Brevet FR2400489A1 — publié le 19790316

Le secteur technique de l'invention est celui du traitement des eaux résiduaires, en vue d'en éliminer les caractères nocifs. Le traitement des eaux résiduaires a déjà été réalisé au moyen d'installations dépuration importantes; mais ces installattions ne sont pas utilisables avec souplesse pour répondre à des variations notables de débit, ne sont pas capables de traiter des effluents faiblement chargés et ne réalisent pas l'élimination des composés azotés que peuvent renfermer lesdits effluents. Il a été constaté que de telles installations sont en fait limitées dans leur action par leur faible capacité de transfert d'oxygène, même lorsque, de diverses façons, on remplace l'air atmosphérique par de l'air enrichi en oxygène ou par de L'oxygène sensiblement pur. La présente invention a notamment pour but de remédier à de tels inconvénients. Elle comprend à cet effet un procédé de traitement d'eaux résiduaires, selon lequel, après-décantation des boues, on charge L'eau à-traiter, en continu, à l'oxygène, on soumet l'eau ainsi oxygénée, par voie biologique, à une phase aérobie de dégradation organique, puis à une phase de nitrification des produits azotés, alors qu' ensuite, en anoxie, on y applique un traitement de dénitrification, le tout en asservissant la charge en oxygène injecté à une mesure d'une caractéristique au moins de l'eau après traitement. Dans un cas particulier avantageux, cette caractéristique peut être la demande chimique en oxygène (D.C.O.), notamment pour des effluents de composition bien connue. Les actions biologiques peuvent être le fait de bactéries spécifiques connues, introduites soit par percolation à partir d'un fermenteur correspondant, soit sous forme d'approvisionnements à partir de bactéries centrifugées ou lyophiliss. L'invention comprend également les appareillages permettant la mise en oeuvre d'un tel procédé, appareillages caractérisés par le fait qu'ils comportent chacun, en série, un décanteur, un oxygénateur, un groupe de colonnes à ruissellement sur garnissages poreux granulaires,groupe dans lequel figurent au moins une colonne de dégradation organique, au moins une colonne de nitrification et au moins une colonne de dénitrification. Une seule sorte d'organes mobiles est prévu, à savoir au moins une pompe de circulation. Le décanteur est avantageusement du type à admission centrale abritée, cône de collecte et rigole périphérique d'évacuation de liquide clarifié par débordement. La reprise se fait à partir de cette rigole par pompage dans un injecteur d'oxygène situé en amont d'une capacité formant oxygénateur, dans laquelle s'achève la dissolution. Un analyseur de sortie sur eau traitée commande la vanne du débit d'oxygène. Toute l'installatiôn en aval de la ou des pompes de reprise d'effluent dans la rigole de décanteur est fermée, à l'abri de l'air ambiant et peut donc être aisément mi "se sous pression, ce qui favorise ltélévation modulable du taux d'oxygène et donc la capacité de traitement comme son achèvement, en fone- tion des besoins. La souplesse fonctionnelle de l'installation est extr#me, avec réglage par le débit d'oxygène et par la pression de traitement, de sorte que l'adaptation peut suivre étroitement toute variation de charge et de débit. La description qui va suivre, en regard du dessin annexé, à titre d'exemple non limitatif, va permettre de bien comprendre comment l'invention peut titre mise en pratique. La figure unique montre schématiquement une installation d'épuration par oxygénation réglée avec dénitrification finale. L'installation représentée comporte un décanteur 1, à admission haute centrale 2 d'eau à épurer, sous protection à l'intérieur d'une chicane 3. Le fond conique de collecte des boues est raccordé à un orifice bas pourvu d'une vanne de réglage 4 de prélèvement et d'évacuation. La périphérie de la cuve cylindrique précitée à fond conique est entourée par une rigole 5 de débordement, dans laquelle un flotteur 6 de contre règle, en fonction du niveau atteint dans ladite rigole, l'admission 2 Cette rigole est reliée à l'admission dtune pompe 7 dont le refoulement aboutit à un mélangeur 8 d'oxygénation.Ce mélangeur comporté intérieurement un dispositif 9 à paroi poreuse injectant dans l'eau à épurer de fines bulles d'oxygène, par alimentation à partir d'une source d'oxygène sous pression, non représentée, vanne d'arr#t 10, manomètre 11, détendeur 12 et vanne de réglage 13. Le mélange d'eau à épurer et de bulles d'oxygène et admis à la base d'une capacité 14 formant oxygénateur, où s'achève ladissolutiop, pourvu en pied d'une vanne 15 de purge d'établissement de pression et en tête d'une soupape 16. A partir de ce dernier, une