Brevet FR2504114A1 — publié le 19821022

Procédé de purification d'air vicié insalubre et/ou d'odeur désagréable La présente invention concerne un procédé de puri- fication d'air vicié insalubre et/ou d'odeur désagréable dans une station d'épuration biologique opérant selon le procédé d'activation. On sait que de l'air vicié insalubre se forme en grandes quantités comme conséquence des procédés industriels, air qui est presque toujours caractérisé par une odeur dé- sagréable Les matières volatiles organiques ou minérales d'odeurs désagréables contenues dans l'air vicié sont des composés contenant généralement du soufre, des composés azo- tés tels que la triméthylamine et l'ammoniac, et des compo sés oxygénés tels que le formaldéhyde et l'acétaldéhyde. Dans l'industrie de la viscose, par exemple pour la prépara- tion de la fibranne, de la soie artificielle, de la cello- phane etc Il se forme des quantités considérables d'air vicié qui contiennent du sulfure de carbone et de l'hydro- gène sulfuré Afin de diminuer la charge d'odeurs posant des problèmes en particulier quant à la santé de la population et l'influence nocive exercée sur la croissance des végétaux, des cheminées hautes et onéreuses selon les coûts sont éri- gées, par lesquelles on peut évacuer les gaz d'odeur désa- gréable et/ou toxiques Mais de cette façon la charge d'odeurs au voisinage des installatiorsindustrielles de ce genre n'est diminuée que dans une certaine limite et le ré- sultat plus ou moins partiel de ces mesures dépend en outre des diverses conditions atmosphériques. La présente invention a pour objet la purification des gaz résiduaires de ce genre d'une façon plus active et à moindre frais. Dans la demande de brevet allemande DT-OS 2 839 173 il est proposé d'éliminer les gaz insalubres d'odeur désa- gréable en question, à l'aide d'une combinaison de matières solides biologiques et de charbon actif Dans cette demande -2- il est établi que les matières solides biologiques et le charbon actif sont inactifs par eux-mêmes séparément pour supprimer activement les constituants dangereux de tels courants gazeux. D'une façon tout à fait surprenante, l'auteur de la présente invention a maintenant découvert qu'on peut puri- fier d'une façon active l'air vicié insalubre et/ou d'odeur désagréable dans une station d'épuration biologique fonc- tionnant selon le procédé d'activation, en insufflant l'air vicié, éventuellement en combinaison avec de l'air sous pression dans le fond du bassin d'aération, sans que la teneur minimum en oxygène d'environ 2 mg/l dans le bassin d'aération, nécessaire pour le développement normal des phénomènes vitaux, ne devienne inférieure cette valeur. Dans la plupart des cas l'air vicié industriel con- tient, en plus des matières nocives à supprimer, une quan- tité suffisante d'oxygène pour pouvoir être utilisé direc- tement et exclusivement comme moyen servant à l'aération artificielle du bassin d'aération Ainsi, par exemple, lors de la fabrication des fils de viscose, l'air vicié prove- nant du dégazage du bain A contient par m 3 24,4 g de H S 21,3 g de C 52 et 270 g (= 20,5 % en poids) d'oxygène Si un air vicié de ce genre est insufflé comme milieu d'aération unique dans le fond du bassin d'aération, une teneur en oxygène libre de 2 mg/l, et plus élevée, peut être parti- culièrement maintenue dans celui-ci Une combinaison de cet air vicié avec l'air n'est par conséquent pas nécessaire pour le développement normal des phénomènesvitaux dans le bassin d'aération, si on dispose du premier en quantité suffisante Par contre,si les quantités d'air vicié à sup- primer sont plus faibles que les quantités d'air introdui- tes par ailleurs dans le bassin d'aération pour maintenir la concentration minimum en oxygène libre, une combinaison de l'air vicié avec la quantité d'air différentielle cor- respondante est nécessaire, ce qui peut être réalisée soit par mélange soit par insufflation séparée Une combinaison -3- de l'air vicié avec l'air est donc toujours nécessaire quand l'air vicié présente une concentration en oxygène si faible, que la concentration minimum en oxygène nécessaire d'environ 2 mg/litre ne peut pas être maintenue dans le bassin d'aération. Si l'air vicié est insufflé dans le bassin d'aéra- tion sous forme de bulles fines à l'aide d'un aérateur à bulles fines, ayant une grosseur de pores d'environ 0,05 à 0,025 mm cela s'est révélé avantageux Pour réaliser cette opération on utilise les aérateurs-usuels connus lors de l'aération en bulles fines Sont donc appropriés les tubes, les caisses à filtre et les plaques filtrantes en matière filtrante poreuse