Brevet FR3005311A1 — publié le 20141107

PROCEDE ET INSTALLATION DE TRAITEMENT D'EAUX USEES. L'invention est relative à un procédé de traitement d'eaux usées comportant une étape de traitement par boues activées dans un bassin d'aération, suivie d'une étape de clarification dans un clarificateur, avec extraction des boues en excès du clarificateur pour un traitement de déshydratation. L'invention concerne plus particulièrement, mais non exclusivement, un procédé de traitement dans lequel la déshydratation des boues extraites du clarificateur est effectuée par centrifugation. Pour de nombreuses stations d'épuration d'eaux usées, la charge moyenne en pollution des eaux brutes à traiter est inférieure à 50 %. Pour fonctionner correctement, il est souhaitable de maintenir, dans les bassins d'aération, les concentrations des boues en matières en suspension (MES) à des valeurs faibles égales ou inférieures à 2 g/L de MES. Toutefois, les matériels de déshydratation des boues, en particulier les centrifugeuses, ne sont pas efficaces pour le traitement de boues aussi peu concentrées en MES. Sur les stations d'épuration récentes, aucun dispositif d'épaississement des boues n'est prévu avant la déshydratation, qu'il s'agisse d'un système d'épaississement statique ou dynamique. C'est le cas en particulier pour les stations d'épuration prévues pour 1000 à 30 000 équivalents habitants (EH), ce qui, pour la France, représente la majorité des stations d'épuration. L'exploitant d'une telle station d'épuration est donc obligé de maintenir des concentrations en boues dans les bassins d'aération (Cba) plus fortes que souhaité pour un fonctionnement optimum selon les règles de l'art, afin de pouvoir déshydrater correctement les boues. Ceci entraîne des surcoûts d'exploitation en énergie, mais aussi en réactifs, en transports et traitements des boues, en main d'ceuvre et en maintenance. L'invention a pour but, surtout de fournir un procédé qui permet d'épaissir les boues extraites de la clarification pour un traitement de déshydratation, en particulier par centrifugation, qui soit peu onéreux et qui puisse être mis en oeuvre avec un minimum d'intervention dans des stations existantes. Selon l'invention, un procédé de traitement d'eaux usées, du genre défini précédemment, est caractérisé en ce qu'il comporte une étape de transfert contrôlé de boues du bassin d'aération vers le clarificateur, ce transfert étant contrôlé en liaison avec l'extraction des boues du clarificateur, afin d'augmenter la charge en matières en suspension (MES) des boues extraites. De préférence, le procédé comporte une étape de dégazage entre le traitement par boues activées et la clarification, et le transfert contrôlé de boues vers la clarification passe par l'étape de dégazage. Avantageusement, le transfert maîtrisé des boues est effectué par un siphon à partir du bassin d'aération pour les faire passer vers la clarification. Le contrôle du transfert est avantageusement assuré par une vanne de fermeture/ouverture du siphon. En variante, le transfert de boues peut être effectué par une pompe. L'invention est également relative à une station de traitement d'eaux usées, pour la mise en oeuvre du procédé défini précédemment, cette station comprenant au moins un bassin d'aération pour un traitement par boues activées, et en aval du bassin d'aération, un clarificateur qui reçoit par une canalisation des eaux provenant de la partie supérieure du bassin d'aération, clarificateur d'où sont extraites en partie inférieure des boues en excès pour un traitement de déshydratation, en particulier par centrifugation, caractérisée en ce qu'elle comporte un moyen pour un transfert de boues depuis le bassin d'aération vers le clarificateur, et un moyen pour commander ce transfert en liaison avec l'extraction des boues du clarificateur, afin d'augmenter la charge 2 0 en MES des boues extraites. La station peut comporter une fosse de dégazage entre le bassin d'aération et le clarificateur, fosse par laquelle transite l'eau pour le clarificateur ; le moyen pour le transfert de boues est alors prévu entre le bassin d'aération et la fosse de dégazage. 