Brevet FR2558819A1 — publié le 19850802

L'invention concerne un procédé biologique d'épuration des eaux d'égout, avec au moins une zone de nitrification dans laquelle les eaux d'égout sont mises en réaction, avec apport d'oxygène, avec une boue de recyclage contenant des micro-organismes nitrifiants, afin de transformer en nitrates les composés azotés contenus dans les eaux d'égout, la boue étant séparée dans une zone située en aval de la zone de nitrification et étant renvoyée au moins en partie dans la zone de nitrification en tant que boue de recyclage. Dans l'épuration biologique des eaux d'égout, l'élimination des composés azotés joue un rôle de plus en plus important, en dehors de la transformation des composés carbonés organiques en matières solides séparables (dégradation BSB). Cela est possible au moyen de deux processus qui sont qualifiés de nitrification et de dénitrification et qui se déroulent dans des conditions différentes et avec la participation d'espèces de bactéries différentes. Dans la nitrification, des bactéries nitrifiantes produisent, dans des conditions aérobies, la transformation d'ions ammonium en nitrite, puis en nitrate. Par dénitrification, les nitrates ainsi formés sont décomposés par d'autres espèces de bactéries dans des conditions anaérobies et il est formé de l'azote élémentaire et, le cas échéant, N20 qui se dégagent en tant que produits gazeux, peu solubles dans l'eau. Dans le procédé d'épuration complète des eaux d'égout, on peut faire en sorte que les processus de la dégradation BSB, de la nitrification et de la dénitrification se déroulent dans des étages séparés, parcourus successivement par les eaux d'égout et comportant chacun son propre circuit de boue de recyclage (procédé dit à trois boues). De la sorte, le maintien de conditions différentes, adaptées au mieux à chacun des processus, dans les différents étages, en ce qui concerne la nature de la boue de recyclage, la concentration d'oxygène, la charge et la durée de séjour, est possible de façon particulièrement simple. Mais il est aussi possible de faire en sorte que la dégradation BSS et la nitrification se déroulent en commun ou, en tout cas, avec un circuit fermé commun de boue de recyclage (procédé à deux boues) ou meme de prévoir un seul circuit fermé de boue de recyclage pour la dégradation BSB, la nitrification et, immédiatement à la suite, la dénitrification (procédé à une boue) (cf. Pope, Lehrbuch für Abwassertechnik und Gew & serscbutz"). En outre, il est possible que la dénitrification précède la nitrification, ce qui est par exemple avantageux lorsque les eaux d'égout véhiculent déjà de fortes proportions de nitrates. Il est vrai que, dans le cas inverse, une part importante en circulation des eaux d'égout quittant l'étage de nitrification doit entre renvoyée dans la zone de dénitrification située en amont, afin d'éliminer au moins une partie des nitrates formés dans l'étage de nitrification. Dans le principe, l'invention est applicable à toutes ces variantes du procédé, bien connues des spécialistes. Une difficulté importante pour la nitrification consiste en ce que les bactéries nitrifiantes se développent très lentement, ce qui fait que ce n'est qu'au bout d'un temps considérable, qui s'élève à 3 jours au moins, mais, de préférence et en particulier aux basses températures, à beaucoup plus, que la boue atteint son activité optimale pour la réaction avec les composés azotés des eaux d'égout. Il faut donc veiller à ce que la boue prévue pour la zone de nitrification ait atteint un age suffisant. Cela entrasse un très grand volume de bassin et/ou une très forte concentration de la boue dans la zone de nitrification.Il est également favorable pour la nitrification que la charge de la boue, c'est-à-dire le rapport des matières polluantes (SUS) introduites avec les eaux d'égout à la substance sèche de la boue, soit maintenue aussi faible que possible. Cela va aussi dans le sens d'une forte concentration de la boue dans la zone de nitrification. D'après le dogme général et les directives de dimensionnement en vigueur pour les installations de clarification des eaux résiduaires, la charge spatiale doit être au maximum de C,5 kg de BSB5/m3 . d, la charge de la boue doit être au maximum de 0,15 kg de BSB5/kg de substance sèche de la boue/d et l'tge de la boue doit être d'au moins 9 jours. Ze maintien d'une concentration de boue élevée en conséquence dans la zone de nitrification entrasse toutefois cette difficulté que, dans un étage de clarification finale situé en aval, une séparation impeccable d'une suspension concentrée de la sorte n'est pas possible. On est donc obligé de diluer