utilisés d'une façon classique ainsi que les tubes d'acier poreux, qui sont revêtus de matière syn- thétique poreuse ou enveloppés d'un cordon de matière syn- thétique et dont la grosseur de pores est d'environ 0,05 à 0,25 mm La grosseur de pores de 0,05 mm ne représente, vus d'une façon objective, aucune limite proprement dite, mais plutôt une condition pratiquement recommandée En descen- dant au-dessous de cette grosseur de pores, le risque d'un colmatage des ouvertures d'aération est naturellement plus grand, c'est pourquoi en général il est conseillé de ne pas descendre en dessous de cette grosseur de pores, si l'on ne prend pas des mesures de précaution supplémentaires. En principe, il est en outre possible d'insuffler l'air vicié, éventuellement en combinaison avec l'air, sous la forme d'une aération profonde en bulles moyennes dans le bassin d'aération Comme aérateurs, les tubes ou les plaques, perforés, ayant des trous de 2 à 5 mm de diamètre sont alors utilisés, et l'air vicié est alors insufflé à environ 30 cm au-dessus du fond Toutefois, à cause de la faible utilisation d'oxygène qui en résulte, l'aération avec de l'air vicié en bulles fines est en général préfé- rée dans le cadre de la présente invention. Il est alors avantageux lorsque l'air vicié intro- duit avec des aérateurs à bulles fines, éventuellement en 4- combinaison avec de l'air, est insufflé dans le bassin d'aération à une profondeur de 3 à 4 mètres L'utilisation au maximum de l'oxygène et la suppression des impuretés contenues dans l'air vicié sont alors assurée de façon op- timale indépendamment de la nature des matières à suppri- mer Même l'air vicié contenant les constituants insalu- bres et d'odeur désagréable, à savoir l'hydrogène sulfuré et le sulfure de carbone, à une concentration bien supé- rieure pour chacun à 1000 ppm est purifié à un point tel qu'il est rendu complètement inodore. L'invention propose donc un mode opératoire qui permet d'utiliser les installations d'épuration biologi- ques prévues dans les établissements industriels chimiques et apparentés, ou dans le voisinage immédiat de ces éta- blissements, pour la purification des eaux résiduaires et fonctionnant selon le procédé d'activation, en plus de la purification de l'air vicié industriel Etant donné que dans ce cas les impuretés insalubres et/ou d'odeur désa- gréable provenant des bactéries sont supprimées par trans- formation de la matière, le mode opératoire proposé est fondamentalement supérieur à l'élimination de l'air vicié à l'aide de hautes cheminées Il est également plus favo- rable en ce qui concerne les coûts, car pour supprimer l'air vicié de façon avantageuse, les dispositifs d'aéra- tion existant dans une station d'épuration peuvent être utilisés, ce qui permet par conséquent de pouvoir renoncer de préférence à une insufflation de l'air vicié dans le bassin d'activation en utilisant un système de canalisations séparé Les dispositifs d'aération existant qui assurent l'apport d'oxygène ont pour objet de créer des turbulences dans le bassin d'activation pour empêcher les boues de se déposer et de mélanger les boues activées dans le bassin aussi uniformément que possible avec les eaux résiduaires, et cet objet peut être aussi réalisé dans la plupart des cas exclusivement en utilisant l'air vicié produit Par ailleurs, le technicien moyen peut facilement déterminer, -5- à l'aide d'une simple interprétation d'une analyse de l'air vicié, si une quantité donnée d'air vicié, ayant une composition chimique donnée, peut être insufflé dans le bassin d'activation comme milieu unique d'aération, ou si elle doit être insufflée en combinaison avec l'air frais, qui par ailleurs est nécessaire au fonctionnement de la station d'épuration biologique Pour un air vicié donné, les variantes optimales du procédé peuvent être facilement déterminées dans chaque cas par des essais simples. Lors de la purification des eaux résiduaires pro- venant de l'industrie de la viscose, encore un avantage supplémentaire se présente avec le mode opératoire proposé qui dans ce cas concerne la purification simultanée de l'air vicié contenant H 2 S et C 52 dans la même station d'épuration biologique La précipitation du zinc par la chaux éteinte, nécessaire ici pour éliminer les ions zinc, est remarquablement améliorée et la concentration du zinc dans le produit vidangé est de nouveau diminuée d'environ de moitié En outre, des quantités considérables de chaux peuvent être économisées, étant donné que dans un mode opé- ratoire de ce genre, le p H qui est supérieur à 7,2 peut être abaissé au-dessous de 7,2. La présente invention est