Brevet FR2530610A1 — publié le 19840127

Procédé et dispositif pour éliminer l'azote d'eaux résiduaires au moyen de structures d'égouttage plongeantes. L'invention concerne un procédé pour éli- miner l'azote d'aux résiduaires au moyen de structures d'égouttage plongeantes (TTK) et un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé Les TTK pour l'épuration biologique sont alors mises en oeuvre de façon qu'elles interviennent dans le domaine de la nitrification. Le but de la présente invention est de constituer et de disposer ces structures d'égouttage plongeantes de façon que, sans augmentation de ces struc- tures d'égouttages plongeantes et sans investissements notables supplémentaires, une dénitrification (élimination de l'azote) puisse être obtenue, le degré de dénitrification pouvant être également réglé. Pour obtenir une nitrification avec les structures d'égouttage plongeantes, la charge superficielle spécifique rapportée aux besoins biologiques en oxygène (DBO 5) doit être située au-dessous de 8 g 02/m d. La construction de telles structures d'égouttage plongeantes intervenant dans le domaine de la n nitrification est connue Plusieurs cylindres de struc- tures d'égouttage plongeantes, irrigués radilament ou axialement, peuvent être disposés l'un derrière l'autre et être prévus pour une charge superficielle moyenne(rap- pbrtée au DBO 5) de moins de 8 g 02/m d Pour obtenir une nitrification sure, l'irnstallation de structures d'égouttage plongeantes peut également être répartie en deux étages avec une décantation intermédiaire. Le premier étage est prévu pour la désinté- gration du carbone organique, cet étage intervenant dans le domaine d'environ 18 à 30 g O 2/m 2 d rapporté au -BO 5. La boue excédentaire obtenue dans le premier étage est séparée dans la décantation intermédiaire Grâce à l'utilisation d 'une décantation intermédiaire, il peut se former sur la surface de croissance des TTK du second étage de l'installation, un gazon biologique optima pour la nitrification Le second étage de l'installation TTK (étage de nitrification) forictione dans le domaine -rappor- té au DBO 5 de moins de 8 g 02/m 2 d Une post-décantation est branchée à la suite de l'installation. La présente invention vise à éliminer le nitrate obtenu dans l'étage de nitrification de l'eau résiduaire, par une dénitrification commandée et sans aug- mentation de la structure d'égouttage plongeante' Ce résultat sera obtenu grâce au procédé conforme à l'inven- tion en ce que, dans l'étage TTK servant à la désintégra- tion du carbone, 02 peut être prélevé à cet effet, d'une part, à partir de l'air, et d'autre part après une-commu- tation, à partir de nitrate, cette commutation pouvant 8 tre réglée. L'évacuation purifiée biologiquement de la post-décantation contient l'azote oxydé en nitrate Cette évacuation est ramenée, de façon appropriée au degré de dénitrification visé, dans le premier étage qui fonctionne alors comme étage de dénitrification Dans cet étage de dénitrification, l'oxygène du nitrate est séparé de l'azo- te Cette séparation ne peut s'effectuer que lorsqu'il n'y a pas d'oxygène libre dissout dans l'étage de déni- trification et que les bactéries sont forcées, pour leur besoin en 02, d'utiliser l'oxygène du nitrate. 3. Comme étage de dénitrification, on utilise l'étage TE qui a tout d'abord servi à désintéger le carbone organique Pour la désintégration du carbone organique, les micro-organismes utilisent l'oxygène de l'air qui est apporté au TTU du fait que les surfaces de crois- sance plongent environ jusqu'à leur moitié dans l'eau résiduaire, tandis que l'autre moitié émerge dans l'air. Lors de la rotation des cylindres TTK, les micro-organis- mes captent l'oxygène lors de leur émergence dans l'air et les substances polluantes lors de leur immersion dans l'eau résiduaire. Les micro-organismes de cet étage TTI extrai- ent ainsi l'oxygène de l'air pour la désintégration du carbone organique, car les cylindres ne sont immergés dans l'eau résiduaire que jusqu'à leur moitié environ Gr Ace à la mesure de la teneur en 02 dans l'étage de dénitrifi- cation, le dispositif est commandé de façon qu'après dépassement d'une teneur en 02 de 0,2 mg/t l'eau rési- duaire est accumulée dans cet étage Du fait de l'accumu- lation de l'eau résiduaire jusqu'à l'immersion complète des cylindres