Brevet FR2626868A1 — publié le 19890811

La présente invention est relative à un procédé et à un dispositif de réduction de la pollution dissoute dans un liquide Il est connu, pour réduire la teneur en matière dissoute des eaux, de faire circuler lesdites eaux a travers un lit de matériau granulaire sur lequel sont fixais des microorg-anismes, les impuretés dissoutes-des eaux à traiter étant ainsi mises en contact avec les microorganismes fixés On connait ainsi des épurateurs biologiques, du type à écoulement vers le bas du liquide a traiter au travers d'un lit fixe de matériau granulaire servant de support aux microorganismes èpurateurs, dans lesquels le lit de matériau granulaire est séparé d'une chambre de collecte du liquide traité par un plancher muni d'ouvertures permettant au liquide traité biologiquement de s'écouler Mais, dans les dispositifs de ce type, la prolifération des microorganismes qui adhérent au support granulaire conduit à un colmatage progressif dudit lit qui entraîne ainsi une réduction progressive du débit d'eau traitée et donc une ditinnution de l'efficacité du dispositif. Il est donc nécessaire d'effectuer périodiquement un lavage du lit de matériau granulaire. Ceci est en général réalisé eri injectant une grande quantité d'eau sous pression et de l'air, ces deux injections étant effectuées conjointement ou alternativement, de telle sorte que l'eau sous pression circule de bas en haut. Ainsi, les matières solides colmatant le lit de matériau granulaire sont évacuées de celui-ci grâce-au courant d'eau de lavages Un tel dispositif présente trois types d'inconvénients majeurs En premier lieu, le lavage du lit granulaire nécessite l'arrêt du dispositif puisqu'il devient impossible de faire circuler l'eau à traiter.Ainsi, s'il n'est pas possible d'arrêter l'épuration des liquides à traiter, il est nécessaire de disposer de plusieurs unités d'épurateurs, une de ces unités étant en phase de décolmatage pendant que les autres unités continuent de fonctionner, En deuxième lieu, bien que le débit de lavage moyen utilisé soit faible sur une journée, puisqu'il est de l'ordre de 4 % du dêbit journalier d'eau traitée, le lavage du lit granulaire est effectué en moyenne lors d'un seul arrêt de 10 minutes, Ainsi, en 10 minutes, passent 4 % du débit journalier, ce qui constitue un debit instantané très important qui nécessite donc en particulier des pompes et des réservoirs de collecte du liquide de lavage très importants. En troisième lieu, le lavage discontinu du lit de matériau granulaire entraine une variation de la quantité de microorganismes - dans le lit qui fait varier les performances du dispositif au cours du temps, les performances d'un tel dispositif étant, en particulier, faibles après le lavage du lit granulaire qui élimine la grande majorité des microorganismes nécessaires au bon déroulement du processus. Pour pallier ces inconvénients, on a proposé différents dispositifs dans lesquels le lavage du lit granulaire est effectué de façon continue parallèlement a l'épuration du liquide a traiter. On connaît ainsi, par le brevet FR 2 583 4062 un épurateur biologique du type a écoulement vers le bas du liquide à traiter dans lequel le matériau granulaire est repris a la base du lit pour être ensuite remonté vers un circuit de nettoyage ou le matériau granulaire est séparé des impuretés qui s'y sont fixées Dans un dispositif de ce type la séparation s'effectue par--simple gravité par écoulement sur un tamis. Or, il est apparu que dans certains cas le matériau granulaire n'est pas convenablement débardasse des impuretés qui s'y sont fixées. La présente invention a donc pour but de fournir un procédé et un dispositif d'épuration bolggique de l'eau qui résolvent ces problèmes en n'entrainant par ailleurs aucun surdimensionnement de l'installation de traitement biologique et en n'utilisant pas un volume de liquide de lavage excessif. Plus particulièrement la présente invention a pour objet un procédé de réduction de la pollution dissoute dans un liquide, dans lequel un liquide traiter est introduit a la partie supérieure d'un dispositif contenant un lit de matériau granulaire mobile de haut en bas support de microorganismes épurateurs, ce liquide circulant de haut an bas, le lit de matériau granulaire étant prélevé a la base du dispositif d'épuration pour être envoyé vers un circuit de nettoyage dans le quel le matériau granulaire, sur le quel se sont développés les microrganismes épurateurs, et débarrasser de ces microorganismes puis recycl-er