mixte traverse la cuve d'aération 12" en passant successivement a travers les cuves secondaires. La figure 4 représente un dispositif pour le 20 traitement par boue activée d'eau d'égout semblable au mode de réalisation de la figure 2, mais dans lequel on utilise des cuves d'aération séparées avec un écoulement successif de gaz entre les cuves d'aération closes. Dans ce mode de réalisation, une première cuve 25 d'aération close 120 reçoit les déchets affluents à travers une canalisation d'alimentation en déchets 122 et de 1? boue recyclée de 1? cuve de sédimentation 124 par la canalisation 126. Il existe également une canalisation de purge 125 pour évacuer la boue de façon appropriée. On pompe la boue recyclée dans la canalisation 30 126 prr la pompe 128. On introduit à 1? demande dans la cuve close 120 le gaz d'aération riche en oxygène par la canalisation d'alimentation 130 et la liqueur 132 et le gaz d'aération passent d^ In première cuve d'aération close 120 dans la seconde cuve d'aération close 134. La liqueur s'écoule à travers une canalisa-35 tion appropriée 136 et le gaz d'aération à travers la canalisation 138. De façon semblable, la liqueur et le gaz passent dans une troisième cuve d'aération close 140 par des canalisations respectives 142 et 146. 72 09462 10 2130406 A partir de la cuve d'aération close 140 , le gaz est évacué dans l'atmosphère par la canalisation d'échappement 148 commandée par une vanne régulatrice 150 et un analyseur d'oxygène 152 comme dans le mode de réalisation de la fi-5 gure 2. La liqueur passe de la chambre close 140 par la canalisation 154 dans une cuve d'aération ouverte 156 pour y subir une aération finale avant de s'écouler dans la cuve de sédimentation 124 par la canalisation 158. 10 Chaque cuve d'alimentation 120, 134, 140 et 156 peut également comporter des aérateurs superficiels 160 et des agitateurs 162 appropriés. On voit donc que les cuves closes 120, 134 et 140 fonctionnent ensemble comme la cuve close unique 12' de la 15 figure 2 qui est divisée en éléments par des chicanes 62, 68, 72, 80, 36' et 38'. Donc, on entend ici par zone d'aération close, soit une cuve unique comportant ou non des chicanes pour le liquide et/ou le gaz, comme le montrent les figures 1 à 3, soit des cuves closes séparées multiples comme illustré dans la figure 20 4, qui fonctionnent comme une zone d'aération close unique. Co^me précédemment indiqué, la demande en oxygène dans une installation de traitement par boue activée d'eau d'égout est maximale à l'extrémité d'entrée de la cuve d'aération où on mélange au départ les déchets affluents et les micro-orga-25 nismes de 1? boue recyclée, si bien que les micro-organismes sont dans leur phase de croissance maximale. Donc, dans l'invention, on utilise le gaz d'aération riche en oxygène uniquement dans la zone d'aération close pour obtenir un transfert de 25 à 95% et de préférence de 50 à 95% par rapport a la totalité du trans-30 fert d'oxygène dans la totalité de la liqueur mixte de l'ensemble du procédé d'aération, le reste de la demande en oxygène étant satisfait par une aération par l'air dans une cuve d'aération ouverte ultérieure. On r. conduit dans un modèle de laboratoire du 35 dispositif et du procédé de l'invention trois essais,et une analyse de ces essais figure dans le tableau I ci-après. Dans les essais 1 et 2, on utilise une eau résiduelle a déchets organiques synthétiques constituée d'une solution de 256 parties de glucose 72 09462 2130406 256 parties de glycine, 57 parties d'aniline, 57 parties d'acétate de sodium, 11,4 parties de phénol, 28,2 parties de sulfate d'cmmonium et 19 parties d'acide phosphorique. On ajoute alors de l'eau à la solution pour obtenir un volume total de 3.000 ml 5 et réaliser une solution de réserve ayant une demande chimique en oxygène de 215.000 mg/l. On dilue ensuite cette solution de réserve avec de l'eau pour obtenir les