Brevet FR2640724A1 — publié le 19900622

PROCEDE ET INSTALLATION PERFECTIONNES POUR DETRUIRE LE FOISONNEMENT FILAMENTEUX La présente invention a pour objet un procédé et une installation perfectionnés pour détruire le foisonnement filamenteux et notamment de tels foisonnements se produisant dans les réacteurs d'épuration des eaux ou dans les appareils de fermentation. On sait que de nombreuses installations d'épuration des eaux de fermentation donnent lieu à des problèmes, souvent imputables à des déséquilibres biologiques, pouvant provoquer des accidents de décantation, parmi lesquels le foisonnement des boues est le plus fréquent. Ce foisonnement est la conséquence du développement excessif de micro-organismes filamenteux dans les boues activées. Les techniques utilisées jusqu'à présent pour lutter contre le foisonnement, basées sur la destruction de la biomasse par injection de bactéricides, ne se sont pas révélées particulièrement efficaces. Le procédé et l'installation selon la présente invention pallie aux inconvénients des procédés et installations connus et permettent le contrôle pratiquement total du foisonnement. La présente invention a en fait pour objet un procédé de contrôle du foisonnement filamenteux susceptible de se produire dans les réacteurs d'épuration des eaux ou les réacteurs de fermentation, qui consiste à effectuer des phases séquentielles de circulation turbulente, avec ou sans aération, sur la masse réactionnelle à traiter, ces phases de circulation étant mises en oeuvre dès que le taux de foisonnement atteint un niveau maximum prédéterminé et pour une période suffisante pour que ce taux atteigne une valeur de seuil inférieure acceptable pour la poursuite du traitement. Selon un mode de réalisation de l'invention, la totalité de la masse réactionnelle à traiter est soumise auxdites phases séquentielles de circulation. Selon une autre forme d'exécution de l'invention, lesdites phases de circulation sont effectuées sur une fraction de la masse réactionnelle retournée au réacteur après avoir été soumise à une décantation. La présente invention a pour objet une installation pour la mise en oeuvre du procédé de destruction du foisonnement comprenant un venturi créateur d'un régime turbulent, disposé sur une conduite de recirculation ramenant en tête du réacteur la masse réactionnelle à traiter lorsque le taux de foisonnement a atteint un niveau maximum prédéterminé et jusqu'à ce qu'il atteint une valeur de seuil inférieure définie. Selon un mode de réalisation de l'installation selon l'invention, la conduite d'amenée est une conduite amenant en tête du réacteur la masse réactionnelle retirée en cuve de ce réacteur. Selon un autre mode de réalisation de l'installation selon l'invention, la conduite d'amenée est une conduite amenant en tête du réacteur la fraction enrichie en boues retirée en cuve du décanteur secondaire. Selon une forme d'exécution le venturi outre la masse réactionnelle injecte dans le réacteur de l'air, ou de l'air enrichi en oxygene. D'autres buts et avantages de la description suivante et des figures donnés à titre illustratif et nullement limitatif. Les figures 1 et 2 représentent deux modes de réalisation de la présente invention mis en oeuvre de façon non limitative sur des installations d'épuration des eaux. Dans l'installation de la figure 1, les eaux à épurer provenant du décanteur secondaire 1 sont envoyées vers le réacteur ou la conduite 3. Les eaux épurées quittent le réacteur 2 par la conduite 4' et le décanteur secondaire 1 par la conduite 4", ces deux conduites se réunissant pour former la conduite 4. Une sonde 5 de mesure du développement de la biomasse filamenteuse est réglée pour adresser à un appareil de commande 6 un signal Sl correspondant au niveau de foisonnement de la biomasse filamenteuse maximum, inacceptable pour la poursuite efficace du traitement d'épuration ou un signal S2 correspondant à une valeur de seuil inférieure. Bien entendu, l'appareil de commande 6 peut être remplacé par tout moyen équivalent tel que, entre autre une horloge de programmation. Le foisonnement peut être caractérisé par l'indice de décanta tion de la biomasse (zig) ou encore l'indice de Mohlman (IM > En fait, lorsque le signal S1 est émis, l'appareil de commande 6 provoque le fonctionnement de la pompe de recirculation 8 disposée sur une conduite de recirculation 9 partant de la cuve du réacteur 2. Sur cette conduite 9 recyclant les eaux vers le réacteur 2 est également prévue une vanne 7 t un débime- tre 10 et un venturi 11. Le venturi crée un régime turbulent cassant le foisonnement. Une conduite