a la partie supérieure du lit matériau granulaire, le matériau granulaire étant prélevê à la base du dispositif,puis lavé a contre courant d'une phase de liquide traiter prélevée au-dessus du lit granulaire. Un autre objet de la présente invention est un dispositif de réduction de la pollution dissoute dans un liquide pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus qui comporte un lit de matériau granulaire support de microorganismes épurateurs, des moyens d'entrées du liquide à traiter situées au-dessus du lit granulaire de manière que durant.le processus d'épuration biologique le liquide à traiter circule suivant une direction descendante à travers le lit de matériau granulaire, un dispositif pour prélever le matériau granulaire à la base du lit granulaire, ainsi qu'un dispositif de transport dumatériau granulaire vers un dispositif de nettoyage à partir duquel le matériau granulaire nettoyé est recyclé à la partie supérieure du lit granulaire, une zone de phase liquide à traiter étant maintenue audessus du lit granulaire, la partie inférieure du dispositif de nettoyage étant munie d'au moins un orifice d'entrée communiquant avec ladite zone de phase liquide à traiter D'autres caractéristiques et avantages ressortiront au cours de la description qui va suivre faite en référence à la figure unique donnée à titre d'exemple non limitatif et qui représente un dispositif d'épuration biologique mettant en oeuvre le procédé selon la présente invention. Le procédé selon la présente invention consiste à introduire, dans un lit de matériau granulaire sur lequel sont fixés des micoorganismes, le liquide à traiter dont on veut éliminer la pollution dissoute. Ce liquide à traiter peut étire additionné de substances nutritives tel qu'un composé carboné et un composé pitosphoré Plus particulièrement on utilise alors un alcool tel que l'éthanol comme source de carbone et de l'acide phosphorique comme source de phosphore. Ce liquide est alors introduit à la partie supérieure du dispositif d'épuration biologique et conduit à circuler de haut en bas à travers le lit de matériau granulaire. fl in est ainsi maintenu au-dessus dudit lit-de matériau granulaire un volume de liquide à traiter, Arrivé à la partie inférieure dudit lit le traitement biologique du liquide à traiter est terminé. De façon continue ou périodique, le matériau granulaire support des microorganismes épurateurs est extrait à la base du lit sans aucune interruption du processus d'épuration biologique. Le matériau granulaire est ainsi dirigé vers un circuit de nettoyage sil il est debatasse des microorganismes en excès, puis, alors que le liquide de lavage contenant les microorganismes 6tes du matériau granulaire est évacué, le matériau granulaire nettoyé est recyclé à la partie supérieure du lit, en s'écoulant à contre courant d'un liquide à traiter provenant d'une zone de liquide à traiter située au-dessus du lit de matériau granulaire. Durant le déroulement de ce procédé, le débit de liquide à traiter utilisé pour le lavage å contre courant du matériau granulaire est contrôlé en réglant le débit de sortie du liquide de lavage contenant les microorganismes ôtes du matériau granulaire. Un autre moyen de contrôler le débit de liquide à traiter utilisé pendant le lavage à contre courant peut-étre de modifier le niveau de la zone de phase liquide å traiter. La figure unique représente le dispositif d'épuration biologique selon l'invention fonctiannant selon le procédé décrit ci-avant. Dans ce dispositif un matériau granulaire 1 sous forme de p-articules granulaires, remplit partiellement une enceinte 2 constituée par une enveloppe verticale 3, cylindrique ou polygonale, reliée dans sa partie inférieure à un fond 4, conique. ou pyramidal, dont le sommet 5 est dirigé vers le bas. Le matériau granulaire I peut être par exemple constitué d'un sable, mais d'autres matériaux granulaires peuvent être utilisés qui possèdent une mîcroporosité de grains permettant un bon accrochage des microorganismes. Un conduit principal d'évacuation du liquide traité 6 est relie à un dispositif collecteur 7 constîtùé d'une ou de plusieurs couronnes concentriques 7a, ouvertes vers le bas. Ce dispositif collecteur 7, placé a l'intérieur de l'enceinte 2, est situé à la partie inférieure de l'enveloppe cylindrique 3. Un cane 7b ouvert vers la base du dispositif d'épuration biologique coiffe les couronnes concentriques 7a permettant, d'une part, un écoulement régulier et uniforme du matériau granulaire constituant le lit l quand