la suspension dans la zone de nitrification dans une mesure suffisante pour qu'une clarification finale par sédimentation reste possible. Pour cette raison, le volume de bassin de la zone de nitrification ne peut pas être utilisé de façon optimale. te but de l'invention est d'améliorer, dans un procédé du genre en question, l'efficacité de la nitrification avec une concentration réduite de boue dans la zone de nitrification. D'après l'invention, ce but est atteint par le fait qu'avant son introduction dans la zone de nitrification, la boue de recyclage est retenue dans une zone de vieillissement séparée de la zone de nitrification, pendant un temps suffisant pour le développement des micro-organismes nitrifiants. L'invention prévoit donc un vieillissement de la boue de recyclage en dehors de la zone de nitrification, ce qui fait que la boue de recyclage entre dans la zone de nitrification avec une activité optimale de nitrification et que, dès les faibles concentrations de boue, elle y développe une interaction réactionnelle optimale et complète avec les composés azotés des eaux d'égout. Contrairement à l'opinion courante, une nitrification impeccable est ainsi possible, même dans le cas où la charge spatiale est nettement plus élevée que 0,5 kg de BSS5/m3/d, par exemple jusqu'à 1,0 kg/m3/d et/ou la charge de la boue est nettement plus élevée que 0,15 kg de BSB5/kg de substance sèche de la boue/d, par exemple jusqu'à 0,3 kg/kg/d. De la sorte, le volume de la zone de nitrification peut être réduit ou un volume donné peut être mieux utilisé.Dans la zone séparée de vieillissement, la boue peut être maintenue à une concentration extrê- mement élevée, qui peut atteindre de préférence plus de 5 kg/m3 et jusqu'à 20 kg/m3. Pour la zone de vieillissement, il n'y a donc besoin que d'un volume supplémentaire relativement petit. la durée de séjour de la boue de recyclage dans la zone de vieillissement s'élève de préférence à un multiple de sa durée de séjour dans la zone de nitrification et elle peut entre d'au moins trois jours, de préférence d'au moins sept jours. De préférence, il se produit, dans la zone de vieillissement, un apport d'oxygène qui ne correspond sensiblement qu'à ce qui est nécessaire pour la respiration de base. l'invention concerne également une installation d'épuration des eaux d'égout pour l'exécution du procédé défini ci-dessus, installation qui est caractérisée par le fait qu'elle comprend, intercalé dans le trajet de la boue de recyclage, un bassin de vieillissement qui n'est pas traversé par les eaux d'égout. Des formes de réalisation de l'invention sont décrites de façon plus détaillée, en référence aux dessins ci-annexés. la fig. 1 est le diagramme d'écoulement de matière d'une forme de réalisation du procédé suivant le système à trois boues. la #fig. 2 est le diagramme d'écoulement de matière d'une forme de réalisation suivant le système à une boue. D'après la fig. 1, les eaux d'égout qui arrivent en 1 parviennent tout d'abord dans un bassin d'activation BB, dans lequel elles sont mises en contact avec des boues activées de la manière habituelle et reçoivent en outre un apport d'oxygène, de telle manière que les micro-organismes contenus dans les boues activées dégradent le BSB, c'est-à-dire oxydent les composés carbonés organiques, ce qui fait qu'il est formé d'une part du C02 gazeux et d'autre part des matières solides sédimentables. Dans un premier étage de clarification 1NE, la boue est séparée et renvoyée, en tant que boue de recyclage dans le bassin d'activation BB. les eaux d'égout parviennent ensuite dans un bassin de nitrification NB, où elles sont mises en contact avec de la boue de recyclage avec apport d'oxygène et les conditions opératoires, y compris l'âge de la boue, sont réglées de telle sorte que les bactéries nitrifiantes contenues dans la boue convertissent en nitrate les composés azotés présents.La boue nécessaire à cet effet est séparée dans une deuxième zone de clarification 2NE située en aval du bassin de nitrification NB et elle est renvoyée par pompage en circuit fermé dans le bassin de nitrification NB, un bassin de vieillissement AB étant intercalé, dans lequel la boue est retenue jusqu'à ce qu'elle ait atteint l'âge nécessaire. De préférence, la durée de séjour de la boue dans le bassin de vieillissement AB est d'environ neuf jours, pour une concentration élevée en conséquence de la boue de plus de 5 kg/m3, de préférence de plus de 7 kg/m3. A partir de la deuxième zone de clarification 2NK, les eaux d'égout parviennent dans le bassin de dénitrification DNB, où les nitrates précédemment formés sont décomposés dans des conditions strictement