conduite amène l'eau à épurer sous contrôle d'une vanne17/entête d'une colonne 18, garnie d'une charge de matière granulaire 19. Une vanne de purge 20 est prévue en pis. Une vanne 21, sur une dérivation de la purge, ramène le liquide à traiter en tête d'une seconde colonne 22, sous contrôle d'une autre vanne 23, colonne 22 garnie aussi d'une charge poreuse et granulaire 24. En pied de colonne 22, est prévue une purge à vanne 25, avec dérivation munie d'une vanne 26.Cette vanne interposée sur une communication avec la région de pied d'une troisième colonne 27, entre une vanne de purge 28 et une vanne de réglage 29 d'admission. Sur cette communication est branchée une conduite ascendante de dégazage 30. La charge poreuse et granulaire 31 de cette colonne 27 est# traversée en ascendance et le liquide traité sort de la colonne 27 par le haut, dans un conduit de rejet 32 sur lequel est prévu un analyseur 33 agissant (flèches 34, 35) sur le débit d'eau à traiter admise, par exemple, au niveau de la vanne d'admission 36 à l'entrée du décanteur. Tout autre mode de réglage pourrait astre choisi et un autre emplacement pourrait êtres adopté pour application de l'asservissement. Ce dernier pourrait/s adresser à la pression de fonctionnement. Dans la capacité 14 se parfait la dissolution de l'oxygène. Dans la colonne 18, est-entretenue une colonie bactérienne d'épuration, dont l'action répond approximativement à la formule DBO+ O2 + sels minéraux---- > Biomasse + CO2 + H2O La demande biologique en oxygène (DBO) est satisfaite et la masse biologique, nourrie de sels minéraux, d'appoint éventuel et des substances chargeant l'eau à épurer, par oxygénation biologique, s'entretient. Elle peut être évacuée pour rénovation. Elle est introduite et renouvelée par injection à partir d'un percolateur (non représenté) alimenté par un fermenteur d'élevage, également non représenté. Cette introduction peut former un entretien continu, régulier. Il est également possible d'y introduire les bactér#ies voulues sous forme de charges continues ou successives de bactéries centrifugées ou ly ophilisées, provenant de réserves correspondantes. La consommation à'entretien de cette biomasse est telle que toutes les impuretés sont transformées, notamment en éléments insolubles et en organismes vivants, non transportés hors de la colonne. Le liquide qui en sort peut encore renfermer, toutefois, des substances azotées. Les éléments osés peuvent faire l-'objet de vidanges en succession ou en continu par la purge.Pour en assurer l'élimination des substances azotées subsistant dans le liquide traité, l'action biochimique dans la seconde colonne peut correspondre à l'équation NH4 + 3/2 O2 > NO2 +2 H + H20 qui exprime une réaction de nitrificatien- des ions ammonium, que les substances formant- charge- du liquide à traiter comportent habituellement en tant que substances-azptes'#naturelles. Cette réaction biochimique aérobie de nitrification, sur biomasse apportée, formée, traitée et périodiquement évacuée selon les besoins dans la seconde colonne-22, de manière identique ou analogue à celle qui a été décrite a-propos de la première colonne 18, mais avec une nature de bactéries adaptée à la conduite de cette réaction, est poursuivie par une réaction complémentaire de transformation sous forme-de nitrates, des nitrites obtenus précédents, selon l'équation N02 + 1/2 02 = NO3 et les produits de la réaction qui sortent de la colonne. 22 sont amenés à passer dans la troisieme colonne 31. Cette troisième colonne 31, pourvue de la biomasse convenable par des moyens du même genre que ci-dessus, biomasse adaptée à une centrification selon la réaction qui- peut s'écrire sensiblement Nitrates + matières hydrocarbonéesw Azote + eau le tout en anoxie, livre enfin liteau épurée à la sortie supérieure de colonne.L'analyse de cette eau, faite à-#l'analyseur 33, porte par exemple sur la demande chimique en oxygène (D C P ), choisie comme -paramètre > et, par des moye#ns appropriés schématisés par les flèches 34, 35, asservit l'arrivée d'eau à épurer à la vanne 36. I1 se pourrait aussi que cet asservissement soit actif sur la vanne 10 d'arrivée d'oxygène, ou en tout autre emplacement où un réglage souhaité peut être obtenu. Un réglage peut aussi être envisagé, en fonction de la charge imposée à l'lnstallation, par variation de la pression de fonctionnement, cette dernière pouvant être principalement accrue depuis le pompage jusqu'à la sortie, compte tenu du caractère fermé des éléments de l'installation, de l'oxygénateur notamment, les diverses colonnes et leurs communications mutuelles pouvant aussi être mises en surpression, en cas de besoin. La granulométrie des remplissates des colonnes est