Brevet FR2758813A1 — publié le 19980731

La présente invention concerne un procédé ainsi qu'un dispositif conçus en vue de récupérer et de réutiliser le gaz d'évent d'un réacteur d'ozonation, plus particulièrement dans une installation de traitement d'effluents notamment d'eaux usees. II est bien connu, dans le traitement des effluents et plus particulièrement des eaux usées d'effectuer une oxydation par l'ozone, L'ozone étant mise en dissolution dans l'effluent à oxyder en utilisant un réacteur d'ozonation souvent dénommé contacteur d'ozonation. On connaît également des installations de traitement d'eaux usées qui comprennent au moins un réacteur biologique, un clarificateur et un réacteur d'ozonation, dans cet ordre ou dans un autre. La présente invention s'applique plus particulièrement à ce type d'installations. Après mise en contact avec l'effluent à traiter, dans le réacteur d'ozonation, le gaz d'évent qui s'échappe du réacteur contient une certaine quantité d'ozone résiduel. II est nécessaire d'éviter le rejet dans l'atmosphère d'un gaz d'évent ayant une teneur trop importante en ozone. Pour éviter un tel rejet, on a envisagé une récupération de l'ozone résiduel en vue de son recyclage en tête du contacteur. Ainsi, WO-95/0 5340 décrit un procédé de purification de l'eau à l'aide d'ozone dans lequel l'ozone résiduel non dissous est recueilli pour être réutilisé dans le traitement de l'eau. De même, EP-A00 47 925 décrit un procédé et un dispositif pour le traitement de l'eau à l'aide d'ozone dans lequel le gaz d'évent contenant de l'oxygène non dissous et de l'azote résiduel est récupéré et recyclé vers le réacteur d'ozonation. Cependant un tel recyclage exige une importante dépense d'énergie étant donné qu'il convient de mettre sous pression, avant son recyclage, le gaz d'évent contenant l'ozone résiduel. Dans ces conditions, on effectue plus généralement une destruction systèmatique de l'ozone résiduel. A cet égard, on peut se référer à la publication Mémento Technique de l'Eau Edition du cinquantenaire 1989 - deuxième édition éditée par DEGREMONT- pages 907 - 909. Cette destruction présente bien entendu l'inconvénient d'éliminer sans utilisation une quantité non négligeable d'ozone, ce qui se traduit par une augmentation des coûts. La présente invention se propose d'apporter un procédé ainsi qu'un dispositif de récupération et de réutilisation du gaz d'évent ne présentant pas les inconvénients des solutions antérieures rappelées ci-dessus. L'objectif de l'invention est d'une part de récupérer l'ozone résiduel pour l'utiliser efficacement dans le réacteur d'ozonation et d'autre part, d'utiliser, pour le traitement biologique de l'effluent, L'oxygène contenu dans le gaz d'évent ainsi débarrassé de l'ozone résiduel. En conséquence, la présente invention a pour objet en premier lieu un procédé de récupération et de réutilisation du gaz d'évent provenant d'un réacteur d'ozonation, dans une installation de traitement d'effluents notamment d'eaux usées comprenant, dans cet ordre ou dans un autre, un réacteur biologique, un clarificateur et un réacteur d'ozonation caractérisé en ce que: - le gaz d'évent provenant du réacteur d'ozonation est mis au contact, à contre-courant, d'un flux d'eau contenant des constituants oxydables par l'ozone afin d'utiliser et d'éliminer la majeure partie de l'ozone résiduel; - le gaz d'évent débarrassé d'une grande partie de l'ozone résiduel est ensuite éventuellement surpressé en utilisant de l'eau prélevée dans le clarificateur afin de produire un mélange gaz/liquide; - ledit mélange gaz liquide est transformé en une émulsion de très fines bulles, présentant un diamètre inférieur à 1 mm et de préférence compris entre 100 et 300 pm et; - ladite émulsion est introduite dans le réacteur biologique au fond de ce dernier. Selon la présente invention le flux d'eau mis au contact du gaz d'évent provenant du réacteur d'ozonation peut être de l'eau brute ou de l'eau prélevée dans le clarificateur, ou tout autre liquide de l'installation consommant de l'ozone efficacement. En second lieu, la présente invention concerne des moyens de récupération et de réutilisation du gaz d'évent provenant d'un réacteur d'ozonation, dans une installation de traitement d'effluents, notamment d'eaux usées pour la mise en oeuvre du procédé tel que spécifié ci-dessus comprenant, dans cet ordre ou dans un autre, un réacteur biologique, un clarificateur, un réacteur d'ozonation cette installation étant caractérisée en ce qu'elle comprend: - un contacteur, à contre-courant de gaz et de liquide, dans lequel le gaz d'évent provenant du réacteur est mis au contact d'un flux d'eau, pouvant être soit de l'eau brute avant le traitement biologique, soit de l'eau clarifiée après le traitement biologique, - éventuellement, un éjecteur à eau pour surpresser le gaz d'évent provenant dudit contacteur et