Brevet FR2418201A1 — publié le 19790921

L'invention concerne an procédé de mesure de l'activité d'une boue activée chargée par un courant d'eau résiduaire, dans lequel on fournit, de préférence de manière électrolytique, l'oxygène utilisée et on mesure et enregistre la quantité d'oxygène fournie, ainsi qu'un dispositif de mise en oeuvre de ce procédé. On sait déterminer la consommation biologique d'oxygène de substances biologiquement dégradables au moyen d'un appareil de mesure du D.B.0 On utilise la chute de pression provoquée par la consommation d'oxygène pour commander un générateur électrolytique d'oxygène, qui compense l'o xygène consommé et fournit, par sa durée d'enclenchement proportionnelle à l'oxygène consommé, une mesure exacte de 1'0 consommé. Ce procédé est certes précis, mais il est lent et, en particulier à cause de cela, ne convient pas à la commande d'une installation d'épuration. On ne peut effectuer la mesure que par charges. On connait aussi un procédé de mesure dans lequel on prévoit deux récipients de mesure munis d'agitateurs, dont l'un contient seulement la boue chargée et l'autre la boue chargée plus la substance à mesurer. Ces deux récipients sont, chacun, reliés à une capsule manométrique qui mesure la dépression existante. La différence de pression des deux réci pimenta est mesurée sur une durée déterminée et enregistrée. De la différence de pression constante s'établissant après un certain temps on déduit la consommation de la substance additionnelle à mesurer. Le procédé est imprécis car la boue activée est difficile à doser et que mEme de très petites différences dans les deux récipients influent fortement sur le résultat de la mesure. En outre, dans ce procédé, la nécessité de mesurer deux boues doubleAles sources d'erreur. De plus, il n'est pas possible d'effectuer une mesure continue car on doit réappliquer la boue active à chaque mesure. A la base de l'invention se trouve le problème de fournir un procédé de esure qui permette une mesure exacte et continue de la demande en oxygène de substances de ce genre et qui convienne, entre autres, à la commande d'une installation d'épuration. L'invention résout ce problème dans un procédé du genre énoncé initialement en ce que, dans un système fermé, on déclenche la fourniture d'oxygène lors du dépassement vers le bas d'une concentration déterminée en oxygène de la boue activée et on amène l'oxygène fourni à un courant d'air traversant la boue activée. On y détermine de manière appropriée la concentration en oxygène de la boue activée en mesurant la concentration en oxygène du courant d'air la traversant. La fourniture d'oxygène se fait de préférence en portions égales par unités de temps. Ce procédé conforme à l'invention permet une mesure continue, non influencée par une variation de pression d'air. On peut directement tracer la courbe de consommation dans le temps. Avec une activité demeurant constante, la montée de la courbe de consommation reste constante. Quand l'activité croît, la courbe devient plus raide et, quand elle décroft, la courbe s'aplatit. De ce fait, dans un perfectionnement de l'invention, de préférence en utilisant le procédé selon l'invention, on mesure, pour déterminer une variation d'activité passagère, lors d'une modification de la charge de la boue activée, l'accroissement de l'activité par rapport à une activité constante et on intègre dans le temps la valeur de dépassement de la valeur constante jusqu'à l'obtention à nouveau de la valeur constante.On différencie ainsi la courbe d'activité dans le temps et on intègre la courbe différentielle ainsi obtenue dans la zone de montée modifiée de la courbe de consommation. Une telle modification de l'activité peut par exemple se présenter lors de }'apparition soudaine d'une toxicité plus élevée ou lors d'une plus grande production d'eau résiduaire par unité de temps ou lors de ces deux phénomènes à la fois. Ce procédé de mesure a le grand avantage d'exclure l'activité propre de la boue activée. On supprime la comparaison de deux mesures puisqu'on ne détermine à un moment donné qu'une seule valeur. On élimine ainsi beaucoup de sources d'erreur. Lors d'une montée constante de la courbe de consommation, la courbe différentielle de celle-ci, c'est-à-dire la courbe d'activité, est une courbe parallèle à l'axe des temps (axe X). Lors d'une modification de la montée, par suite d'une plus grande charge de la boue activée, par exemple par l'amenée d'une quantité d'eau résiduaire momentanément plus grande, quand la courbe de consommation de vient plus raide, la courbe d'activité monte rapidement à une valeur constante plus" élevée, à laquelle elle se maintient jusqu'à ce que la quantité d'eau résiduaire instantanée s'abaisse à nouveau à la valeur initiale. Dans un dispositif convenant très bien à la mise en oeuvre du pro un un bassin de boue activée se trouvant en liaison avec une installa- tion de mesure