Brevet FR2614017A1 — publié le 19881021

"Procédé de traitement d'effluents chargés d'éléments polluants organiques et installation pour sa mise en oeuvre" La présente invention a pour objet un procédé de traitement d'effluents chargés d'éléments polluants organiques et une installation pour sa mise en oeuvre. Avant dêtre rejetés dans le milieu naturel, les effluents chargés d'éléments polluants, et notamment d'éléments polluants d'origine organique, qu'il s'agisse d'eaux usées, de rejets industriels ou de déjections animales, doivent subir un certain nombre de traitements tels que des traitements physiques par filtration et décantation, une fermentation méthanique, ou encore des traitements aérobie ou anaérobie soumettant les éléments à des métabolismes de nature à les transformer en vue de leur élimination. Ces différentes opérations permettent notamment d'abaisser la teneur en éléments azotés et phosphorés, et d'abaisser la teneur en DCO (demande chimique en oxygène) et en DB05 (demande biologique en oxygène pendant cinq jours). La présente invention a pour objet un procédé dont l'efficacité du traitement réside dans la succession d'un certain nombre de phases dans un ordre et des conditions déterminés. A cet effet, ce procédé consiste à réaliser successivement: - une homogénéisation de l'effluent à traiter par brassage de celui-ci, - une fermentation méthanique en continu à l'intérieur d'un digesteur, - la séparation, par tamisage, de l'effluent liquide et des particules solides, - le transfert de l'effluent liquide successivement à l'intérieur d'une cuve de traitement aérobie, d'une cuve de traitement anaérobie, d'une seconde cuve de traitement aérobie et, enfin, à l'intérieur d'un bac d'oxydation. Dans la mesure où l'effluent est peu chargé en matières en suspension, le procédé consiste à effectuer un tamisage de l'effluent, à envoyer directement une partie de l'effluent liquide dans la première cuve de traitement aérobie et à procéder à un mélange des matières en suspension dans le reste de l'effluent liquide pour atteindre une concentration de l'ordre de 4 à 5 96, cette seule fraction subissant la fermentation méthanique. La phase d'homogénéisation de l'effluent permet d'obtenir une charge relativement stable en DBO5. La fermentation méthanique, effectuée à l'intérieur d'un digesteur, permet une dépollution de l'ordre de 50 à 60 % en DCO et en DBO5. Le traitement aérobie permettant la nitrification des éléments azotés, dans la première cuve, s'effectue suivant le métabolisme suivant - carbone organique + 2 #C5H7N02 (formule cellulaire globale) #C02 - azote organique + 02#NH4+#NH2OH oN 2 #N03- Un balayage d'air sous pression dans cette cuve, favorise l'élimination de N03 et de N02.Il est réalisé dans cette cuve un abaissement de la DCO et de la DBO5 de l'ordre de 75 à 85 % par rapport aux valeurs de l'effluent en entrée et un abaissement de 60 % et de 40 ,O, respectivement, pour les éléments azotés et phosphorés. Le traitement dans la cuve anaérobie vise essentiellement à réaliser la dénitrification de l'effluent, ce traitement étant effectué selon le métabolisme suivant - carbone organique wC02, - N de N03 oN2 + NOx. La DCO et la DB05 sont abaissées de 20 et 25 96 par rapport aux valeurs de l'effluent entrant dans la cuve, tandis que les teneurs en éléments azotés et phosphorés sont abaissées, respectivement de 80 96 et de 40 %. Le traitement dans la seconde cuve aérobie, assurant une forte nitrification des éléments azotés, parfait l'épuration suivant le même métabolisme que dans la première cuve en réalisant un abaissement des teneurs en DCO, DB05, en produits azotés et en produits phosphorés. Le traitement dans le bac d'oxydation permet d'abaisser encore les teneurs en DCO et DBO5. Il est ainsi possible, à l'issue du traitement, d'abaisser les teneurs en DCO et DBO5 de plus de 97 %, d'abaisser la teneur en éléments azotés de plus de 98 % et la teneur en éléments phosphorés de plus de 80 %. L'effluent liquide ainsi traité peut donc être rejeté dans le milieu naturel sans aucun risque de pollution. Afin d'accélérer le processus de fermentation méthanique, ce procédé consiste à réaliser le chauffage de l'effluent à une température de l'ordre de 35 à 37 C, avant son introduction dans le digesteur de fermentation méthanique. Avantageusement, ce procédé