Brevet FR2255263A1 — publié le 19750718

-la présente invention concerne un procédé et un dispositif de traitement en continu pour la destruction par irradiation des germes pathogènes dans les boues résiduaires d'épuration d'eaux usées. Dans le domaine de la conservation des aliments et de leur stérilisation, il est connu de mettre en oeuvre des rayonnements riches en énergie pour tuer les germes pathogènes. En outre, dans le but de rendre hygié niques les boues d'épuration d'eaux usées, c'est-à-dire pour tuer les porteurs de maladies, tels que virus, bactéries et parasites, des essais ont été faits en irradiant les boues avec des rayons gamme provenant d'une source radioactive de cobalt-60. tes inconvénients de ce mode d'irradiation des boues résident en ce que des mesures extr8mement importantes de sécurité et de protection doivent être prises. A cela stajoute le prix élevé des matières à rayonnement radioactif, et, en raison de la durée de vie relativement courte du cobalt-60, il est nécessaire de prévoir un chargement complémentaire annuel d'environ 12 %. En outre les sources de rayons radioactifs ne peuvent pas être débranchées de sorte que les frais d'irradiation sont très élevés en raison du prix élevé des matières. D'autre part, de fortes objections sont formulées contre les installations de sources fortement radioactives dans les régions à haute densité de population.Cependant l'emploi de telles sources de rayonnement radioactif présentent l'avantage que les rayons gamina qu'elles émettent ont une profondeur de pénétration relativement grande. Il est possible également de réaliser la destruction des germes de maladies dans les boues d'épuration d'eaux usées au moyen de rayonnement électronique. la profondeur de pénétration de tels rayonnements dépend de leur énergie. Dans des matières ayant une concentration de 1 g/cm3, les rayonnements électroniques pénètrent, avec une énergie de 400 XeV, de 0,6 mm, avec une énergie de 1,5 NeV, de 5 mm, et avec une énergie de 3 MeV, d'environ 10 mm.Etant donné que les boues d'épuration d'eaux usées possedent suivant l'origine des proportions considérables en constituants organiques et minéraux grossiers, qui s'opposent à la diffusion en un film mince, meme si une proportion d'eau de 95 ffi donne une fluidité relativement grande, il est malgré tout nécessaire pour une irradiation de ces boues, d'opérer avec un rayonnement électronique ayant une énergie de 2 à 3 MeV pour obtenir la profondeur de pénétration nécessaire. Mais cela impliquerait des sources de rayonnement électronique extraordinairement coûteuses et exigerait en outre des précautions de protection et de sécurité très importante. l'invention a pour but de créer un procédé et un dispositif du genre décrit plus haut, qui rende possible, avec une dépense d'installation réduite, la destruction efficace de germes de maladie dans les boues d'épuration d'eau usées. Le procédé de l'invention est caractérisé en ce que, dans un traitement en continu, la boue de clarification est amenée en couche, est fortement mise en-turbulence dans cette couche et est soumise à un rayonnement d'électrons à haute énergie. Grâce aux dispositions de l'invention, on obtient, d'une manière simple, que la boue puisse être irradiée avec un rayonnement électronique, dont l'énergie n' st de loin pas assez grande pour pénétrer à une profondeur correspondant à l'épaisseur de la courbe. On peut au contraire mettre en ouvre un rayonnement électronique d'énergie très faible tout en obtenant cependant une distruction totale de tous les éléments pathogènes, ciest-à-dire une désinfection totale, car, glace à la turbulence de la couche, il s'y produit un brassage très important de la boue, tel que toutes les particules viennent dans le domaine de pénétration du rayonnement En conséquence, les mesures de sécurité ëf de protection nécessaires sont relativement peu importantes.En outre, les sources de rayonnement électronique peuvent etre mises en service dans un domaine d'exploitation économique. Avantageusement, les rayonnements électroniques sont mis en oeuvre avec une énergie de 300 à 800 KeV. et de préférence avec une énergie de 400 EeV. La boue est alors avantageusement amenée en couche d'une épaisseur de à 30 mm plus spécialement de 10 à 20 mm. Des effets spécialement favorables sont obtenus lorsque la couche de boues épaisses est mise en turbulence au moyen d'un courant de gaz dirigé sur la face inférieure de la couche, de préférence un courant d'air et d'oxygène En plus d'un bon effet de turbulence, l'effet de désinfection est encore amélioré par le fait que, dans le domaine du rayonnement d'électrons, l'oxygène bivalent de l'air est converti en ozoné trivalent, qui, en contact intime avec la boue a un effet bactéricide supplémentaire. La turbulence peut être produite également au moyen d'eau, ce qui est à r8dommander lorsque, en raison de la composition des boues épai#es, l'emploi' d'un gaz aboutrait à une trop forte formation Stdoume ou ds mousse. L'invention s'ét##d également à un dispositif pour l'exécution du procédé, caractérisé en ce qutil comprend une goulotte de transport pour la boue épaisse, dont le fond plan est constitué, au moins dans le champ de rayonnement de la source de rayonnement électronique