Brevet FR2276268A1 — publié le 19760123

La présente invention est relative à un procédé de traitement d'eaux résiduaires à l'aide de boues activées. Lorsqu'on traite des eaux résiduaires de façon classique, par un procédé utilisant des boues activées, il est important que les eaux résiduaires contiennent une proportion appropriée de boues chargées de 1 i oxygène biologique nécessaire. Mais, lorsqu'il s'agit d'eaux résiduaires provenant d'une purification de pétrole, la teneur en oxygène biologique nécessaire des eaux résiduaires (c'est-à-dire des eaux brutes) est habituellement extrêmement basse. En conséquence, à moins de fournir une source appropriée de substrat, la vitesse d'extinction ou la décomposition par oxydation des boues activées devient élevée, par rapport à leur vitesse de prolifération et il est impossible de conserver une concentration déterminée de boues activées. Lorsqu'il en est ainsi, la sédimentation des boues activées est affectée et il est difficile de traiter l'eau. C'est pour ces raisons qu'on ajoutait antérieurement du dextrose, du méthanol, de l'acétate d'éthyle, etc.. aux eaux résiduaires brutes afin d'ajuster la teneur et l'équilibre du substrat et de la source de nutrition métabolique de ces eaux. Ces substances sont relativement excellentes en ce qui concerne leur assimilation par les micro-organismes, mais ne sont pas suffisantes comme source de substrat, non seulement parce qu'elles sont onéreuses, mais également parce que leurs structures ou leurs propriétés sont significativement différentes de celles des ingrédients polluants des eaux résiduaires lorsqu'il s'agit d'eaux résiduaires contenant des huiles comme celles provenant de procédés de purification de pétrole.C'est-à-dire que ces substances peuvent être utiles pour maintenir la concentration des microorganismes dans les boues, mais qu'elles ont pour inconvénient que leur activité sur les ingradients huileux reste faible, à cause du changement de.phase biologique. Les recherches effectuées par la Demanderesse pour mettre au poinf un procédé de traitement des eaux résiduaires à l'aide de boues activées ont abouti à la découverte qu'il est possible de traiter des eaux résiduaires, de préférence sans source de substrat étranger, en additionnant les eaux résiduaires drune proportion appropriée d'hydrocarbures provenant d'huiles minérales, en particulier pour traiter les eaux résiduaires contenant des huiles de pétrole. En conséquences, le rocédé suivant la présente invention consiste à ajouter des hydrocarbures provenant d'huiles minérales aux eaux résiduaires lorsqu'on traite des eaux résiduaires à l'aide de boues activées. Comme exemples d'eaux résiduaires contenant des huiles, qu'il est préférable de traiter par le procédé suivant l'invention, on citera des eaux contenant des huiles de pétrole, par exemple des huiles brutes, des huiles volatiles, des naphtas, du kérosène, des huiles légères ou lourdes, etc... Les hydrocarbures d'huiles minérales utilisables suivant la présente invention contiennent de 7 à 20 atomes de carbone et sont de préférence constitués par des fractions de kérosène ou de naphta. Comme exemples de naphtas, on citera les naphtas légers (éb. 30-1000C), les naphtas lourds (éb. 110-1900C) ainsi que les naphtas bouillant dans toute l'étendue de la gamme (éb. 30-1900C), les naphtas bouillant dans toute 1' étendue de la gamme contenant de 4 à 11 atomes de carbone et ayant une activité spécifique de 0,70 à 0,75 Le kérosène contient de 8 à 16 atomes de carbone, a un point d'ébullition compris entre 150 et 2700C et une activité spécifique de 0,78 à 0,80. L'addition d'hydrocarbures provenant d'huile minérale peut être effectuée soit directement par introduction dans une cuve d'aération, ou par addition aux eaux résiduaires avant leur introduction dans une cuve d'aération. L'addition