Brevet FR2340277A1 — publié le 19770902

L'invention concerne un procédé pour la stabilisation par les aérobies des eaux résiduaires, des boues ou des mélanges d'eaux résiduaires et de boues à haute teneur organique par traitement à oxygène ou a' un gaz riche en oxygène dans un bassin. Des milieux de ce type à haute teneur sont par exemple des eaux résiduaires d'élevages de bétail, des boues de matières fécales extraites de fosses, des boues provenant du traitement des eaux résiduaires, des boues excédentaires provenant dsinstal- lations d'activation ou des mélanges de ces eaux résiduaires et de ces boues. Pour différentes raisons, une stabilisation de ces milieux est nécessaire. Font partie de ces raisons la cessation de l'odeur pendant la préparation et l'utilisation ultérieure ainsi que l'amélioration de lthygiène lors d'un emploi direct dans l'agriculture et le jardinage. En outre, il faut diminuer la charge organique à un niveau qui puisse etre techniquement surmonté dans les installations de clarification, s'il doit y avoir une préparation ultérieure. Les milieux de ce type qui se produisent en dehors des installations de clarification sont alors conduits dans un réseau de canaux introduits directement dans une installation de clarification ou mélangés à un traitement de boues par anaérobies existant. Par ailleurs, on connaît la stabilisation par aérobies qui s'en distingue, c'est-à-dire que l'aération est semblable au procédé par activation. Ces procédés connus subissent au moins l'un des désavantages suivants. Ce sont une cessation insuffisante d'odeur, la charge par à-coups difficile à équilibrer des installations existantes de clarification, le temps important nécessaire pour atteindre la stabilisation (plusieurs semaines), la mauvaise possibilité d'assèchement et des conditions insuffisantes d'hygiène. L'invention a pour but de créer un procédé et un dispositif qui permettent de stabiliser les milieux du type décrit précédemment, dans un temps relativement bref, dans une mesure suffisante, d'une manière économique, sans créer de contraintes essentielles pour l'environnement et sans le secours des installations existantes de clarification. L'invention concerne à cet effet un procédé pour la stabilisation par les aérobies des eaux résiduaires et/ou des boues à haute teneur organique par le moyen d'un traitement à oxygène ou à un gaz riche en oxygène dans un bassin, procédé caractérisé en ce qu'on imprime au milieu à traiter dans le bassin un mouvement de rotation autour d'un axe horizontal de telle façon qu'il se forme un cylindre tournant avec, dans la zone de l'axe de rotation, un centre qui ne se déplace que faiblement, et dans lequel on apporte de l'oxygène ou un gaz riche en oxygène. L'apport d'oxygène peut se faire de façon continue ou discontinue. Dans les deux cas, il est possible de réaliser cet apport en fonction à chaque instant du besoin d'oxygène dans le milieu à traiter. Le besoin d'oxygène à chaque instant peut s'obtenir par une mesure dans le milieu à traiter. L'apport d'oxygène peut également être régulé en fonction de la teneur en oxygène des gaz rejetés. La vitesse de rotation optima dépend du diamètre du bassin et devrait être réglée de façon à obtenir une vitesse dans le fond du cylindre d'au moins 0,2 m/s et une vitesse en surface entre 0,5 et 1,5 m/s. La vitesse du fond est inférieure à la vitesse de surface a cause des pertes par frottement. Pour éviter la formation de dépôts, il ne faudrait pas se tenir endessous de la vitesse de fond indiquée. Le procédé conforme à l'invention peut être exploité avec un bassin ouvert ou fermé. En bassin fermé, on maintient dans la phase gazeuse au-dessus de la surface du cylindre, de préférence, une pression entre 5 et 30 m-bars, moyen par lequel on évite les contraintes d'odeur. Le procédé peut s'exploiter par charge ou en continu. Dans une exploitation en continu, le milieu à traiter est amené en continu dans le bassin