ce matériau granulaire est prélevé à la base du lit granulaire l, et, d'autre part, d'éviter que les particules solides soient entrainées par les couronnes -7a dans le conduit principal d'évacuation 6. Un conduit d'évacuation du lit granulaire s'ouvre à la partie inférieure de l'enceinte 2 de préférence à proximité du sommet 5. Ce conduit d'évacuation, comme représenté sur la figure urnque, peut être constitué d'un simple tube vertical 8 situé au centre de l'enceinte verticale 2, mais il peut étire aussi -externe à cette enceinte 2 A proximité immédiate de l'embouchure du conduit d'évacuation-8 s'ouvre un tube 9 en relation avec une pompe à air non représentée permettant à de l'air sous pression d'être injecté via ce tube 9 dans le conduit d'évacuation S du lit granulaire l. Le conduit d'évacuation, constitué par le tube 8, débouche, à sa partie supérieure, à l'intérieur d'un élutriateur 10 situé au-dessus du lit granulaire 1. Cet élutriateur présente un orifice inférieur d'entrée 11, débouchant au-dessus du lit constitué par le matériau granulaire l, et un orifice supérieur 12 de surverse, le tube 8 débouchant dans l'élutriateur 10 à la partie supérieure de ce dernier Cette surverse 12 réglable en hauteur, est reliée à un conduit 13 d'évacuation des liquides sales chargés d'impuretés Un trop plein l4, lui aussi réglable en hauteur permet d'alimenter le dispositif d'épuration biologique en liquide à traiter, créant ainsi une zone l5 située au-dessus du lit constituE par le matériau -granulaire 1, ce trop plein 14 étant relié à un conduit d'alimentation 16 en liquide a traiter tomme on le voit sur la figure unique, le niveau hydraulique du trop plein 14 est supérieur au niveau de la surverse 12 de l'élutriateur 10 ce qui est avantageux, comme on le verra- plus loin Ainsi, l'êlutriateur 10 est immergé dans la zone 15 de phase liquide p traiter. Le fonctionnement du dispositif d'épuration est le suivant Le liquide à traiter, auqueR on a si nécessaire préalablement ajouté des composés carbones et phosphorés est introduit, via le conduit principal d'alimentation 16 et le trop plein 14 dans le dispositif d'épuration biologigue au-dessus du lit de matérau granulaire 1 que l'on a préalablement ensemencé avec les microorganismes nécessaires au bon déroulement du procédé. L'alimentation du dispositif d'épuration biologique selon l'invention est telle que le liquide a traiter circule toujours, dans l'enceinte P, selon la flèche F, c'est-à-dire selon une voie descendante Pendant sa descente, le liquide a traiter est en contact avec les microorganismes fixés sur le matériau granulaire constituant le lit Quand le liquide à traiter arrive a la base du cône Tb, le traitement biologique est alors achevé. Le liquide traité, qui emplit l'intérieur du cane 7b, est alors évacuè via la couronne 7a par le conduit principal d'évacuation 6. Les microorganismes se développant dans le-lit granulaire 1, on procède à un prélèvement dudit matériau granulaire par l'extrémité in-férieure du conduit d'évacuation 8 en envoyant, par le tube S, de l'air comprimé qui aspire alors le matériau situé à la base du cône 4 situé a proximité du sommet 5 Ainsi, le lit de filtration circule, à l'intérieur de l'enceinte 2, selon une voie descendante et-donc à co-courant du liquide à traiter Le matériau granulaire sur lequel ont proliféré les microorganismes est ainsi évacué par le conduit d'évacuation 8 et dirigé vers l'élutriateur 10 par le courant ascendant d'air comprimé injecté par le tube 9 L'ascension du mélange triphasique constitue par une phase liquide, le lit granulaire à laver, et l'air comprimé s'effectue selon un mode d'écoulement turbulent Ainsi, les particules solides constituées par la prolifération des mîcroorganismes sont décollées des grains constituant ce lit. Dans lielutriateur 10, le niveau de la surverse 12 étant inférieur au niveau du trop plein 14, la phase de liquide à traiter 15 a, en permanence, tendance à remonter dans l'élutriateur 10 par l'orifice d'entrée 11. Il y a donc un écoulement ascendant de liquide à traiter dans.llelutriatéur 10.Ainsi, à la sortie du conduit 8, dans l'élutriateur lO, les particules solides, moins denses que le matériau granulaire, sont entraînées via la surverse réglable 12 dans le conduit d'évacuation 13 des liquides sales charges d'impuretés En revanche, le matériau granulaire retombe par simple gravité par l'orifice 11 au sommet du lit 1 qui se trouve ainsi régénéré Ainsi le matériau granulaire, dans l'élutriateur 1D, circule verticalement de