demandes chimiques en oxygène de l'affluent des essais 1 et 2. On fait s'écouler la liqueur mixte de façon 10 successive à travers trois récipients de 12 litres en maintenant le niveau du liquide auxdeux tiers du récipient en direction d'une cuve de sédimentation. Chacun des récipients comporte un dispositif de déversement si bien que la liqueur mixte du oremier récipient déborde dans le second et la liqueur mixte du '5 second récipient déborde dans le troisième puis dans la cuve de sédimentation . Dans la cuve de sédimentation, on laisse déposer l'effluent du dispositif d'aération et on recycle une partie de ? boue de la cuve de sédimentation dans le premier récipient. On pompe la boue d'égout synthétique organique affluente dans le 20 premier récipient et on l'agite en faisant diffuser un gaz enrichi en oxygène qui barbote a travers la liqueur mixte grâce à une plaque de diffusion proche du fond du récipient à un débit de 6 litres de gaz par minute. On règle la teneur en oxygène du gaz barbotant dans la liqueur mixte dans le premier stade, pour obte-25 nir un gaz d'aération riche en oxygène. On maintient la teneur en oxygène du gaz barbotant dans les derniers stades en dessous de 20,8% pour étudier le fonctionnement avec un gaz ayant une teneur en oxygène égale ou inférieure à celle de l'air atmosphérique. Ceci montre que l'air atmosphérique ou même de 30 l'air pauvre en oxygène conviennent dans le stade final ouvert à l'atmosphère du dispositif de traitement de l'invention lorsqu'on a aéré dans le stade initial avec un gaz d'aération riche en oxygène selon les principes de l'invention. On conduit l'essai 3 comme les essais 1 et 2, si 35 ce n'est que le récipient du premier stade comporte un couvercle et est muni d'un compresseur de recyclage pour simuler de façon ( plus précise le premier stade du dispositif de traitement de l'in-• vention. On utilise également dans l'essai 3 un déchet organique 72 09462 12 2130406 réel provenant d'une installation de traitement chimique au lieu d'utiliser le déchet organique synthétique utilisé dans les essais 1 et 2. On conduit l'essai 4 dans un appareil pilote 5 correspondant à 1? figure 4 avec les déchets d'une installation municipale de traitement de déchets. Le volume total des liquides contenus dans les quatre cuves d'aération utilisées dans l'exemple 4 est d'environ 335 litres et on opère à une température moyenne de 14°C. 10 Les résultats des quatre essais figurent dans le tableau I ci-après. Comme le montre le tableau I, on maintient la teneur en oxygène dissous dans le premier stade des essais 1 et 2 a 10 ppm, dans le premier stade de l'essai 3 à 30 ppm et dans le 15 premier stade de l'essai 4 à 11 ppm en modifiant la teneur en oxygène du gaz d'aération dans le récipient du premier stade. Dans l'essai 1, on utilise un gaz à 50% c'oxygène, dans l'essai 2, un gaz à 63% d'oxygène, dans l'essai 3 un gaz à 80% d'oxygène et dans l'essai 4 un gaz a 99,5% d'oxygène pour maintenir un 20 gaz d'aération à 68% d'oxygène au-cessus de la liqueur mixte dans le premier stade, de façon à maintenir les concentrations en oxygène dissous observées. La détermination du nombre de mg d'oxygène utilisés par litre de liqueur mixte par heure (d02/dt) montre que 25 dans l'essai 1, dans les trois stades, le nombre total de milligrammes d'oxygène utilisés pour 3 litres par heure est de 298 mg dont 181 mg soit environ 61% de la totalité de l'oxygène utilisé le sont dans le premier stade. De façon semblable, on voit dans l'essai 2 qu'environ 64% de l'oxygène total utilisé sont utilisés 30 dans le premier stade et que dans l'essai 3, environ 62% de l'oxygène total utilisé sont utilisés d?ns le premier stade. Dans l'essai 4, on voit que,dans les quatre stades,le poids total de l'oxygène utilisé e^t de 226,5 mg pour 4 litres par heure dont 188 mg soit 34% de la totalité de l'oxygène utilisé sont utilisés dans la 35 zone