et on extrait également du bassin le même débit de milieu traité en continu. On peut imprimer le mouvement de rotation par tous moyens quelconques comme agitateurs ou hélices avec un avantage pourtant par le moyen d'injection d'air comprimé à la partie extérieure du cylindre. Dans ce cas, on fait appel à l'oxygène de l'air comprimé pour stabiliser le milieu. On procède ici d'une façon avantageuse de telle façon que le rapport entre l'oxygène de l'air dissous dans le milieu à traiter et l'oxygène dissous venu par apport dans le centre du cylindre soit d'environ 1:1. L'invention s'retend à un dispositif pour la mise en application du procédé ci-dessus. Suivant un mode de réalisation, ce dispositif est constitué par un bassin qui s'étend longitudinalement avec une section qui se rapproche au moins du cercle et un conduit d'arrivée d'oxygène, qui est disposé dans la zone centrale du bassin parallèlement à l'axe du bassin. Si la rotation du cylindre s'obtient par air comprimé, une tuyauterie d'arrivée d'air comprimé est disposée à la partie inférieure du bassin au voisinage de la paroi du bassin, tuyauterie qui possède des ouvertures de sortie d'air dans la direction du courant. Si on travaille avec un bassin couvert et surpression en phase gazeuse, le couvercle du bassin est muni d'une soupape d'échappement des gaz en fonction de la pression, de façon à obtenir un réglage automatique de la surpression désirée. Un avantage du procédé conforme à l'invention réside dans l'utilisation extraordinairement élevée d'oxygène. L'oxygène amené dans le centre calme du cylindre tournant s'y trouve comme dans une cage et ne peut s'échapper qu'en faible partie. Par ce moyen on peut obtenir la dissolution de 90 à 100 96 de l'oxygène pur apporté. Mais on peut également régler la vitesse de rotation du cylindre de sorte que l'oxygène apporté ne se fixe pas au centre mais pénètre dans les zones extérieures à courant rapide. Dans ce cas, par le moyen du tourbillonnement intensif, on obtient également une bonne utilisation de l'oxygène d'apport. Une partie de l'oxygène d'apport est physiquement dissoute une autre partie sert à l'oxydation immédiate, le reste s'échappe en tant que gaz rejeté en excédent. Il faut s'efforcer de maintenir ce rejet excédentaire aussi faible que possible. Le procédé conforme à l'invention offre cette possibilité puisque l'on utilise de façon optima le grand pouvoir d'adsorption de la substance organique. Un avantage supplémentaire réside dans le fait que la boue peut être traitée à l'oxygène sans la diluer. Dans un traitement à l'air, il faudrait la diluer fortement et on devrait également traiter des quantités plus importantes. Le procédé conforme à l'invention peut, dans la mesure où on travaille en bassin couvert, être exploité sans contraintes d'odeur. Il offre également la possibilité d'un mode de conduite ouvert. On peut ltexécuter en un temps réduit, la boue traitée peut être correctement asséchée et est en partie améliorée au point de vue hygiène. La teneur en oxygène peut se réguler correctement dans une vaste plage de régulation. Enfin, le procédé peut etre exploité sans pièce mobile dans le bassin. Il nty a pas de danger d'explosion. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et du dessin annexé représentant un exemple de réalisation de l'invention. Dans ce dessin, la figure unique est une vue en coupe schématique d'un dispositif conforme à l'invention. Le dispositif comporte un bassin 1 dans lequel on produit le cylindre tournant 10. Le bassin 1 est un bassin longitudinal et peut être disposé aussi bien sous terre que sur terre. Il est fait d'acier, de béton armé ou de plastique. Pour créer des conditions hydrauliques optimales, le bassin l est arrondi aux angles et partiellement également aux parois d'une-façon qui est connue pour les bassins d'activation ventilés à l'air comprimé. Par le moyen d'un débit d'arrivée-2, sur lequel se trouve un clapet de non-retour non