illustrée par les exem- ples descriptifs et non limitatifs ci-après. Exemple 1 On utilise une station d'épuration biologique fonc- tionnant selon le procédé d'activation, qui purifie les eaux résiduaires provenant de la fabrication des fibres de viscose et contenant simultanément de l'acide sulfurique et du zinc, les eaux résiduaires provenant de la fabrica- tion des cordes d'acier et contenant de l'acide chlorhy- driques et du fer et les eaux résiduaires-provenant de la fabrication des fibres polyester et contenant du méthanol, du glycol et d'autres produits organiques Les deux bas- sins de cette station d'épuration, utilisés pour les essais ont chacun une largeur, une longueur et une hauteur, res- ? 25 i O 4 1 1 té -6- pectivement de 18 m, 100 m et 4,50 m Les, deux bassins sont aérés par 2350 bougies d'aération poreuses sur les- quelles des tubes de caoutchouc perforés sont fixés La grosseur des pores des matières poreuses est de 0,18 mm. Les bougies d'aération sont situées sous la surface de l'eau à une profondeur d'environ 4 mètres Les deux bas- sins d'activation contiennent 15 500 m d'une suspension boues Aau Les eaux résiduaires purifiées à chaque fois, sont amenées,après la séparation des boues, dans un troi- sième et un quatrième bassinsde mêmes dimensions, dans lesquels se trouvent environ 50 000 carpes. A l'aide d'un tube en polyéthylène ayant un dia- mètre de 50 cm et une épaisseur de paroi de 0,3 mm, l'air vicié provenant du stade de dégazage de la filature des fibres de viscose est amené à la station d'épuration devant l'ouverture d'aspiration de deux pompes à pistons rotati- ves en fonctionnement qui par ailleurs envoient l'air frais sous pression dans les bassins d'activation à raison de 13.500 m 3/heure La concentration en H 2 S, C 52 et mercap- tans, obtenue par le mélangeage avec l'air frais aspiré simultanément, est mesurée dans le conduit distributeur avant l'entrée de l'air dans les bougies d'aération de la biologie Cette concentration est en moyenne de 1700 mg/m 3 de H S et de 1800 mg/m 3 de C 52 L'essai dure 14 jours. Les échantillons d'air prélevés au-dessus de l'ac- tivation montrent que l'air vicié a été débarrassé complè- tement des impuretés Ceci est vérifié également par le bien être des carpes, bien être qui prouve que l'eau pro- venant des bassins d'activation présente la même qualité de pureté inchangé que dans le cas de la purification des eaux résiduaires selon le procédé d'activation en aérant uniquement avec de l'air frais. L'air vicié contenant H 2 S améliore par contre la précipitation du zinc dans les bassins d'activation Tan- dis que les valeurs du produit d'écoulement se situe nor- malement à p H 7,2 au-dessus de 1 mg de zinc par litre et 2504114 û -7- que par Fun apport renforcé en zinc le p H peut être monté à 7,4, le p H peut maintenant être abaissé à 6,8 sans que la quantité de zinc dans le produit d'écoulement dépasse 0,5 mg/litre L'économie en chaux éteinte par rapport au mode opératoire à p H 7,4 est d'environ 10 tonnes/jour. Pour le reste la dégradation du C 52 et la clarté des eaux résiduaires restent inchangées La teneur en oxygène dans le bassin d'aération est de 4 mg/l. Exemple 2 L'essai des exemples 1 est modifié du fait que les quantités des gaz H 2 S et C 52 est considérablement augmen- tée L'air vicié arrivant aux bougies d'aération contient 3 2 3 alors 5400 mg de H 2 S/m et 55100 mg de CS /m Les autres conditions de l'essai restent inchangées On obtient les mêmes résultats que dans l'exemple 1 La teneur en oxygène dans le bassin d'aération est de 4 mg/l. -8- REVENDICATIONS 1. Procédé pour la purification d'air vicié in- salubre et/ou d'odeur désagréable dans une station d'épu- ration biologique fonctionnant selon le procédé d'activa- tion, caractérisé par le fait qu'on insuffle l'air vicié, éventuellement en combinaison avec de l'air, sous pression dans le fond du bassin d'aération, sans que la teneur mini- mum en oxygène d'environ 2 mg/litre dans le bassin d'aéra- tion, nécessaire pour le développement normal des phénomè- nes vitaux, devienne inférieure à cette valeur. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'air vicié est insufflé dans le bassin d'aération sous forme de bulles fines à l'aide d'aérateurs à bulles fines avec des grosseurs de pores d'environ 0, 05 à 0,25 mm. 3. Procédé selon les revendications 1 et 2, ca- ractérisé par le fait que l'air vicié est insufflé dans le bassin d'aération à une profondeur de 3 à 4 mètres. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé par le fait que l'air vicié insuf- flé contient du sulfure de carbone et de l'hydrogène sul- furé.