consiste à recueillir, par décantation, des boues en partie basse des cuves de traitement aérobie et anaérobie, et à séparer les particules solides de la phase liquide, qui est recyclée dans l'installation en amont de la première cuve de traitement aérobie. Ces particules solides, recueillies par tamisage, sont diluées dans de l'effluent liquide avant introduction dans le digesteur de fermentation méthanique. En fonction du type d'effluent à traiter, une partie de l'effluent liquide sortant de la seconde cuve de traitement aérobie, est recyclé en amont de la cuve de traitement anaérobie. Une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé comprend une fosse de préparation de l'effluent équipée d'agitateurs, un digesteur de fermentation méthanique équipé de moyens de brassage et comportant, en partie haute, une sortie de gaz reliée à une installation de stockage et, en partie basse, une sortie de l'effluent traité, un dispositif de tamisage dont l'entrée est reliée d'une part, à la sortie du digesteur et, d'autre part, à une fosse de récupération des boues obtenues à différents stades du procédé, et dont la sortie est reliée à une fosse-tampon en aval de laquelle sont disposées, respectivement, et montées en série, des cuves de traitement aérobie. anaérobie, aérobie et d'oxydation, les fonds des deux cuves de traitement aérobie et de la cuve de traitement anaérobie étant reliés à la fosse de récupération des boues. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution d'une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé Figure 1 en est une vue de dessus Figure 2 en est une vue de côté. L'installation selon l'invention comprend une fosse 2 de préparation de l'effluent à traiter, alimentée à partir d'une cuve de réception, non représentée au dessin, la fosse 2 étant équipée d'agitateurs 3 assurant une homogénéisation de l'effluent. Si l'effluent est peu chargé en matières en suspension, celles-ci sont filtrées, une partie de l'effluent liquide étant envoyée dans la première cuve de traitement aérobie, tandis que les matières en suspension sont concentrées dans le reste de l'effluent qui subit une opération de fermentation méthanique. Après homogénéisation, effluent est acheminé à travers un réchauffeur 4, l'amenant à une température de l'ordre de 35 à 37 , jusqu'à un digesteur 5 où est réalisée une fermentation méthanique en continu. Ce digesteur 5 est équipé de dispositifs de brassage des boues par recyclage, une boucle de recyclage visible au dessin étant désignée par la référence 6 sur celui-ci. En partie haute du digesteur 5, débouche une tubulure 7 d'évacuation du gaz en direction d'un volume de stockage souple 8. Sur la tubulure 7 sont montés notamment une colonne de lavage 9 et un dispositif 10 d'élimination d'H2S. A partir du réservoir de stockage souple 8, le gaz peut être transféré vers une citerne 12 de stockage sous pression. En partie basse du digesteur 5 débouche une tubulure 13 destinée à amener l'effluent sortant du digesteur à un dispositif de tamisage 14. Les particules solides sont évacuées par un transporteur 15 en vue de leur incinération ou de leur déshydratation, si elles sont destinées à être réutilisées. La partie liquide de l'effluent est amenée par une tubulure 16 à une fosse-tampon 17. A partir de cette fosse-tampon 17, l'effluent est amené par une pompe 18 à un bac de décantation 19 disposé immédiatement en amont d'une cuve de traitement aérobie 20. La partie liquide de l'effluent se trouvant dans le bac de décantation 19, est transférée par une pompe 22 à une rampe d'arrosage la distribuant au-dessus de panneaux 23 supports de lits bactériens contenus dans la cuve. Une succession de rampes d'aspersion alimentées chacune par une pompe 24, disposée immédiatement en amont, permet de faire passer l'effluent successivement sur plusieurs séries de panneaux supports de lits bactériens. En sortie du bac 20, l'effluent arrive dans un bac de décantation 25 à partir duquel il peut être recyclé dans le bac de décantation 19 situé en amont de la cuve. Les boues, recueillies par décantation à l'intérieur de la cuve, sont évacuées par une tubulure 26 vers une fosse 27. Les boues contenues dans la fosse 27 sont transférées dans la fosse 2 pour être recyclées dans le digesteur 5, les boues étant fortement fermentescibles. La cuve 