produire un mélange gaz/liquide, I'eau utilisée dans ledit éjecteur pour surpresser le gaz d'évent étant de préférence de l'eau prélevée dans le clarificateur; - un mélangeur statique transformant ledit mélange gaz/liquide en une émulsion de fines bulles et, - des moyens pour introduire ladite émulsion de fines bulles au voisinage du fond du réacteur biologique à l'aide d'un courant descendant de liquide prélevé dans ledit réacteur biologique. Selon une caractéristique de cette installation, les moyens pour introduire l'émulsion de fines bulles dans le réacteur biologique sont constitués d'une pompe de recirculation prélevant un courant de liquide dans ledit réacteur et d'un canal ou tube, vertical, dans lequel débouche la sortie dudit mélangeur statique et dont l'extrémité inférieure débouche au fond dudit réacteur biologique, ledit courant brut prélevé dans ce réacteur circulant dans ledit canal ou tube vertical afin d'entraîner l'émulsion de fines bulles vers le fond du réacteur biologique. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-après en référence au dessin annexé sur lesquels - la figure 1 est une représentation schématique d'une installation conforme à la présente invention et, - la figure 2 est une représentation schématique, similaire à la figure 1, d'une variante de cette installation. En se référant au dessin, et plus particulièrement à la figure 1, on voit que l'installation à laquelle s'applique la présente invention est une installation de traitement d'effluents, notamment d'eaux usées qui comprend en série un réacteur biologique 10, un clarificateur 12 et un réacteur d'ozonation 14. Tous ces dispositifs sont bien connus et dans ces conditions, il apparaît inutile de les décrire. Selon la présente invention, le gaz d'évent du réacteur d'ozonation 14 contenant de l'ozone résiduel et de l'oxygène non dissous est mis en contact, à contre-courant, avec de l'eau filtrée provenant du réacteur biologique et du clarificateur 12. Comme on le voit sur la figure, on utilise dans ce but un contacteur 16, constitué de préférence par une colonne à garnissage de type connu dans laquelle l'eau clarifiée qui y est introduite par l'intermédiaire d'une pompe 13, ruisselle à contre-courant du gaz d'évent sortant du réacteur d'ozonation 14. La majeure partie de l'ozone résiduel est ainsi consommée par les réactions d'ozonation les plus rapides. Cette technique présente le double avantage d'éliminer la majeure partie de l'ozone résiduel présent dans le gaz d'évent issu du réacteur d'ozonation 14 et qui serait nocif pour le traitement biologique et d'améliorer le rendement global d'utilisation de l'ozone pour l'oxydation. Dans la variante de l'invention illustrée sur la figure 2 le gaz d'évent provenant du réacteur d'ozonation 14 est mis au contact, à contre-courant, d'un flux d'eau brute dans le contacteur 16. Cette variante de l'invention est par ailleurs identique au mode de réalisation décrit ci-après en référence à la figure 1. On obtient donc un gaz d'évent débarrassé d'une grande partie de l'ozone et ne contenant essentiellement que de l'oxygène qui n'a pas été dissous dans le réacteur 14. Cet oxygène est récupéré selon la présente invention pour être recyclé dans le réacteur biologique 10. Dans ce but, il convient de le surpresser, à moins que le réacteur d'ozonation 14 soit sous pression. Selon i'invention, on utilise à cet effet un éjecteur à eau qui produit un mélange gaz/liquide sous pression. Sur la figure, on a schématisé en 18, un tel éjecteur à eau, qui est d'un type connu et qui en conséquence, ne sera pas décrit en détail. De préférence, I'eau motrice utilisée dans l'éjecteur 18 est de l'eau clarifiée prélevée à l'aide d'une pompe 15 dans le clarificateur 12. Le mélange gaz/liquide ainsi pressurisé provenant de l'éjecteur à eau 18 (ou directement du réacteur d'ozonation 14 lorsque ce dernier est sous pression) est ensuite transformé en une émulsion de fines bulles, c'est-à-dire de bulles présentant un diamètre inférieur à 1 mm et de préférence compris entre 100 et 300 pm. A cet effet, I'invention utilise un mélangeur statique 20. L'émulsion ainsi obtenue est ensuite introduite dans le réacteur biologique 10. Le dispositif selon l'invention utilise ici, dans ce but des moyens qui sont constitués d'une pompe de recirculation 17 prélevant un courant d'eau dans le réacteur biologique 10 et d'un canal ou tube vertical 22 dans lequel débouche le tube de sortie 19 du mélangeur statique 20 et dont l'extrémité inférieure 24 débouche au fond du réacteur biologique. Grâce à ces moyens, L'émulsion de fines bulles produites par le mélangeur statique 20 est entraîné vers le fond du réacteur biologique 10 et distribuée au sein de la masse de l'effluent présent dans ce réacteur. On comprend de la lecture de la description qui précède que l'invention permet d'éliminer du gaz d'évent, la