de la concentration en oxygène de la boue activée est placé dans un circuit fermé avec une source d'oxygène commandée pour la concentration en oxygène par l'installation de mesure et coeporte une conduite d'amenée de l'eau résiduaire ainsi qu'une conduite d'évacuation sortant du bassin en dessous du niveau de liquide. Avec une telle installation on peut amener continuellement de Liteau résiduaire au bassin de boue activée, et obtenir et représenter à chaque instant la charge de la boue activée en résultant. Il en résulte un contrôle et un réglage permanents d'une installation d'épuration.Pour mesurer la concentration en oxygène du courant d'air et pour commander la fourniture d'oxygène on utilise de préférence un analyseur d'oxygène connu en lui--e^ . Un tel analyseur d'oxygène travaille avec une précision extra- ordinairement élevé. La concentration en oxygène du courant d'air est établie directement. Si elle devient inférieure à une valeur déterminée réglable, par exemple 18%, la fourniture d'oxygène est déclenchée par un appareil de commande électrique qui ne constitue pas en lui-même un objet de l'invention; la quantité mesurée de ce courant d'oxygène donne une mesure de l'activité ie la boue activée.Mais on pourrait aussi envisager de mesurer directement la concentration en oxygène de la boue activée et d'introduire dans le courant d'air le déficit établi. Dans un perfectionnement particulièrement avantageux du dispositif, l'analyseur d'oxygène est inséré dans un circuit fermé entre une conduite d'é vacation sortant du compartiment à gaz formé à la partie supérieure d'un bassin fermé de boue activée et une conduite d'amenée qui arrive dans la région inférieure du bassin de boue activée et il comporte une pompe, tandis que ce circuit fermé comprend également une source d'oxygène réglée par l'analyseur d'oxygène.De préférence, une conduite d'eau résiduaire arrive dans la région de liquide du bassin de boue activée, et ce bassin de boue activée se trouve dans un circuit ouvert parallèle séparé du circuit fermé, dans lequel on dispose un bassin de décantation muni d'un trop-plein et une pompe de boue effectuant un déplacement du fond de ce bassin de décantation vers le bassin de boue activée. Ce circuit ouvert parallèle permet non seulement d'amener continuellement de l'eau résiduaire au bassin de boue activée, mais aussi de régler la concentration de la boue selon la quantité extraite du bassin de décantation. On va expliquer le procédé selon l'invention plus en détail à l'aide d'uu dispositif représenté à titre d'exemple dans le dessin joint et d'un diagramme. La fig 1 représente le schéma d'un dispositif de mesure selon l'invention; et la fig 2 est un diagramme fourni par un tel dispositif de mesure. Dans un bassin fermé de boue activée 1 qui contient un mélange 2 de boue activée et d'eau résiduaire, le compartiment à gaz 3 situé audessus du niveau de liquide du mélange est relié à une conduite d'évacuation d'air 4 qui passe dans un absorbeur 5 de C02 et aboutit dans un générateur électrolytique d'oxygène 6 et ensuite dans un analyseur d'o gène 7. De là, cette conduite est reliée par une pompe à air 8 à une conduite d'amenée 9 qui revient dans le fond du bassin de boue activée 1, ce qui ferme le circuit.Les valeurs mesurées dans l'analyseur d'oxygène 7 sont transmises à un appareil 10 de mesure, de commande et d'évaluation, qui, se trouvant dans un circuit de réglage, règle la production d'oxygène dans le générateur d'oxygène 6, c'est-à-dire que, si la concentration en oxygène a dépassé vers le bas une valeur déterminée, il enclenche le générateur d'oxygène qui débite de l'oxygène jusqu'à l'obten- tion à nouveau de la valeur minimale que l'on a fixée à l'analyseur. Une pompe à eau résiduaire 11 envoie l'eau résiduaire à examiner du réservoir d'eau résiduaire 12, par la conduite 13, dans l'entrée 14 plongeant dans le bassin de boue activée 1. bn outre, une conduite de sortie 15 va du bassin de boue activée 1 à un bassin de décantation 16 qui possède un trop-plein 17. Du fond de ce bassin de décantation 16 une conduite 18 va, par une pompe de boue 19 et une conduite d'amenée 20, dans le bassin de boue activée 1. En aval de l'absorbeur de C02 on a disposé une conduite de dérivation 27 qui, en dérivation sur le générateur d'oxygène 6 et l'analyseur d'oxygène 7, revient directement à la pompe d'air 8. En choisissant convenablement la section transversale ou en insérant des étranglements convenables, on peut fixer la portion d'air qui va à l'analyseur d'oxygène. Cette portion peut, le cas échéant, ne représenter qu'une faible fraction du courant d'air total. Dans le diagramme de la fig 2, l'abscisse représente l'axe des temps pour toutes les courbes. Les ordonnées pour les différentes courbes sont représentées les unes à cté des autres pour plus de clarté bien qu'en fait toutes les courbes aient leurs origines superposées. La courbe SV représente