25 Le moyen pour un transfert de boues peut comprendre un siphon qui plonge dans le bassin d'aération et assure le transfert vers le clarificateur, via une éventuelle fosse de dégazage. Le moyen pour commander le transfert peut comprendre une vanne de fermeture/ouverture du siphon. En variante, le moyen pour un transfert de boues comprend une 30 pompe. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'un exemple de réalisation décrit avec référence au dessin annexé, mais qui n'est nullement limitatif. Sur ce dessin : 35 la Figure 1, unique, est un schéma d'une station de traitement d'eaux usées mettant en oeuvre le procédé de l'invention. En se reportant au dessin, on peut voir une station de traitement d'eaux usées EB, ou eaux brutes, qui sont déversées dans un bassin d'aération 1, lequel comporte, au voisinage de son fond, des moyens d'aération 2 généralement constitués par des buses pour insuffler de l'air dans la liqueur du bassin. A l'opposé de l'arrivée de l'eau brute, l'eau est évacuée par gravité depuis le haut du bassin par une canalisation 3 vers une fosse de dégazage 4. Une rigole 3a peut être prévue en partie haute à l'opposé de l'arrivée de l'eau brute ; la rigole se remplit par déversement de l'eau du bassin 1 dans ladite rigole qui communique avec la canalisation 3. L'eau est évacuée de la fosse de dégazage 4 vers un clarificateur 5 par une conduite 6. Dans le clarificateur 5, les boues se rassemblent dans le fond 7. Les boues en excès sont extraites du fond du clarificateur par une conduite 8. Une partie des boues est recirculée par une conduite 9 et renvoyée dans le bassin d'aération. Une autre partie des boues en excès est évacuée par une conduite 10 vers un traitement de déshydratation, notamment par centrifugation 11. Généralement, le bassin d'aération 1 fonctionne en sous-charge, à des concentrations en boues activées (Cba) de l'ordre de 2 g/L, ou moins. S'il n'y a pas de dispositif d'épaississement des boues entre le bassin d'aération et le clarificateur, ce qui est le cas général pour des stations d'épuration de taille relativement réduite de 1000 à 30 000 EH, les boues extraites par la conduite 8 du clarificateur ont une concentration trop faible en MES, inférieure à 0,5% de MES, et la déshydratation, notamment par centrifugation, ne peut pas fonctionner correctement (usures prématurées, performances médiocres ). Selon l'invention, un transfert contrôlé des boues du bassin d'aération 1 vers le clarificateur 2 est effectué en liaison avec l'extraction des boues du clarificateur, afin d'augmenter la charge en MES des boues extraites. Le transfert est avantageusement assuré par un siphon 12 qui plonge dans le bassin 1, en partie inférieure de ce bassin où la concentration en MES des boues est plus élevée pour les faire passer dans la fosse de dégazage 4. Le niveau de liquide 1 a dans le bassin 1 est supérieur au niveau de liquide 4a dans la fosse 4. En l'absence de fosse de dégazage 4, le siphon 12 pourrait faire passer directement les boues siphonnées dans le clarificateur 5. Une vanne 13 est installée sur le siphon 12 pour contrôler le transfert qui peut être mis en marche par l'exploitant de la station d'épuration lorsque cela est nécessaire. Pour la première opération de transfert, le siphon 12 est amorcé, et reste ensuite prêt à fonctionner dès que la vanne 13 est ouverte. Une sonde 14 de la concentration en MES des boues extraites par la conduite 8 peut être prévue pour piloter l'ouverture de la vanne 13 du siphon lorsque cette concentration en MES est trop faible. Lorsque le fonctionnement du siphon 12 est enclenché par ouverture de la vanne 13, en période d'extraction des boues du clarificateur, le siphon 12 transfère un débit régulier de boues depuis le bassin d'aération 1 vers le clarificateur 5, via la fosse de dégazage. Ce débit permet d'obtenir en fond de clarificateur 5 un flux de boues important avec une concentration plus élevée, notamment de l'ordre de 1 à 2% de MES satisfaisante pour le fonctionnement de l'unité de déshydratation 11. En variante, le moyen de