peut être continue ou discontinue (par exemple effectuée toutes les 8 à 12 heures). La proportion d'hydrocarbure introduire doit répondre à la relation suivante basée sur les besoins en oxygène chimique (BOC) des eaux résiduaires lorsqu'on opère en continu 0,0625 m - 6 x 10 x C x F > V > 0,0275 m - 6 x 10 x.C x. C x-F dans laquelle : V = quantité d'hydrocarbures d'huile minérale ajou tée (litres/jour) m = concentration en boue activée (ppm) C = concentration en BOC des eaux résiduaires (ppm) F = débit des eaux résiduaires (m3/heure) La relation ci-dessus est une formule empirique établie par la Demanderesse en étudiant la charge appropriée de BOC sur les boues activées et en calculant la constante de conversion des BOC.Lorsqu'on opère en discontinu, il est préférable d'ajouter la quantité journalière calculée d'après la relation ci-dessus, divisée par le nombre d'interventicns réguliereiient effectuées. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple, la Fig.unique représente, sur la base de la relation ci-dessus, la re- lation entre diverses concentrations en boues activées, -BOC par unité de temps (C x F) et les quantités minimale et maximale d'hy drocarbures d'huile minérale qu'il est possible d'ajouter. Il est préférable de traiter les eaux résiduaires avec une proportion d'hydrocarbure d'huile minérale comprise dans les limites indiquées. Lorsque la proportion utilisée est inférieure à la quantité minimale requise calculée d'après la relation ci-dessus, il est difficile de maintenir la-concentration en boues activées et, ainsi, il y a autoxydation, etc... Au contraire, si la proportion utilisée est supérieure à la quantité maximale pouvant être ajoutée, il y a, adsorption excessive d'hydrocarbure par les boues activées et on obtient des résultats indésirables, par exemple l'hydrocarbure agit comme un solvant sur les lipides des boues activées. Lors de la mise en oeuvre de la présente invention, le débit des eaux résiduaires vers la cuve d'aération doit être de 50 à 140 m3/heure, le temps de séjour moyen des eaux résiduaires dans la cuve d'aération doit être de 7 à 20 heures et la concentration en boues activées dans la cuve d'aeration-doit être de 1000 à 8000 ppm, de préférence de 2000 à 6000 ppm, Lorsqu'on ajoute des hydrocarbures d'huile minérale, conformément au procédé suivant l'invention, la vitesse de l'activité respiratoire des boues activées décroît rapidement après ladite addition et la stabilité de l'assimilation est meilleure que dans le cas-du glucose, de l'acétate d'éthyle, etc... classiquement utilisés comme substrats.En conséquence, pour le traitement d'eaux résiduaires contenant des huiles de pétrole, les hydrocarbures introduits agissent comme source de substrat préférés pour les boues activées et sont utiles pour la prolifération des boues. En outre, il y a acclimatation, car les boues activées répètent la fixation de ce substrat et il y a amélioration de l'activité vis-à-vis des ingrédients huileux des eaux résiduaires du fait d'un changement préférable de phase biologique. D'autre part, comme les hydrocarbures provenant d'huiles minérales agissent comme solvants sur les huiles ou les boues contenant des huiles ayant un point de fluidisàtion élevé (par exemple les huiles lourdes ou les cires), ils amélioreltt .a @@ ité G' d tact vec les boues activees et contri'.