d'arrivée 12 d'un courant d'air auxiliaire pour l'aération supplémentaire de la biomasse ou masse réactionnelle conténue dans le réacteur 2 est prévue une vanne 13 étant disposée sur cette conduite. Il s'agit effectivement d'un traitement aérobie nécessitant l'apport continu d'air. Les eaux à traiter arrivent dans le réacteur ou aérateur de boues 2 par la conduite 14 comprenant une vanne 15. Des vannes 16' et 16" sont placées sur chacune des conduites 4' et 4" respectivement. Par ailleurs une conduite 17 relie la cuve du réacteur 2 à la tête du décanteur secondaire 1. Une vanne 18 est placée sur cette conduite. Il est entendu, quoique ceci ne soit pas expressement représenté sur la figure l (et ce pour des raisons de simplification) que chacune des vannes 7, 13, 15, 16', 16", 18 peut être commandée en ce qui concerne son ouverture ou sa fermeture par l'appareil de commande 6. te venturi comporte une conduite d'aspiration d'air 21 et une vanne 22. Il est ainsi possible d'injecter dans le réacteur l'air aspiré par cette conduite, ce qui permet à discrétion, une aération supplémentaire. Le fonctionnement de l'installation est le suivant. Les eaux à traiter arrivent par la conduite 14 et la vanne 15 dans le réacteur ou aérateur de boues 2 dans lequel se produit l'aération de ces eaux. Dans le cas de traitement aérobie est prévue une aération complémentaire par injection par la conduite 12 et la vanne 13 d'un courant oxygéné, en général formé d'air-ou d'air enrichi en oxygène. Les eaux ainsi traitées retirées en cuve du réacteur 2 sont envoyées par la conduite 17 et la vanne 18 en tête du décanteur secondaire 1 où se produit un enrichissement des boues lesquelles sont retournées par la conduite 3, au moins en partie dans le réacteur 2. Une partie épurée des eaux contenues dans le réacteur 2 peut être retirée de ce réacteur par la conduite 4" et la vanne 16" pour se réunir dans la conduite 4 aux eaux épurées provenant du réacteur 2 par la conduite 4' et la vanne 16'. Lorsque le foisonnement filamenteux atteint un niveau maximum mesuré par la sonde 5, inacceptable pour la poursuite efficace du traitement d'épuration, (niveau pour lequel l'appareil de commande 6 a été programmé) cette sonde adresse à l'appareil de commande 6 un signal S1 qui provoque la mise en route de la pompe 8 et la recirculation des eaux contenues dans le réacteur 2 de sorte qu'elles soient recyclées par la conduite 9 et le venturi 11 dans le haut du réacteur 2. Lorsque le niveau de foisonnement atteint une valeur inférieure définie, en général, après passage de la totalité du volume du réacteur 9 dans le venturi 11, la sonde 5 envoie un signal S2 qui interrompt le fonctionnement de la pompe 9. Il est ainsi possible grâce au recyclage intermittent d'au moins une partie des eaux en traitement contenues dans le réacteur 2 et le passage dans le venturi 11 de contrôler le foisonnement filamenteux sans qu'il ne soit nécessaire de procéder à des interruptions gênantes de l'installation. Lorsqu'au lieu de l'appareil de commande 6, on utilise une horloge de programmation, il est évident qu'il a été nécessaire au préalable de déterminer les périodes de fonctionnement pour lesquelles le niveau maximum de foisonnement est atteint ainsi que la durée requise pour que ce taux soit ramené à une valeur de seuil inférieure acceptable, et ce bien entendu pour des conditions de fonctionnement fixes. On affiche alors ces temps et l'horloge met en route ou interrompt automatiquement la période de circulation séquentielle turbulente. Sur la figure 2 est représentée une installation fonctionnant selon une variante du procédé de l'invention. Sur cette figure tous les numéros de référence sont semblables à ceux de la figure 1 à la différence cependant que la conduite 3 (de la figure l) provenant du décanteur secondaire 1 au lieu de conduire les boues enrichies provenant de ce décanteur en tête du réacteur 1 forme la conduite 9 comprenant la pompe 8, le débimètre 10 et le venturi 11; (la conduite 9 de la figure 2, au contraire de la conduite 9 de la figure 1 ne recyclant pas en tête du réacteur 1 les eaux en voie de traitement du réacteur 2 mais les boues en voie d'enrichissement du décanteur secondaire 1). De plus, une conduite de dérivation 9' et deux vannes 19 et 20 permettent de courtcircuiter le venturi 11 et d'injecter les boues enrichies directement dans le réacteur 2 au lieu de les faire passer dans le venturi 11. En fait, l'ouverture et la fermeture des vannes 19 et 20 ainsi que du venturi 11 sont dues à l'action de l'appareil de commande 6 ou de l'horloge de programmation dès que les seuils maximum