TTK, les micro-organismes sur ces cylindres TUX sont forcés de se procurer l'oxygène qui est contenu dans le nitrate de l'eau résiduaire biologiquement épurée en provenance de la post-décantation La conduite du recyclage (recyclage à partir de la post-décantation) doit être commandée de façon que l'oxygène contenu dans le nitrate suffise pour couvrir les besoins en oxygène des micro-organismes qui assurent la désintégration du carbone organiqué En conséquence, le recyclage d'eau résiduaire peut être réglé entre une quantité qui est inférieure à la quantité alimentant l'installation ou bien qui cor- respond à cette quantité, et une quantité qui est le triple de la quantité d'alimentation. Si l'oxygène des nitrates de recyclage ne suffit pas, alors, l'immersion des cylindres TK peut être réduite de façon appropriée Avec cette réduction de l'immersion, on obtiendra que des états anaérobies n'apparaissent pas dans l'étage de dénitrification. L'invention va être exposée plus en détail en se référant à un-exemple de réalisation représenté à l'aide des figures 1 et 2 jointes, dans la description qui va suivre description dont on pourra également ex- traire d'autres particularités de l'objet de l'invention. Les dessins représentent schématiquement une installation de purification 1 pour eaux résiduaires, cette installation comportant deux étages biologiques 2 et 3, équipés de cylindres de structures d'égouttage plongeantes 4 et 5 ou bien 6, 7 et 8. Un bac de décantation intermédiaire 9 est disposé entre le premier et le secone étages TTK, à partir duquel la boue excédentaire peut être séparée par l'in- termédiaire des parties de canalisation 11 et 12 Un bac de postdécantation 13 fait suite au second étage TTK, à partir duquel, d'une part, la boue de décantation est recyclée ou séparée par l'intermédiaire d'une partie de canalisation 14, et à partir 4 uquel, d'autre part, l'eau résiduaire biologiquement épurée est ramenée par l'inter- médiaire de la canalisation de retour 15 à l'alimentation 16 et donc, au premier étage TTK 2. La cuve 17 des structures d'égouttage plongeantes du premier étage TTK 2, doit être constituée de façon que son bord supérieur 18 dépasse, dans tous les cas, le point de culmination es TTK dans la cuve 17. L'évacuation 19 de la cuve TTK 17 est réglable en hauteur de façon que le niveau de la surface de l'eau puisse être réglé entre un niveau minimal 20 et un niveau maximal 21. Pour mesurer la teneur en oxygène dans la cuve TTK 17, il y est installé un appareil de mesure 22 de 02 qui doit régler la teneur en O 2 dans cet étage de 0,1 à 0,2 mg/li L'appareil de mesure 22 provoque le relevage de l'évacuation 19 lorsque la limite de 0,2 mg/1 02 a été dépassée dans la cuve TTK 17 Si alors, bien que le niveau maximal 21 ait été atteint, la teneur en 02 ne s'abaisse encore pas dans cette cuve 17, l'étranglement du recyclage d'eaux résiduaires dans la canalisation 15 est provoqué. Pour que l'installation 1 conforme à l'invention puisse fonctionner de la manière décrite, il faut obtenir auparavant que cette installation fonctionne dans le domaine de la nitrification dans le second étage de nitrification 3, cependant qu'auparavant, le carbone est désintégré dans le premier étage 2 L'installation doit donc être mise en route avant que la dénitrification puisse être mise en oeuvre dans le premier étage 2 qui devient alors un étage de dénitrification. Ceci est effectué de la manière suivante: Pour l'élimination de l'azote, l'instal- lation TTK 1 doit fonctionner dans le domaine de la nitri- fication, c'est-à-dire que la charge superficielle DBO 5 doit être située au-dessous de 8 g 02/m 2 d Après la mise en route de l'installation et l'obtention de l'oxy- dation de l'azote dn nitrate, le recyclage à partir de la post-décantation doit 8 tre amplifié de façon correspon- dante à la teneur en nitrate et à la charge DBO 5 en augmentant simultanément le niveau de l'eau dans le premier étage 2, qui est prévu en soi pour la désintégra- tion du carbone organique La hauteur d'accumulation dépend également des besoins en 02 du micro-organisme pour la désintégration du carbone organique et des besoins de nitrate à partir de l'oxygène disponible provenant du recyclage de la post-décantation En conséquence, il est nécessaire que: 1. le recyclage soit réglable dans une