indiqué ici, on remplit le bassin 1 avec le milieu à traiter 3; on le vide par le moyen d'une conduite d'évacuation 4. Vers le haut, le bassin est clos de façon étanche au gaz par le moyen d'un couvercle 5. Dans ce couvercle 5 se trouvent une soupape d'évacuation de gaz 6, un manomètre 7 et une sonde à oxygène 8, qui plonge jusque dans le milieu 3.Par le moyen d'un conduit à air comprimé 9 qui court en direction longitudinale dans la zone inférieure au voisinage de la paroi du bassin et sur toute sa longueur, et qui est muni de perçages, on apporte dans le milieu 3 de l'air avec un débit et une pression tels qu'il se forme un cylindre de boue 10, indiqué ici par des flèches. A l'intérieur de ce cylindre de boue 10, il se forme un centre li à faible mouvement, centre qui est désigné ici par un tracé en tireté. A la partie inférieure de centre 11, on apporte en supplément de l'oxygène pur par le moyen d'un autre conduit 12 qui court également sur toute la longueur du bassin et par le moyen des perçages qui s'y trouvent. Pour plus de clarté, on n'a pas représenté les conduites d'amenée aux conduits d'apport de gaz 9 et 12. De même façon, on n'a pas montré le clapet de sécurité, respectivement un tube en U, nécessaire pour la protection du bassin contre la surpression. Le mode de fonctionnement du dispositif pour la mise en application du procédé est le suivant ; On remplit le bassin 1 par charges avec le milieu à traiter 3 et on y introduit du gaz par 3e moyen d'air comprimé par l'intermédiaire du tube à air comprimé 9. Il est important ici que la vitesse à la partie supérieure du cylindre de boue 10 se tienne entre 0,5 et 1,5 m/s et qu'en même temps on obtienne une vitesse de fond d'au moins 0,2 m/s, pour éviter un dépôt de boue. Le gaz rejeté sortant du milieu 3 s'échappe par l'intermédiaire de la soupape d'échappement de gaz 6 de telle façon que l'on maintient une certaine pression, de préférence dans la plage de 5 à 30 m-bars dans la phase gazeuse. Ceci peut s'obtenir par un réglage fixe à la main ou même par un accouplement du manomètre 7 à la soupape d'échappement de gaz 6 suivant la technique de régulation. A la mise en route, on constate d'abord, par le moyen de la sonde à oxygène 8, que la teneur en oxygène, après une phase de démarrage, monte de O mg/l à une valeur de 1-2 mg/l. Après adaptation des bactéries à l'intérieur du milieu 3, leur activité respiratoire augmentera encore jusqu'à ce que soudain l'arrivée d'oxygène atmosphérique ne suffise plus et que la teneur en oxygène commence à baisser rapidement. A ce moment, on apporte de l'oxygène pur, par l'intermédiaire du conduit à oxygène 12, dans le centre il à faible mouvement, du cylindre 10 dans un débit tel que la teneur en oxygène se tienne dans la plage de 1-5 mg/l. On doit ici avoir un rapport de l'oxygène atmosphérique dissous à l'oxygène pur dissous d'environ 1 :1. Tandis, cependant, que l'on doit faire apport, pour la solution de 1 mg d'oxygène atmosphérique d'environ 10 mg d'oxygène atmosphérique, il apparaît, lors de l'addition d'oxygène pur, une solution de 90 à 100 % de l'oxygène pur à d'apport. Par le moyen de cet apport d'oxygène pur dans le centre 11 à faible mouvement, du cylindre à boue 10, cet oxygène s'y trouve pris et y reste jusqu'a' ce qu'il soit dissous. Tandis qu'il se produit en permanence un certain échange entre la boue du cylindre 10 et celle du centre 11, il ne se produit qu'un faible contact entre les phases gazeuses non dissoutes des deux zones.Il n'y a qu'une faible partie des bulles d'oxygène qui soit entraînée avec le cylindre 10. Une grande partie de ces bulles se dissout à nouveau pendant le transport et une faible partie quitte cette solution en atteignant la surface de la boue et atteint la phase gazeuse. Après une durée de 12 à 14 heures, on remarque une forte augmentation de la teneur en oxygène. A ce moment, on arrête l'apport d'oxygène pur et une phase de ventilation pure fait suite pour