20 est enfin équipée d'un dispositif de balayage d'air évacuant les gaz se dégageant au cours du traitement. En sortant de la cuve 20, l'effluent est amené à une cuve de traitement anaérobie équipée de panneaux supports de lits bactériens, de panneaux contenant un inhibiteur d'acidité et de panneaux fournissant à l'effluent du carbone assimilable. Les boues, recueillies par décantation dans le fond de la cuve 28, sont évacuées par une tubulure 29 vers la fosse 27. En aval de la cuve 28, est disposée une seconde cuve de traitement aérobie 30, de structure similaire à celle de la cuve 20. Les boues, recueillies dans le fond de la cuve 30, sont évacuées par une tubulure 32 vers la fosse 27. L'effluent sortant de la cuve 30 est partiellement recyclé par un conduit 31 en amont du bac de traitement anaérobie, le reste étant amené dans une fosse d'oxydation 33 où l'effluent subit un dernier traitement d'oxydation avant son rejet par une tubulure 34 dans le milieu extérieur. La succession de ces différentes opérations permet d'abaisser la teneur initiale en DCO et DBo5 de plus de 97 96, d'abaisser la teneur en éléments azotés de plus de 98 96 et d'abaisser la teneur en éléments phosphorés de plus de 80 o;. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas au seul mode de mise en oeuvre de ce procédé, ni à la seule forme d'exécution de cette installation, décrits ci-dessus à titre d'exemples; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. C'est ainsi notamment qu'il peut être procédé à une analyse de l'effluent à la sortie de la seconde cuve de traitement aérobie en vue de permettre, si besoin est, le recyclage de l'effluent en amont de la première cuve de traitement aérobie, afin d'améliorer encore la qualité de la dépollution. REVENDICATJONS 1. - Procédé de traitement d'effluents chargés d'éléments polluants organiques, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser successivement - une homogénéisation de l'effluent à traiter par brassage de celui-ci, - une fermentation méthanique en continu à l'intérieur d'un digesteur, - la séparation, par tamisage, de l'effluent liquide et des particules solides, - le transfert de l'effluent liquide, successivement, à l'intérieur d'une cuve de traitement aérobie, d'une cuve de traitement anaérobie, d'une seconde cuve de traitement aérobie et enfin à l'intérieur d'un bac d'oxydation. 2. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans le cas où l'effluent est peu chargé en matières en suspension, il consiste à effectuer un tamisage de l'effluent, à envoyer directement une partie de l'effluent liquide dans la première cuve de traitement aérobie et à procéder à un mélange des matières en suspension dans le reste de l'effluent liquide pour atteindre une concentration de l'ordre de 4 à 5 HO, cette seule fraction subissant la fermentation méthanique. 3. - Procédé selon l'une quelconque des revendication 1 et 2, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser le chauffage de l'effluent à une température de l'ordre de 35 à 37 C, avant son introduction dans le digesteur de fermentation méthanique. 4. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste à recueillir, par décantation, des boues en partie basse des cuves de traitement aérobie et anaérobie, et à séparer les particules solides de la phase liquide, qui est recyclée dans l'installation en amont de la première cuve de traitement aérobie. 5. - Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comprend une fosse (2) de préparation de l'effluent équipée d'agitateurs (3), un digesteur (5) de fermentation méthanique équipé de moyens de brassage (6) et comportant, en partie haute, une sortie de gaz (7) reliée à une installation de stockage (8, 12) et, en partie basse, une sortie (13) de l'effluent traité, un dispositif de tamisage (14) dont l'entrée est reliée, d'une part, à la sortie du digesteur et, d'autre part, à une fosse (27) de récupération des boues obtenues à différents stades du procédé, et dont la sortie est reliée à une fosse-tampon (17) en aval de laquelle sont disposées, respectivement et montées en série, des cuves (20, 28, 30, 33) de traitement aérobie, anaérobie, aérobie et d'oxydation, les fonds des deux cuves de traitement aérobie et de la cuve de traitement anaérobie étant reliés à la fosse (27) de récupération des boues.