la consommation absolue mesurée d'oxygène. Avec une même charge, elle demeure constante, c'est-à-dire que la montée de la courbe est constante dans l'exemple représenté jusqu'à l'instant 25. Comme on le voit sur la courbe de charge B, il se produit en cet endroit une charge supplémentaire ZB. La courbe SU devient plus raide et revient progressivement à la montée initiale après la fin de la charge supplémentaire. En dessous de la courbe SV on a représenté la courbe BA de L'activée té de boue active.Cette courbe est la courbe différentielle de la courbe SV. Comme on peut le voir, I'activité est constante jusqu'à l'instant 25, c'est-à-dire que la courbe BA est représentée jusque là par une parallèle à l'abcisse. L'activité passe à une valeur constante plus élevée et redescend progressivement après la fin de la charge supplémentaire ZB, à la valeur initiale qu'elle atteint à nouveau à l'instant 26. L'intégration de la surface qui a été hachurée sous l'activité rehaussée de la boue activée, représente le supplément de consommation d'oxygène du fait de la charge rehaussée et elle est représentée graphiquement par la courbe MV. Le diagramme montre en outre également la courbe SL de la teneur en oxygène du courant d'air. La teneur en oxygène est maintenue constante par la production d'oxygène réglée par l'analyse d'oxygène. On remarquera sur le diagramme que ce n'est qu'à l'instant 25, lors de l'insertion de la charge supplémentaire, que la teneur en oxygène baisse temporairement jusqu'à ce que le processus de réglage ait rétabli la valeur initiale. REVENDICATIONS 1 - Procédé de mesure de 11 activité d'une boue activée chargée par un courant d'eau résiduaire, où l'oxygène utilisé est fourni de préférence électrolytiquement et où la quantité fournie d'oxygène est mesurée et enregistrée, caractérisé en ce que, dans un système fermé, lors du dépassement par le bas d'une concentration déterminée d'oxygène dans la boue activée, la fourniture d'oxygène est déclenchée et l'oxygène fourni est amené dans un courant d'air traversant la boue activée. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la concentration en oxygène de la boue activée est déterminée en mesurant la concentration en oxygène du courant d'air traversant cette boue. 3 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caracté rieé en ce que la fourniture d'oxygène est effectuée en portions égales par unités de temps. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, lors de la modification de la charge de la boue activée, on mesure l'accroissement de l'activité par rapport à une activité constante et on intègre dans le temps la valeur dépassant la valeur constante jusqu'au retour à la valeur constante. 5 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications I à 4, caractérisé en ce qu'un bassin de boue activée (1), en liaison avec un dispositif (7) de mesure de la concentration en oxygène de la boue activée, est placé dans un circuit fermé avec une source d'oxygène (6) commandée par le dispositif de mesure (7) pour la concentration en oxygène, et comporte une conduite d'amenée (14) pour l'eau résiduaire ainsi qu'une conduite de sortie (15) sortant du bassin en dessous du niveau de liquide. 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la mesure de la concentration en oxygène du courant d'air et la commande de la fourniture d'oxygène sont effectuées par un analyseur d'oxygène (7) connu en lui-même. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que l'analyseur d'oxygène (7) est branché entre une conduite d'évacuation d'air (4) sortant du compartiment à gaz (3) formé dans la région supérieure d'un bassin fermé de boue activée (i) et une conduite d'amenée (9) comportant une pompe (8) et arrivant dans la région inférieure du bassin de boue activée (1), le circuit fermé compor- tant on outre aussi une source d'oxygène (6) commandée par l'analyseur d'oxygène (7). 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, carac térisé en ce que le bassin de boue activée (1) se trouve dans un circuit ouvert parallèle séparé du circuit fermé, dans lequel sont disposés un bassin de décantation (16), comportant un trop-plein(17), relié à la conduite dé sortie (15) du bassin de boue activée (1) et une pompe à boue (19) effectuant un refoulement depuis le fond du bassin de décantation vers le bassin de boue activée. 9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que la source d'oxygène (6) est placée entre le bassin de boue activée (i) et l'analyseur d'oxygène (7). 10 - Dispositif selon l';ne quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce qu'un absorbeur de C02 est disposé, de manière connue en soi, dans le circuit comportant la source d'oxygène (6). 17 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que la conduite d'évacuation d'air (4) et la pompe (8) placée dans la conduite d'amenée (9) sont reliées en court-circuit par une conduite de dérivation (21).