d'aération close constituant les stades 1, 2 et 3. Il est également intéressant de noter qu'on a réalisé dans le quatrième essai l'introduction à la demande, l'échappement du gaz dans le troisième stade clos étant commandé 72 09462 2130406 par une vanne manuelle en fonction de le teneur en oxygène déterminée par un analyseur d'oxygène de façon à maintenir une teneur en oxygène de 15% dans le gaz dégagé. Gn voit également combien la teneur en oxygène du gaz d'aération riche en oxygène 5 varie dans les stades successifs par utilisation progressive du gaz per ls liqueur mixte. Il est également important de noter que tous les essais correspondent à une diminution importante de le demande chimique en oxygène et de la demande bio]ogique en oxygène et 10 qu'on maintient un indice volumique de la boue acceptablef. cet indice correspondant au voluuie liquide correspondant à 1 g de boue sèche. On obtient également ces résultats en maintenant un gaz d'aération riche en oxygène uniquement dans le premier stade des essais 1 à 3 et dans le premier des deux stades de l'essai 4 ! 5 et en apportant en pratique un gaz pauvre en oxygène ( ayant une teneur en oxygèhe inférieure à celle de l'air atmosphérique ) dans le dernier stade clos. Ceci prouve que 1'air,atmosphérique peut être utilisé dans le stade ouvert a l'atmosphère du dispositif de traitement de l'invention et montre qu'il suffit d'utiliser 70 le gaz ri'aération riche en oxygène dans le stade le plus ir.portant de la demande en oxygène , c'est-à-dire lorsqu'on mélange su départ l'eau d'égout affluente et la boue recyclée. Bien que dans les exemples précédents, on utilise des gaz d'alimentation riches en oxygène, ayant des concentra-25 tions d'oxygène comprises entre 50 et 99,5%, il est évident que la concentration .en pxygène préférée du gaz d'aération riche en oxygène,dépend de l'efficacité de l'équipement de dissolution de l'oxygèfrfe, c'est-à-dire des barboteurs immergés, des mélangeurs et des aérateurs superficiels. Egalement, la concentration pré-30 férée en oxygène du gaz d'aération riche en oxygène dépend de la concentration des déchets affluents et des taux d'oxygène Hissous qu'on doit maintenir dans la liqueur mixte. Ainsi, la demanderesse a découvert qu'on peut utiliser des gaz d'aération riches en oxygène ayant des concentrations en oxygène aussi fai-35 bles que 35% en volume avec des déchets de faible concentration, en particulier lorsqu'on utilise un équipement de dissolution tr-'S efficace. De plus, bien que, dans les exemples particuliers, on satisfasse entre 60 et 84% de la demande totale en oxygène dans 72 09462 14 2130406 la zone d'aération close, on peut traiter de façon efficace des déchets de faible concentration selon l'invention en satisfaisant seulement 25% de la demande totale en oxygène par aération avec le gaz riche en oxygène, et en satisfaisant la demande 5 résiduelle en oxygène par de l'air atmosphérique. De plus, les exemples ci-dessus montrent de façon inattendue que lorsqu'on maintient des concentrations en oxygène dissous élevées de l'ordre de 10 ppm ou plus, au moins dans la première partie ou le premier stade de la zone d'aération close, on peut réduire con-10 siderablement les concentrations en oxygène dissous dans les portions ou stades ultérieurs de la zone totale d'aération en l'abaissant par exemple à des valeurs aussi faibles que 1 à 2 pprr. dans la portion finale de la zone d'aération. De préférence, on aère la liqueur mixte au moins dans la première portion de la 15 zone d'aération close de façon à y maintenir une concentration en oxygène dissous d'au moins 3 ppm mais inférieure à 15 ppm. Enfin, la demanderesse a découvert que le volume rie la liqueur mixte dans la zone d'aération close au contact du gaz d'aération riche en oxygène doit constituer plus 20 du tiers du volume total de la liqueur mixte dans la totalité du dispositif d'aération. De plus, la durée de séjour de la liqueur mixte dans la zone close d'aération riche en oxygène doit être d'au moins 20 minutes et de préférence de 60 à 90 minutes ou plus dans le cas des déchets concentrés. 