disposée audessus de lui, sous la forme d'une plaque de fond à buses, destinée à amener un fluide sous pression, l'extrémité d'entrée de la goulotte étant pourvue d'une installation qui amène la boue en une couche d'épaisseur uniforme. la construction d'un tel dispositif est extrêmement simple et notamment lorsque le fond de la goulotte de transport est incliné sur l'éhorizontale ce qui a pour conséquence un écoulement automatique de la boue, en couche. Le fond à buses est constitué avantageusement sous la forme d'une plaque perforée. l'installation pour l'amenée de la boue'en une couche d'épaisseur uniforme vers la goulotte de transport est établie d'une manière particulièrement simple.sous la forme d'un récipient à trop plein monté avant la goulotte. En amont on a avantage à monter en série une pompe de dosage et un malaxeur d'homogénéisation et de broyage pour la boue épaisse sur le récipient à trop plein peut être prévue un raccord d'eau pour amener de l'eau dans la boue. la description se rapporte à un exemple de réalisation expliqué avec référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue en couPe hori zontale suivant I-I de la figure 2 d'un dispositif suivant l'invention - la figure 2 est une vue ik plan du dispositif de la figure 1 5 - la figure 3 est une vue en coupe verticale par III-III de la figure 2. Une goulotte de transport en forme de trémie 1 est montée à poste fixe. Elle présente un fond à buses 2 plan, constitué sous la forme d'une plaque perforée, qui est pourvue, sur pr atiquement la-totalité de sa longueur et toute sa largeur, de perçages disposés entre les parois latérales 3 à faible distance réciproque. En dessous du fond à buses 2 est également prévu, sur toute la longueur de la goulotte de transport 1, un-caisson à air 4 qui présente un ou plusieurs raccords pour de l'air comprimé Sur l'extrémité supérieure qui sert à l'amenée de la boue, de la goulotte de transport est disposé un récipient à trop plein 6, doht les parois latérales 7 et la paroi arrière 8 s'étendent jusqu'au dessus du fond à buses 2.En outre, les parois latérales 7 sont reliées, de manière étanche, aux parois latérales 3 de la goulotte de transport 1 de sorte que la boue qui se trouve dans le récipient à trop plein 6 ne peut s'écouler que par le fond à buses 2, c'est-à-dire par la goulotte 1 . Pour cela il est prévu sur le bord de débordement du récipient à trop plein, un barrage de débordement 9, sur lequel la boue passe, sur toute la largeur du fond à buses 2, sous la forme d'tune couche d'épaisseur régulière. Dans le fond 10 du récipient à trop plein qui se trouve nettement en dessous du fond à buses 2, débouche une conduite tubulaire 11 par laquelle la buse est amenée au récipient 6 par une pompe de dosage 12. La pompe peut entre commandée et réglée, de telle sorte que; en correspondance avec la largeur et l'inclinaison du fond à buses 2 de la goulotte 1 et en correspondance avec la viscosité de la boue et l'épaisseur de couche désirée, on fournit au récipient une quantité de boue qui s'écoule sur le barrage 9, passe sur le fond à buses 2 et s'éco1## sur celui-ci en une couche 13. La pompe de dosage est précédée d'un mélangeur homogenéiseur et broyeur 13a dans lequel la boue prélevée dans un récipient de réserve 14 est homogénéisées, en un courant continu, avec broyage des constituants organiques les plus gros. Egalement dans le champ du fond 10 du récipient à trop plein 6, et de préférence sur le côté opposé à la conduite 11 d'arrivée de la boue, est prévu un raccord à eau 15 au moyen duquel on peut ajouter de l'eau à la boue qui se trouve dans le récipient 6. À l'extrémité inférieure de la goulotte de transport est monté un récipient dlévacuation 16 qui est construit de la même façon que le récipient à trop plein 6. Dans le champ de son fond 17 est raccordéa une conduite 18, par où la boue peut est évacuée au moyen d'une pompe 19 Sur le récipient à trop plein 6 et sur le récipient d'évacuation 56 sont disposées latéraclement des cornières 20 au moyen desquelles ltlnlte constituée par la goulotte 1 et les récipients 6 et 16 peut être posée sur une fondation appropriéeO Au-dessus du fond à buses 2 est disposée une source de rayonnement électronique 21 au moyen de laquelle le rayonnement de 400 EeV peut être dirigé sur la couche de boue 130 lorsqu'en mettant en marche la pompe de dosage 12 de la boue épaisse a été pompée dans le récipient de réserve 14, pour passer dans le mélangeur dthomogénéisation et de broyage 13a et arriver dans le récipient à trop plein 6, cette boue le cas échéant après addition d'eau, s'écoulant sur le barrage de débordement 9, est une couche d'epaisseur uniforme et couvrant la totalité de la largeur du fond à buses 2 de la goulotte de transport 1, on introduit simultanément de l'air comprimé dans le caissons à air 4.Cet air sort par les nombreuses perforations du fond à buses et traverse la couche de boue 13 en provoquant une forte agitation locale et une turbulence de la boue. Simultandment, la couche de boue 13 est irradiée par le haut par la source d'électrons 21. En raison du brassage et de la turbulence toute8 les particules de la boue sont irradiées avec la dose nécessaire à la destruction des germes, malgré la faible profondeur deEpénétration