relativement fine, de l'ordre de 2 à 5 millimètres. Il s'agit de granules de substances poreuses. Chaque colonne utilise de#s bactéries spécifiques connues, ces dernières pouvant Autre de variétés adaptées à la nature du liquide traité, notamment lorsque ce dernier contient du soufre ou des dérivés de ce corps tels-que ds sulfites, par exemple. Il est à signaler que la concentration en oxygène, à ltemplacement où la dissolution correspondante est effectuée, doit autre au minimum de 50 ppm mais il est possible de la pousser à 200 ppm en cas de besoin par relèvement de la pression de fonctionnement jusqu'à 3 ou 4 bars. La fourniture d'oxygène peut obéir au débit, à un résultat analyse ou autre paramètre, ou encore à la fois à plusieurs variations des caractéristiques des liquides à épurer. Il va de soi que, sans sortir di cadre de l'invention on peut apporter des modification aux phases de mise en oeuvre du procédé et aux formes d'exécution d'appareillage qui viennent d'être décrites. REVENDICATIONS 1.- Procédé de traitement d'eaux résiduaires, notamment par voie biologique, caractérisé par le fait que lesdites eaux résiduaires, en continu, après décantation de boues, sont chargées en oxygène, le liquide dans lequel l'oxygène est dissout étant l'objet d'un traitement aérobie de dégradation des charges, d'un traitement aérobie de transformation des substances azotées subsistantes en nitrates puis, après dégazage, d'un traitement en anoxie de décomposition des nitrates > avec élimination de l'azote sous forme libre en même temps que restitution d'eau épurée, avec réglage de marche sous analyse de cette dernière. 2.-- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'analyse porte sur le paramètre constitué par la demande chimique en oxygène de l'eau traitée. 3.- Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé par le fait que le réglage de marche est un asservissement à l'analyse faite sur eau épurée, d'un facteur de fonctionnement appartenant à un gnape qui comprend au moins le débit d'eaux résiduaires à l'entrée et le débit de livraison d-'oxygène d'épurationdans ces eaux. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3J caractérisé par le fait qu'il est exécuté sous pression no t####tàl'oxygénati#jusqu'au rejet des eaux épurées,en cas debE 5.- Procédé selon 1 une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les phases-biologiques sont exécutées par bactéries spécifiques de dégradation des substances chargeant les eaux à traiter, de nitrification des substances azotées présentes après dégradation, en nitrites, puis nitrates et de dénitrification desdits nitrates, avec élimination de l'azote sous forme libre et alimentation en substances hydrocarbonées, susceptibles de provenir de la décantation. 6.- Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la spécificité des bactéries utilisées est en outre conformée aux autres composants des eaux à traiter, notamment soufre et sulfites. 7.- Appareillage permettant la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications I à 6, caractérisé par le fait qu'il comprend un décanteur, un injecteur à oxygène gazeux en aval de moyens de pompage, une capacitédoxygé- nation, un ensemble de colonnes de dégradation biologique, de ntSfkfRon, de dér:##a#on avec dégazage interposé, et un analyseur de liquide épuré mesurant un paramètre de la composition duait liquide qui asservit le réglage de marche dudit appareillage. 8.- Appareillage selon la revendication 7, caractérisé par le fait que l'analyseur mesure la demande chimique en oxygène. 9.- Appareillage selon la revendication 7 caractérisé par le fait que l'analyseur asservit la vanne d'entrée d'eaux résiduaires au décanteur. 10.- Appareillage selon la revendication 7, caractérisé par le fait que l'analyseur asservit la vanne de débit d'oxygène injecté. 11. - Appareillage selon la revendication 7, caractérisé par le fait que l'analyseur asservit la-pression de fonctionnement -de l'installation. 12.- Appareillag#e selon 1 une quelconque des revend-i-- cations 7 à 11, caractérisé par le fait que ies colonnes de traitement sont garnies intérieurement de #charges granulaires de substances poreuses, celles d'entre elles où un traitement aérobie est effectué étant parcourues en ruissellement, les autres, en ascension. 13.- Appareillage selon-l'une quelconque des revendications 7 à 12, caractérisé par le fait qu'entre colonnes de nitrification et de dénitrification est prévu un tube ascendant de dégazage. 14.- Appareillage selon l'une quelconque des-revendications 7 à 13, caractérisé par le fait qu'une liaison d'alimentation de réaction de dénitrification est prévueavec la sortie de la décantation, au niveau de l'élimination des boues.