25 On voit donc que l'invention permet des écono mies importantes de gaz d'aération riche en oxygène relativement coûteux nécessaire à l'obtention de tous les avantages de l'utilisation de gaz concentrés en oxygène et diminue également considérablement le coût d'investissement du dispositif total d'aération. 30 Bien entendu, diverses modifications peuvent être aDportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. TABLEAU I Résumé des conditions opératoires et des résultats d'un procédé de traitement pour boue activée en stades rtiultiples par l'air enrichi en oxygène % de boue recyclée Durée de séjour f ans chaque stade (h)* Durée totale de séjour (h) Débit d'affluent (l/j)* DCO de l'affluent (mg/l) DBC^ de l'affluent (mg/l) DCO de l'effluent (mg/lx DBCj. de l'effluent (mg/l) Diminution % de la DCO Diminution % de la DBO SSLM (mg/l)** SVSLM (mg/l)** ** STSbr (mg/l) SVSfîR (mg/l)** A (1er Stade) ** Essai 1 31 0,53 1 ,58 255 252 1 88 22 3-4 91 98 5880 5345 24986 23480 >1 .,65 Essai 2 49 0,38 1 ,13 31 3 483 22 95 9480 8628 27521 24741 2,40 Essai 3 37 1 ,17 3,51 1 03 785 280 259 30 , 67 89 7450 6332 23400 20000 2,2 Essai 4 31 0,41 1 ,66 4950 281 11 9 1 30 1 5 59 87 3800 3200 1 4500 12200 5,7 --4 NO O -O -£=» O K> ro ,_A OJ o o cr TABLEAU I (Suite) Essai 1 A globale** 0,55 Durée de séjour de la boue dans le décanteur (h) IVB (ml/g de STS)** 94 d02/dt (1er stade) (mg/l/h) 181 d02/dt (2ème stade) (mg/l/h) 66 d02/dt (3ème stade) (mg/l/h) 51 d02/dt (4?>me stade) (mg/l/h) - 02 % dans le gaz (1er stade) 50 02 % dans le gaz (2ème stade) 12 02 % dans le gaz (3ème stade) 5 02 % dans le gaz (4ème stade) - Oxygène dissous (1er stade) (p.p.m) 10 Oxygène dissous (2ème stade) (p.p.m.) 1-2 Oxygène dissous (3ème stade) (p.p.m.) 1-2 Oxygène dissous (4ème stade) (p.p.m.) ho Essai 2 0,80 Essai 3 0,74 Essai 4 1 ,43 O -C cr Kl1 1 ,3 78 268 81 70 63 14 1 1 1 0 1 -2 1-2 4,8 1 00 1 68 69 34 80 1 0 1 0 30 1 -2 1 -2 72 86 65 37 38,5 68 39 I 5 20,8 II 11 4,2 3,8 o- K> CU O O O- 72 09462 2130406 NOTA DU TABLEAU I * On conduit les essais 1, 2 et 3 ; 22 heures par jour ; 2 heures par jour étant réservées aux analyses. DBO^ = Demande biologique en oxyg-:-ne . SSLM = Solides er suspension dans la liqueur mixte» SVSLM = Solides volatils en suspension dans la liqueur mixte. STSpR = Solides totaux en suspension dans le boue recyclée, SVSp , = Solides volatils en suspension dans la boue BK recyclée. A (DCO) M Rapport aliments sur masse ; c'est ls raprort du poids d'oxygène équivalent au raoport demande chimique en oxygène sur poids des solides en suspension dans la liqueur mixte oar 24 heures. IVB = Irdice volumique de la boue. 72 09462 18 2130406 REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement d'un liquide résiduel affluent biodégradable dans lequel on mélange l'affluent liqui- 5 de résiduel biodégradable avec une boue activée recyclée pour former une liqueur mixte , on aère la liqueur mixte puis on sépare le liquide résiduel ainsi purifié de la boue activée et on recycle la boue activée récupérée, caractérisé en ce qu'on aère ls liqueur mixte dans une zone d'aération close avec un 10 gaz d'aération riche en oxygène pendant une durée d'au moins 20 minutes pour satisfaire au moins 25% de la demande biologique totale en oxygène de la liqueur mixte puis en ce qu'on aère la liqueur'mixte dans une zone ultérieure d'aération au contac* de l'air ?tmosphérique pour satisfeire le reste de la demande 1" biologique en oxygène de la liqueur mixte. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on aère la liqueur mixte dans la zone d'aération close pendant au moins 60 h 90 minutes. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 20 2, caractérisé en ce qu'on aère la liqueur mixte dans la zone d'aération close pendant une durée suffisante pour satisfaire entre 50 et 95% de la demande biologique totale eh oxygène de la liqueur mixte. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendi-25 caticns 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'on aère la liqueur mixte dans une première partie de la zone d'aération close de façon à maintenir une teneur élevée en oxygène dissous puis on l'aère ensuite dans une seconde partie de la zone d'aération close pour maintenir une concentration en oxygène dissous inférieure à 30 celle dans la première partie, le gaz d'aération s'écoulant simultanément avec la liqueur mixte et en ce qu'on aère finalement au contact d'air atmosphérique pour maintenir une concentration en oxygène dissous encore plus faible. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé 35 en ce que la seconde partie de la zone d'aération close est constituée de plusieurs stades distincts, la concentration en oxygène dissous dans chaque stade étant inférieure à celle du stade juste en amont. 72 09462 19 2130406 6. Procédé selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu'on aère la liqueur mixte dans au moins la première partie de la zone d'aération close de telle sorte qu'on maintienne une concentration en oxygène dissous 5 d'au moins 3 ppm mais inférieure a 15 ppm. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on dégage le gaz d'aération riche en oxygène de la zone d'aération close uniquement lorsque la teneur en oxygène du gaz d'aération s'est abaissée en dessous 10 de 25% en volume d'oxygène et de préférence en dessous de 20,8%. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on dégage le gaz d'aération riche en oxygène de la zone d'aération close uniquement lorsque la teneur en oxygène du gaz d'aération a diminué nettement en 15 dessous de 21% en volume. 9. Appareil pour le traitement d'un liquide résiduel biodégradable avec une boue activée, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une zone d'aération close, de dispositifs d'entrée pour introduire le liquide résiduel biodégradable et 20 de la boue activée dans la zone d'aération ciose pour foxiiiei-une liqueur mixte, d'un dispositif d'entrée pour introduire, gaz d'aération riche en oxygène dans la zone d'aération close, de dispositifs pour aérer la liqueur mixte dans la zone d'sérn-tion close en satisfaisant au moins à 25% de la demande biologi- 25 que totale en oxygène de la liqueur mixte, une seconde zone d'aération communiquant avec l'atmosphère, des passages faisant passer la liqueur mixte aérée de la zone d'aération close dans la seconde zone d'aération et des dispositifs pour aérer encore la liqueur mixte dans la seconde zone d'aération au contact de 30 l'air atmosphérique pour satisfaire au reste de la demande biologique en oxygène de la liqueur mixte» 10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de dégagement a régulation pour dégager le gaz d'aération a faible teneur en oxygène 35 dans la zone d'aération close uniquement lorsque la teneur en oxygène est inférieure à une concentration déterminée. 11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que la zone d'aération close comporte des séparations 72 09462 20 2130406 formant une série de stades d'aération par le oaz, des dispositifs de passage pour faire passer le gaz d'aération de façon successive d'un stade dans l'autre, le dispositif d'entrée de gaz d'aération riche en oxygène étant raccordé au premier stade 5 d'aération par le gaz et le dispositif de dégagement à régulation étant raccordé de façon a dégager le gaz d'aération a faible teneur en oxygène du dernier stade d'aération par le gaz 12. Appareil selon l'une quelconque des revendications 9, 10 ou 11, caractérisé en ce que le volume du liqui 10 de dans la zone d'aération close est supérieur au tiers du volume total contenu dans les zones d'aération close et ouverte