transfert contrôlé des boues du bassin d'aération 1 vers le clarificateur 5 peut être constitué par une pompe dont la mise en marche est effectuée au moment de, et pendant, l'extraction des boues du clarificateur, comme pour le fonctionnement du siphon. L'invention permet pour un coût réduit, tant du point de vue de l'investissement que du point de vue du coût de fonctionnement qui est quasiment nul, un épaississement des boues extraite du clarificateur, permettant une optimisation de la déshydratation. La boue activée peut alors fonctionner selon les règles de l'art, notamment en termes de performances techniques et de consommations énergétiques. Le dispositif avec siphon 12 peut être mis en place de manière relativement élaborée pour des stations neuves ou disposant de moyens financiers, ou bien être mis en place de manière simplifiée tout en donnant entière satisfaction, pour des stations déjà existantes et/ou ne disposant pas de moyens financiers suffisants. L'invention permet de respecter les fondamentaux des boues activées, ce qui évite les difficultés liées aux trop fortes concentrations en boues dans les bassins d'aération, avec économie d'énergie et économie de réactifs sur la file boue et en évitant les risques de mousse biologique.30 REVENDICATIONS1. Procédé de traitement d'eaux usées comportant une étape de traitement par boues activées dans un bassin d'aération, suivie d'une étape de clarification dans un clarificateur, avec extraction des boues en excès pour un traitement de déshydratation, en particulier par centrifugation, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de transfert contrôlé de boues du bassin d'aération (1) vers le clarificateur (5), ce transfert ayant lieu en liaison avec l'extraction des boues du clarificateur, afin d'augmenter la charge en matières en suspension des boues extraites pour une déshydratation. 2. Procédé selon la revendication 1, comportant une étape de dégazage entre le traitement par boues activées et la clarification, caractérisé en ce que le transfert de boues vers la clarification passe par l'étape de dégazage (4). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le transfert de boues est effectué par un siphon à partir du bassin d'aération vers la clarification. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le contrôle du transfert est assuré par une vanne (13) de fermeture/ouverture du siphon. 5. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le transfert de boues est effectué par une pompe. 25 6. Station de traitement d'eaux usées comprenant au moins un bassin d'aération (1) pour un traitement par boues activées et, en aval du bassin d'aération, un clarificateur (5) qui reçoit la boue provenant du bassin d'aération, clarificateur d'où sont extraites, en partie inférieure, des boues en excès pour 30 un traitement de déshydratation, en particulier par centrifugation, caractérisée en ce qu'elle comporte un moyen pour un transfert de boues du bassin d'aération (1) vers le clarificateur, et un moyen pour commander ce transfert en liaison avec l'extraction des boues du clarificateur, afin d'augmenter la charge en matières en suspension des boues extraites pour déshydratation. 35 7. Station selon la revendication 6, comportant une fosse de dégazage (4) entre le bassin d'aération et le clarificateur, fosse par laquelle transite l'eau pour le clarificateur, caractérisée en ce que le moyen pour un transfert de boues enpartie inférieure du bassin d'aération vers le clarificateur est prévu entre le bassin d'aération (1) et la fosse de dégazage (4). 8. Station selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que le moyen pour un transfert de boues comprend un siphon (12) qui plonge dans le bassin d'aération (1) et assure le transfert vers le clarificateur (5), via une éventuelle fosse de dégazage (4). 9. Station selon la revendication 8, caractérisée en ce que le moyen pour commander le transfert comprend une vanne (13) de fermeture/ouverture du siphon. 10. Station selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que le moyen pour un transfert de boues comprend une pompe.