haut en bas à contre courant du liquide à traiter prélevé a partir de la phase liquide 15 située au-dessus du lit de matériau granulaire. Par ailleurs, tors de la retombée du matériau granulaire à travers l'élutriateur lot le choc entre eux des grains constituant le matériau granulaire ainsi que le choc de ces grains contre les parois de l'êlutriateur 10 dl-une part et le courant ascendant du liquide traiter à travers l'élutriateur 10 d'autre part achèvent d'ôter les particules solides fixees au matériau granulaire assurant ainsi un lavage efficace de ce matériau Les phases de prélèvement, de nettoyage et de renvoi au sommet du lit du matériau granulaire ont ainsi lieu sans pour autant arrêter, Ou mème ralentir, le processus normal d'épuration biologique des liquides à traiter. Selon une variante du procédé selon l'invention il peut être intéressant d'effectuer un prélèvement pérodique et non continu, du matériau granulaire a la base de l'enceinte 2 IT suffit alors, d'une part, de remonter le niveau de la surverse 12 de l'élutriateur 10 à un niveau supérieur au trop plein 14 et, d'autre part, d'arrêter l'alimentation en air comprimé par le tube Par ailleurs, selon une autre vari-ante du procédé selon l'invention, il peut être interessant d'efFectuer une épuration par voie aérobie. Il suffit alors d'inclure dans le lit granulaire I un dispositif 17 d'amenée d'air dans ledit-lit Cette dernière variante est particulièrement adaptée à l'utilisation du procédé selon l'imvention dans le cadre d'un processus d'élimination de la pollution carbonée par voie aèrobie des eaux résiduaires. Dans ce cas, il est bien évident que le -liquide à traiter n'est plus additionné d'un composé carboné. REVENDICATIONS 1.- Procédé de réduction de la pollution dissoute dans un liquide, dans lequel un liquide à traiter est introduit à la partie supérieure d'un dispositif contenant un lit de matériau granulaire mobile de haut en bas support de microorganismes épurateurs, ce liquide cirulant de haut en bas, le lit de matériau granulaire étant prélevé à la base du dispositif d'épuration pour entre envoyé vers un circuit de nettoyage dans lequel le matériau granulaire, sur lequel se sont développés les microorganismes épurateurs, est débarrassé de ces mîcroorganismes puis recyclé à la partie supérieure du lit de matériau granulaire, caractérisé en ce que le matériau granulaire prélevé à la base du dispositif est lavé à contre courant d'une phase de liquide à traiter prélevée au-dessus du lit granulaire 2.- Procédé de réduction de la pollution dissoute dans un liquide selon la revendicatinn 1 caractérisé en ce que le débit de la phase liquide à traiter prélevée au-dessus du lit granulaire et utilisée pour le lavage à contre courant du matériau granulaire, est contrôle en réglant le débit de sortie du liquide de lavage.contenant les microorganlsmes ates du matériau granuiaire 3.- Procédé de réduction de la pollution dissoute dans un liquide selon la revendication 1 caractérisé en ce que le débit de la phase liquide à traiter prelevee-au-dessus du lit granulaire et-utilisée pour le lavage à contre courant du matériau granulaire, est contre en modifiant le niveau de la phase liquide à traiter auwdessus du lit granulaire 4.- Dispositif de réduction de la pollution dissoute dans un liquide pour la mise en oeuvre du procédé suivant une quelconque de revendications 1 à 3, comportant un lit de matériau de granulaire (1) support de microorganismes épurateurs, des moyens d'entrées (16-14) du liquide à traiter situés au-dessus du lit granulaire (I) de manière que durant le processus d'épuration biologique le liquide à traiter circule suivant une direction descendante à travers le lit de matériau granulaire (1), un dispositif (8-9) pour prélever le matériau granulaire a la base du lit granulaire (1), ainsi qu'un dispositif de transport (8) du matériau granulaire vers un dispositif de nettoyage (10) a partiruquel le matériau granulaire nettoyé est recycle à la partie supérieure du lit granulaire (1), caractérisé en ce que au-dessus du lit granulaire (1) est maintenue une zone base de phase liquide a traiter, la partie inférieure du dispositif de nettoyage (10) étant munie d'au moins un orifice d'entrée (11) communiquant avec la zone (15) de phase liquide à traiter. 5.- Dispositif selon la revendication 4 caractérise en ce que le dispositif (10) de nettoyage est immergé dans-la zone de phase liquide à traiter (15) et que Flan orifice d'-entrGe (11) est disposé au-dessus du lit de matériau granulaire f