du rayonnement d'electrons. Comme le montre la figure 3, la couche de boue 13 est irradiée sur toute sa largeur Comme on le voit dans la figure 1, la source de rayonnement électronique 21, qui peut, le cas échéant, se composer de plusieurs sources, s'étend essentiellement sur toute la longueur du fond à buses 2 c'est-à-dire que la couche de boue 13 est mise en turbulence seulement dans le champ de la source de rayonnement 21. C'est seulement Si l'on envoie de l'eau sous pression dans les buses 2 pour faire tourbillonner la couche 13 et provoquer ainsi des processus chimiques tels que la formation de peroxyde d'hydrogène que l'on peut envi- s#ager de prolonger le tourbillonnement encore après l'lrradiatnonr Les perçages 22 indiqués schématiquement dans le fond à buses 2 présentent un diamètre d'environ un millimètre et sont prévus à un espacement réciproque de un millimètre tes perçages 22 sont groupés en rangées 23 qui s'étendent transversalement à la direction longitudinale de la goulotte 1, ces rangées étant séparées l'une de l'autre par une distance égale à la largeur d'une telle rangée 23. On a constaté que grâce au alternances de tourbillonnements et de repos de la couche 13 on obtenait un effet de brassage particulièrement favorable. La possibilité amener de l'eau dans le récipient à trop plein 6 présente encore une importance spéciale lors de la mise en marche et de l'arrêt du dispositif. Pendant que la source d'électrons 21 fonctionne à sa puissance de consigne, aucune boue n'est encore transportée par la goulotte 1 car à cet instant elle ne serait pas encore exposée à une irradiation suffisante. D'autre part, dans ce cas, le fond perforé à buses 2 serait échauffé par l'irradiation directe. Si ensuite, de la boue passait sur le fond à buses chaud, elle brûlerait dans une mince couche limiteS en contact avec le fond et obstruerait les perçages 22 le même processus se produirait à la mise hors circuit, car l'amenée de boue doit être arrêtée avant l'dxtinction de la source de rayonnement 21. Pour cette raison on procède à un balayage avec de l'eau dans les phases de démarrage et d'arrêt, en vue d'éviter un échauffement du fond perforé 2 A un moment de l'eau et de la boue s'écoulent ensemble pendant un court instant~ Bien entendu l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres variantes, sans pour cela sortir du cadre de l'inventionO REYENDICATIONS 10) Procédé de traitement en continu pour détruire par irradiation les germes pathogènes dans des boues épaisses d'eaux usées, caractérisé en ce que la boue transportée en forme de couche est mise en turbulence énergique et est soumise à un rayonnement électronique à haute énergie. 20) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le rayonnement électronique est établi avec une énergie de 300 à 800 XeV. 30) Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le rayonnement électronique a une énergie de 400 KeV0 40) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la boue se ddplace en une couche d'une épaisseur de 5 à 30 mm. 50) Procédé suivant#l'une quelc6#ue ded revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la couche db boue est mise en turbulence au moyen d'un courant de gaz dirigé sur surface inférietire. 60) Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le gaz est de l'air ou de l'oxygène pur. 70) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la couche de boue est mise en turbulence au moyen d'un courant d'eau dirigé sur sa surface inférieure. 80) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la couche de boue est soumise à la turbulence par intermittence 90) Dispositif pour l'application du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend une goulotte de transport (1) pour la noue épaisse, dont le fond plan est constitué,#au moins dans le champ de rayonnement de la source de rayonnement électronique (21) disposée au-dessous de lui, sous la forme d'une plaque de fond à buses (2) destinée à amener un fluide sous pression, l'extrémité d'entrée de la goulotte étant pourvue d'une installation qui amène la boue en une couche d'épaisseur uniforme (13). 100) Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le fond de la goulotte (1) est incliné sur lthorizontale. 110) Dispositif suivant l'une des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que le fond à buses (2) est constitué par une plaque perforée. 120) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 9 à~11 caractérisé en ce que l'installation qui arène la boue en une couche d'épaisseur uniforme (13) sur la goulotte de transport (1) est constituée par un récipient à trop plein (6) placé en amont de la goulotte. 130) Dispositif suivant ltune #uelconque des revendications 9 à 12 caractérisé en ce qu'une pompe de dosage (12) et un mélangeur d'homogénéisation et de broyage (13) de la boue sont montés en série sur le récipient à trop plein (6). - 140) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisé par la présence d'un raccord d'amenée d'eaut (15) sur le récipient à trop plein (6). 150) Dispositif suivant la revencication 11, caractérisé en ce que les perçages sont disposés en groupes suivant des rangées espacées entre elles qui s'étendent transversalement à la direction d'écoulement de la boue dans la goulotte