ou minimum de foisonnement sont atteints. D'autres buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture des exemples de mise en oeuvre suivants donnés à titre non limitatifs. EXEMPLE 1 Cas du réacteur à aération continue Dans un réacteur ayant un volume de 350 1 le débit d'alimentation par la conduite 14 est de 29 l/h, on introduit des eaux à traiter contenant par litre: - 0,53 ml d'extrait de viande - 200 ml de glucose - 26 mg d'urée - 20 mg de KH2PO4 - 20 mg de R2HPO4 Le temps de séjour dans le réacteur 2 est prévu pour être de 12 heures; les périodes de circulation et leur interruption sont mises en oeuvre à l'aide d'une horloge de programmati on. On constate que le foisonnement, caractérisé par l'indice de Mohlman (IM) se développe rapidement pour atteindre des valeurs de 600 à 800 cm3/g ce qui rend difficile voire impossible la décantation dans le clarificateur de la figure 1. La périodicité de l'opération étant T et impliquant une période d'application T1, et T2 étant la période d'aération supplémentaire, le procédé appliqué de la façon suivante: . T = 6 h dont T1 = 20 mn . T2 = 5 h 40 On constate que l'on a pu obtenir une amélioration évidente de la décantation puisqu'un traitement n'impliquant pas les 20 mn de recyclage et de passage au venturi conduit à une impossibilité de décantation après un fonctionnement de l'installation de quelques heures. EXEMPLE 2 Cas d'un réacteur avec dénitrification Dans le cas de cet exemple, le procédé consiste en des phases acrobie et anaérobie alternés. Ce procédé est appliqué sur les mêmes eaux de la façon suivante: . T = 8 h dont T1 = 20 mn . T2 = 4 h 40 . T3 3h étant entendu que la période T3 = T - T2 correspond au fonctionnement anaérobie de l'installation (auquel cas la vanne 13 est fermée et le venturi ne fonctionne pas). On constate que l'on obtient par aération séquentielle l'amélioration de la qualité de l'eau par nitrification et dénitrification, outre l'amélioration de la décantation des eaux. EXE#1LE 3 Cas de réacteur avec dénitrification Sur les mêmes eaux, on opère de la façon suivante: T T = 12 h dont T1 = 20 mn. . T2 = 7 h 40 . T3 4 h étant entendu que la période T3 = T - T2 correspond au fonctionnement anaérobie de l'installation. Comme dans l'exemple 2, on observe une nitrification dénitrification due à l'aération séquentielle et une amélioration de la décantation. De plus, on constate que, en maintenant la valeur de 1M entre 200 et 300 ml/g, on obtient des taux d'épuration supérieurs à ceux obtenus avec des boues saines non filamenteuses. L'indice de Mohlman (IM) est déterminé de la façon suivante: 1M = volume (en cm > ) occupé par 1g de boue après 30mn de décantation. REVENDICATIONS 1. Un procédé de contrôle du foisonnement filamenteux susceptible de se produire dans les réacteurs d'épuration des eaux ou de fermentation, qui consiste à effectuer des phases séquentielles de circulation turbulente, avec ou sans aération, sur la masse réactionnelle à traiter, ces phases de circulation étant mises en oeuvre dès que le taux de foisonnement atteint un niveau maximum prédéterminé et pour une période suffisante pour que ce taux atteigne une valeur de seuil inférieure acceptable pour la poursuite du traitement. 2.- Procédé selon la -revendication 1, caractérisé en ce que la masse réactionnelle à traiter est soumise auxdites phases séquentielles de circulation. 3.- Procédé selon une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdites phases de circulation sont effectuées sur une fraction de la masse réactionnelle retournée au réacteur après avoir été soumise à une décantation. 4.- Installation pour la mise en oeuvre du procédé de destruction du foisonnement selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comprend un venturi (ll) créateur d'un régime turbulent, disposé sur une conduite de recirculation ramenant en tête du réacteur (2) la masse réactionnelle à traiter lorsque le taux de foisonnement a atteint un niveau maximum prédéterminé et jusqu'à ce qu'il atteint une valeur de seuil inférieure définie. 5.- Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que la conduite d'amenée est une conduite amenant en tête du réacteur (2) la masse réactionnelle retirée en cuve de ce réacteur (2). 6.- Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que la conduite d'amenée est une conduite amenant en tête du réacteur (2) la fraction enrichie de boues retirée en cuve du décanteur secondaire. 7.- Installation selon une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le venturi, outre la masse réactionnelle, injecte dans le réacteur de l'air, ou de l'air enrichi en oxygène.