majeure partie de l'ozone résiduel tout en évitant un rejet dans l'atmosphère ou une élimination de cet ozone, lequel est utilisé efficacement pour les réactions d'oxydation et de recycler l'oxygène non dissous contenu dans le gaz d'évent, pour réaliser des traitements aérobies dans le réacteur biologique. On aura remarqué que le dispositif objet de l'invention ne nécessite pas de compresseur pour le recyclage du gaz d'évent, ce dernier étant pressurisé, si nécessaire, par un éjecteur à eau de fabrication simple et économique et n'entraînant qu'une faible consommation d'énergie, en raison d'un fonctionnement à basse pression. Par ailleurs, la production et l'utilisation de fines bulles permettent de réduire les charges hydrostatiques et d'obtenir une très grande surface de transfert gaz liquide dans la masse de l'effluent contenu dans le réacteur biologique, tout en produisant une agitation énergique au sein de cette masse favorisant la répartition des bulles d'oxygène. II demeure bien entendu que cette invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ou de mises en oeuvre décrits et représentés ici mais qu'elle en englobe toutes les variantes pour autant qu'elles entrent dans le cadre des revendications annexées. REVENDICATIONS 1 - Procédé de récupération et de réutilisation du gaz d'évent provenant d'un réacteur d'ozonation, dans une installation de traitement d'effluents notamment d'eaux usées comprenant, dans cet ordre ou dans un autre, un réacteur biologique (10), un clarificateur (12) et un réacteur d'ozonation (14) caractérisé en ce que: - le gaz d'évent provenant du réacteur d'ozonation est mis au contact, à contre-courant, d'un flux d'eau contenant des composés oxydables par l'ozone, afin de consommer efficacement et d'éliminer l'ozone résiduel - le gaz d'évent débarrassé de l'ozone résiduel est ensuite, éventuellement, surpressé en utilisant de l'eau prélevée dans le clarificateur, afin de produire un mélange gaz/liquide; - ledit mélange gaz liquide est transformé en une émulsion de très fines bulles et; - ladite émulsion est introduite dans le réacteur biologique au voisinage du fond de ce dernier. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le flux d'eau mis au contact du gaz d'évent provenant du réacteur d'ozonation est de l'eau brute. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le flux d'eau mis au contact du gaz d'évent provenant du réacteur d'ozonation est de l'eau prélevée dans ledit clarificateur, ou d'un liquide quelconque propre à, ou produit par l'installation de traitement de l'effluent. 4- Dispositif de récupération et de réutilisation du gaz d'évent provenant d'un réacteur d'ozonation dans une installation de traitement d'effluents, notamment d'eaux usées pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant, dans cet ordre ou dans un autre, un réacteur biologique (10), un clarificateur (12), un réacteur d'ozonation (14) ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend: - un contacteur (16) dans lequel le gaz d'évent provenant du réacteur d'ozonation (14) est mis au contact d'un flux d'eau, circulant à contre-courant, ladite eau étant soit de l'eau brute, soit de l'eau prélevée dans le clarificateur (12); - éventuellement, un éjecteur à eau (18) pour surpresser le gaz d'évent provenant dudit contacteur afin de produire un mélange gaz/liquide; - un mélangeur statique (20) transformant ledit mélange gaz/liquide en une émulsion de fines bulles et, - des moyens (17,24) pour introduire ladite émulsion de fines bulles au voisinage du fond du réacteur biologique (10) à l'aide d'un courant descendant d'eau brute prélevé dans ledit réacteur biologique. 5 - Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que ledit contacteur (16) est une colonne à garnissage dans laquelle l'eau ruisselle à contre-courant du gaz d'évent. 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que l'eau utilisée dans l'éjecteur (18) pour surpresser le gaz d'évent provenant du contacteur (16) est de l'eau filtrée prélevée dans ledit clarificateur (12). 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le diamètre moyen des fines bulles de l'émulsion produite dans le mélangeur statique (20) est inférieur à 1 mm, de préférence compris entre 100 et 300 pm. 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que les moyens pour introduire l'émulsion de fines bulles dans le réacteur biologique (10) sont constitués d'une pompe de recirculation (17) prélevant de l'eau dans ledit réacteur biologique (10) et d'un canal ou tube (22), vertical, dans lequel débouche la sortie (19) dudit mélangeur statique (20) et dont l'extrémité inférieure (24) débouche au voisinage du fond dudit réacteur biologique, ledit courant d'eau prélevé dans ce réacteur circulant dans ledit canal ou tube vertical (22) afin d'entraîner l'émulsion de fines bulles vers le fond du réacteur biologique.