-"': l'adsorption des iules sur les boues activées. En outre, bien que cela soit absolument inattendu, l'addition de la proportion appropriée d'hydrocarbure inhibe la formation de mousse dans la cuve d'aération et la sédimentation dans la cuve est facilitée. il s'est avéré qu'on peut opérer normalement avec des boues activées avec le procédé suivant la présente invention, bien que la teneur en huiles des eaux résiduaires soit sensiblement accrue, ce qui permet de traiter des eaux résiduaires en continu, de façon stable. Lors de la mise en oeuvre de la présente invention, il est possible d'améliorer l'effet séparateur- de l'oxygène biologique ou de l'oxygène chimique ou d'accélérer la vitesse de floculation des boues activées dans une cuve de sédimentation en ajoutant de l'eau de mer, par exemple de façon que la concentration totale en sel des eaux résiduaires, après addition de l'eau de mer, soit de 0,3 -à 0,5%, en poids. En outre, lorsque les eaux résiduaires contiennent de l'hydrogène sulfuré ou des sulfures, on peut traiter simultanément les sulfures en ajoutant un agent oxydant comme le bioxyde de chlore ainsi qu'un catalyseur à base de fer, en proportions appropriées. Les exemples non limitatifs suivants sont donnés à titre d'illustration de l'invention. EXEMPLE 1 On fait passer, dans une cuve d'aération ayant une capacité d'une tonne, des eaux résiduaires contenant des huiles et présentant des concentrations variables en BOC, auxquelles on ajoute une quantité prédéterminée de kérosène ; on fait passer les eaux dans la cuve à un débit prédéterminé et on les met en contact avec des boues activées constituées par diverses phases biologiques préalablement amenées à une concentration en boues prédéterminée. Les résultats obtenus au bout de 24 heures environ sont rapportés au tableau 1 suivant. TABLEAU 1 ébit Concentration Quantité BOC des BOC de l'eau Huiles m /h en boues ac- de kéro- eaux ré- traitée dans l'eau tivées sène ajou -siduai- traitée tée res ppm 1/jour ! ppm ppm ppm 90 5685 10 26,4 8,4 0,9 110 5900 15 25,1 7,4 0,9 65 5520 10 3674 8,8 1,5 75 5520 # 30 ' 23,3 5,8 # 0,6 80 5520 15 34,8 I 7,2 > 0,9 93 5490 15 17,6 7,8 0,7 105 5285 5 21,0 6,9 0,4 100 5640 - 28,5 12,4 2,3 68 5380 . 0 28,5 .- 13,6 2,1 EXEMPLE 2 On opère comme à l'exemple 1, mais en utilisant un naphta bouillant dans toute l'étendue de la gamme au lieu de kérosène comme hydrocarbure provenant d'huile minérale. Les résultats ainsi obtenus sont rapportés au tableau 2. TABLEAU 2 Débit Concentration Quantité BOC des eaux BOC de Huiles dans m /h en boues acti- de kéro- résiduaires l'eau l'eau triatée vées sène traitée ajoutée ppmm 1/jour ppm ppm ppm 130 5600 40 30,6 6,5 i 0,7 120 5890 40 # 38,2 6,8 0,8 140 7580 10 33,5 7,2 EXEMPLES COMPARATIFS On opère comme à l'exemple 1, mais en utilisant une proportion prédéterminée d'acétate d'éthyle à la place de l'hydrocarbure provenant d'huile minérale. Les résultats obtenus sont rapportés au tableau 3. TABLEAU 3 - I Débit Concentration Quantité BOC des eaux BOC de Huiles dans m3/h en boues acti- d'acétate residuaires l'eau l'eau trai vées d'éthyle traitée tée ajoutée ppm l/jour ppm ppm ppm 80 5750 50 33,5 10,0 0,9 75 6250 50 59,7 10,1 1 0,9 80 6690 50 29,0 8,6 2,1 65 5890 glucose . 30,5 9,2 i 1,8 30 kg/jour REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement d'eaux résiduaires à l'aide de boues activées, caractérisé en ce qu'on additionne les eaux rési duai-res d'hydrocarbures provenant d'huiles minérales. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la proportion d'hydrocarbures ajoutés est etablie d'apres la relation 0,0625 m - 6 x 10 x C x F > V > 0,0275 m - 6 x 10 2 x C x F dans laquelle V est la quantité d'hydrocarbures d'huiles minérales ajoutés en litres par jour, m est la concentration en boues activées en ppm, C est la concentration en oxygène chimique des eaux résiduaires en ppm et F est le débit des eaux résiduaires en m3/ heure. 3; Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'hydrocarbure d'huile minérale est un hydrocarbure de 7 à 20 atomes de carbone. 4. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'hydrocarbure est choisi parmi les fractions de kérosène et de naphtas. 5. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les eaux résiduaires à traiter sont des eaux résiduaires contenant des huiles de pétrole.