plage de 100 à 300 % de l'eau résiduaire arrivant à l'installation 2. le niveau de l'eau, sur les cylindres TTK 4 et 5 qui doivent opérer la dénitrification, soit également réglable de façon continue jusqu'à immersion complète des cylindres. Il résulte de ces considerations que l'installation TTK 1 elle-même n'a pas besoin d'être augmentée pour obtenir une dénitrification L'oxygène d 4 nitrate est utilisé pour couvrir les besoins en oxygène des microorganismes lors de la désintégration du carbone organique de l'eau résiduaire De ce fait, une économie notable sur les besoins en énergie des cylindres TTK peut -tre)btenue simultanément En rendant utilisable l'oxygène du nitrate, il est possible notamment de renoncer à la couteuse alimentation en oxygène des micro-organismes à partir de l'air. Si l'oxygène du nitrate est utilisé pour l'alimentation en 02 des microorganismes en vue de la désintégration du carbone organique, on peut alors réduire la vitesse de rotation des cylindres TTK à une valeur minimale Une économie d'énergie d'environ 50 % peut être ainsi réalisée par rapport aux installations connues pour un rendement de purification identique. Enfin, l'installation de commande doit être également équipée de façon que, si la quantité d'oxy- gène du nitrate dans la canalisation de retour 15 ne suffit pas, l'accumulation du liquide autour des cylindres TTK 4 et 5 soit abaissée. RBVENDICATIONS ) Procédé pour éliminer l'azote d'eaux résiduaires au moyen de structures d'égouttage plongean- tes (TTK) fonctionnant biologiquement, qui comportent, en dehors de l'étage ( 2) assurant la désintégration du carbone, un étage de nitrification ( 3), la boue exéden- taire en provenance du bac ( 13) de post-décantation de cet étage de nitrification, étant susceptible d'être recyclée, procédé caractérisé en ce que dans le premier étage TTU ( 2) assurant la désintégration du carbone, de l'oxygène peut être prélevé à cet effet, d'une part, à partir de l'air et d'autre part à partir du nitrate après une commutation qui peut être réglable. ) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'installation TTK ( 1) à deux étages, comprenant un premier étage ( 2) pour la désintégration du carbone, suivi d'un bac de décantation intermédiaire ( 9) avec évacuation des boues, et un second étage ( 3) pour l'oxydation de l'azote, à savoir l'étage de nitrification, à partir du bac de post-décantation ( 13) duquel la boue de décantation peut être évacuée par l'intermédiaire d'une canalisation ( 14) tandis que l'eau résiduaire peut être recyclée par l'intermédiaire d'une canalisation de retour ( 15), compor- te dans' le premier étage, une évacuation réglable en hauteur ( 19) grâce à laquelle le niveau d'eaux résiduaires ( 20, 21) dans cet étage peut être modifié en continu depuis l'axe des cylindres TTK ( 4, 5) jusqu'à leurs bords supé rieurs. 30) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le recyclage de l'eau résiduaire dans la canalisation de retour ( 15) est susceptible d'être réglé entre une quantité qui est inférieure à la quantité d'alimentation de l'installation ou bien qui correspond à cette quantité et une quantité triple de la quantité d 'alimentation. 4 ) Installation pour la commande du dispositif selon les revendications 2 et 5, caractérisée en ce que dans l'étage de dénitrification ( 2) sont disposés des appareils de mesure de l'oxygène ( 22) qui règlent la teneur en oxygène dissout dans cet étage ( 2) de 0,1 à 0,2 mg/l, en ce qu'ils provoquent, lors du dépassement de cette limite, le relevage de l'évacuation ( 19) de cet étage ( 2), après quoi, lorsque le réglage maximal est atteint, et que la teneur en oxygène ne s'abaisse pas, le recyclage de l'eau résidui&re dans la canalisation de retour ( 15) est étranglé. ) Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que, lors de l'obtention de la valeur de dénitrification prévue, la vitesse de rotation des cylindres TTK ( 4, 5) dans l'étage de dénitrification ( 2), est susceptible d'Ètra abaissée jusqu'à zéro. 6 ) Installation selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que cette installation est constituée de façon telle que, lorsque la quantité d'oxygène du nitrate n'est pas suffisante dans-la canali- sation de retour ( 15), l'accumulation de l'eau résiduaire autour des cylindres TTK ( 4 et 5) est abaissée.