achèvement du procédé de stabilisation. La couverture 5 du bassin 1, que l'on pourrait éventuellement supprimer aussi, a principalement comme but de maintenir en solution dans la boue une plus importante quantité de COX, pour garantir par ce moyen un pH plus bas. Avec un pH d'environ ll, l'ammoniac à odeur intense s'échappe de la boue sous forme gazeuse, ce que l'on doit éviter. Il est recommandé en outre de garder dans le bassin une quantité restante de la charge traitée chaque fois pour réinjection dans la charge suivante. Il est également possible d'exploiter le procédé en continu. On a en outre la possibilité de travailler par le moyen d'une addition de purin de porc à bactéries thermophiles, qui contribuent au déroulement plus rapide de la stabilisation du fait du niveau plus élevé de la température. En même temps, la température plus élevée (40-600C) agit dans le sens d'une meilleure hygiène du milieu. Comme on dispose généralement d'oxygène pur à la pression de quelques bars, on peut également remplacer les conduits percés par des blocs filtrants extrêmement fins ou des tubes filtrants pour l'apport d'oxygène. De même, on peut utiliser des tubes souples spéciaux, qui possèdent de fines pores ne s'ouvrant que sous pression. Par ce moyen, on garantit que le dispositif d'apport gazeux ne s'encrasse pas. 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 modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Procédé pour la stabilisation par les aérobies d'eaux résiduaires et/ou de boues à haute teneur organique, par le moyen d'un traitement à l'oxygène ou d'un gaz riche en oxygène dans un bassin, caractérisé en ce qu'on imprime au milieu à traiter (3) dans le bassin (1) un mouvement de rotation autour d'un axe horizontal de telle façon que se forme un cylindre tournant (10) avec, dans la zone de l'axe de rotation, un centre qui ne se déplace que faiblement et dans lequel on fait apport d'oxygène ou d'un gaz riche en oxygène. 20) Procédé suivant la revendication l, caractérisé en ce qu'on effectue l'apport d'oxygène de façon discontinue. 30) Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 OU 2, caractérisé en ce qu'on effectue l'apport d'oxygène en fonction du besoin d'oxygène à tout moment dans le milieu à traiter. 40) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la vitesse de fond du cylindre est au moins de 0,2 m/s, la vitesse de surface étant comprise entre 0,5 et 1,5 m/s. 50) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on maintient dans le bassin (1), au-dessus de la surface du cylindre, une pression comprise entre 5 et 30 m-bars. 60) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 â 5, caractérisé en ce qu'on opère avec une arrivée permanente du milieu à traiter dans le bassin (1) et une sortie permanente du milieu à traiter suivant le même débit en dehors du bassin (1). 70) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le mouvement de rotation est obtenu au moyen d'une injection d'air comprimé dans la direction du courant à la partie extérieure du cylindre (10). 80) Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le rapport entre l'oxygène atmosphérique dissous dans le milieu à traiter (3) et l'oxygène dissous apporté au centre (11) du cylindre (10) est environ 1:1. 9 ) Dispositif pour la mise en application du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte un bassin (1) qui s'étend longitudinalement avec une section qui s'approche au moins de la forme circulaire et un conduit d'apport d'oxygène (12), qui est disposé dans la zone centrale du bassin (1) parallèlement à l'axe du bassin. 100) Dispositif suivant la revendication 9, pour la mise en application du procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte un conduit d'air comprimé 110) Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 9 OU 10, caractérisé en ce qu'il comporte un couvercle de bassin (5) avec une soupape d'échappement de gaz (6) fonction de la pression.