anaérobies, l'azote pouvant se dégager sous forme de N2 gazeux ou même de N20. Dans une troisième zone de clarification 3NK, la boue résultante est séparée par sédimentation et les eaux d'égout épurées sont extraites en 2, tandis qu'une partie de la boue est renvoyée dans le bassin de dénitrification DNB et que le reste est extrait en tant que boue excédentaire en 3, ce qui est également effectué dans les deux étages situés en amont. la forme de réalisation représentée sur la fig. 2 est un système à une boue avec dénitrification en amont. Les eaux d'égout qui arrivent en 1 parviennent tout d'abord dans une zone de dénitrification DN, dans laquelle la décomposition biologique des nitrates présents s'effectue dans des conditions anaérobies, au contact de boue activée. les eaux d'égout parviennent ensuite, avec la boue, dans la zone d'activation BS où s'effectue, sous apport d'oxygène, la dégradation du BSB, c'est-à-dire l'oxydation des composés carbonés organiques. Enfin, les eaux d'égout parviennent dans la zone de nitrification N où s'effectue la transformation en nitrate des composés azotés encore présents, dans des conditions aérobies, au contact d'une boue d'âge suffisant. Dans la zone de clarification finale NK située à la suite, toute la boue est séparée et renvoyée en tant que boue de recyclage dans la zone de dénitrification DN, une partie étant extraite en 3 en tant que boue excédentaire. Etant donné que les eaux d'égout clarifiées qui sont extraites de la zone de clarification NK contiendraient encore les nitrates formés dans la zone de nitrification N, une part importante de ces eaux doit être renvoyée, à partir de la zone de nitrification N, dans la zone de dénitrification DN par le circuit 4. la boue renvoyée dans la zone de dénitrification DN est retenue dans un bassin de vieillissement AB pendant une période de vieillissement suffisante, de préférence de plusieurs jours, afin qu'elle puisse ensuite déployer, dans la zone de nitrification N, même avec une concentration de boue relativement faible, une activité optimale pour la nitrification. Il est également possible de modifier la forme de réalisation de la fig. 2 de telle manière que toute la boue de recyclage ne soit renvoyée que dans la zone de nitrification N et qu'il soit disposé, en amont de celle-ci, un bassin de vieillissement AB', indiqué en traits discontinus sur la fig. 2, la conduite de boue de recyclage qui aboutit dans la zone de dénitrification DN avec le bassin de vieillissement AB pouvant alors être supprimée. REVENDICATIONS Procédé d'épuration des eaux d'égout, avec au moins une zone de nitrification dans laquelle les eaux d'égout sont mises en réaction, avec apport d'oxygène, avec une boue de recyclage contenant des micro-organismes nitrifiants, afin de transformer en nitrate des composés azotés contenus dans les eaux d'égout, la boue étant séparée dans une zone située en aval des zones de nitrification et étant renvoyée, au moins en partie, dans la zone de nitrification en tant que boue de recyclage, caractérisé en ce qu'avant son introduction dans la zone de nitrification, la boue de recyclage séparée est retenue dans une zone de vieillissement séparée de la zone de nitrification, pendant un temps suffisant pour le développement des micro-organismes nitrifiants. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volume de la zone de vieillissement est dimensionné en vue de la préparation d'une boue dont l'åge total est au moins de 4 jours, de préférence d'au moins 7 jours. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est maintenu, dans la zone de vieillissement, une concentration de boue plus élevée que dans la zone de nitrification. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la concentration de boue dans la zone de vieillissement s'élève au moins à 5 kg/m3. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications i à 4, caractérisé en ce que dans la zone de vieillissement, il ne s'effe#tue pratiquement que l'apport d'oxygène à la boue qui est nécessaire pour le maintien de la respiration de base. 6. Installation d'épuration des eaux d'égout pour l'exécution du procédez selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant un bassin de nitrification ou réacteur de nitrification traversé par les eaux d'égout, un étage de clarification et une conduite de boue de recyclage entre l'étage de clarification et le bassin ou réacteur de nitrification, caractérisée en ce qu'il est intercalé, dans la conduite de boue de recyclage, un bassin de vieillissement dont le volume est prévu pour l'obten- tion d'un age total de la boue d'au moins trois jours, de préférence ce d'au moins sept jours.