Brevet FR3040388A1 — publié le 20170303

- 1 - PROCEDE DE TRAITEMENT DES EAUX USEES COMPORTANT UN DECANTEUR STATIQUE RAPIDE ET INSTALLATION ASSOCIEE La présente invention se rapporte au domaine du traitement des eaux usées et concerne en particulier une installation comportant un décanteur statique rapide pour épaissir les boues avant leur traitement dans une unité de déshydratation. L'invention porte également sur un procédé de traitement des eaux usées mettant en oeuvre le décanteur statique rapide. L'invention s'applique aux filières dites « boues » de procédés industriels et plus spécifiquement, mais pas exclusivement, aux filières boues de station de traitement des eaux. Les stations de traitement des eaux usées sont constituées généralement de deux files de traitement principales : une file dite « eau » et une file dite « boue », chacune comprenant plusieurs unités ou procédés ayant une fonction spécifique. La capacité des installations est conçue pour traiter 100 % de la pollution reçue, soit un taux de charge de 100 %. Lors de la conception, les unités de la file « boue » sont dimensionnées par rapport à la quantité de biomasse nominale présente dans le réacteur biologique (5 gMES/L) et qui correspond au taux de charge de l'usine de 100 %. Or, la majorité des stations de traitement des eaux usées sont sous-chargées car elles reçoivent en moyenne 40 à 50 % de pollution. Les enjeux actuels d'économie d'énergie et d'efficacité énergétique nécessitent d'optimiser à la fois la consommation des procédés de la file « eau » et de la file « boue ». L'optimisation du ratio énergétique de l'usine de traitement passe par la diminution de la concentration de biomasse au sein du réacteur biologique (bassin d'aération) de la file eau. Cette baisse de concentration de 5 gMES/L (100 % de pollution) à 2 gMES/L (50% de pollution) est accompagnée d'un gain énergétique significatif de l'aération et d'une amélioration significative de la qualité de la boue biologique (disparition des mousses et gain de capacité de la clarification sur la file eau, gain sur le pouvoir drainant sur la file boue). Or, une majorité des stations d'épuration n'est pas équipée d'étape d'épaississement avant déshydratation ce qui empêche la mise en oeuvre de la diminution de concentration au sein des bassins d'aération. Cependant, il est connu des installations de traitement des eaux usées comme celle par exemple décrite dans le document W02010/073222. Dans une telle 3040388 - 2 - installation, un épaississeur est installé entre le réacteur biologique ou le dégazeur et l'unité de déshydratation. Il s'agit d'un décanteur permettant in fine un fonctionnement optimisé de la file « eau » et de la file « boue ». L'effluent provenant du clarificateur et constituant les boues liquides entrant dans le décanteur, présente une concentration 5 variable en matières en suspension, pouvant aller de 2 à 8 g/L. Les boues épaissies, extraites du décanteur peuvent présenter une concentration en matières en suspension de 5 à 15 g/L. Ces boues sont ensuite soumises à un traitement de déshydratation afin de réduire leur volume. Pour éviter un relargage du phosphore par les bactéries, il faut réduire au minimum le temps qui s'écoule entre la sortie du clarificateur et l'entrée de 10 l'appareil de déshydratation des boues. De ce fait, il est intéressant de recourir à un décanteur statique rapide qui permet de satisfaire à cette exigence de temps réduit. Toutefois, l'étape de décantation accélérée proposée dans le document W02010/073222 nécessite la consommation de polymère (destiné à favoriser la décantation) ainsi qu'un réacteur de taille importante doté d'une configuration en sortie 15 plutôt lourde (large empreinte au sol, section tronconique, dispositif de raclage) en vue d'éliminer au maximum les matières en suspension. L'invention a donc pour but, surtout, de fournir un procédé de traitement mettant en oeuvre une étape de décantation rapide sans avoir recours à un polymère, et au moyen d'un réacteur de décantation simplifié et d'empreinte au sol réduite. 20 A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de traitement d'eaux usées comportant en amont au moins une étape de traitement par boues activées dans un bassin d'aération, et en aval au moins une étape de décantation dans un décanteur statique rapide, la décantation permettant de pré-épaissir une fraction de boue issue directement ou indirectement de l'étape de traitement par boues activées, avant son 25 extraction en direction d'une unité de traitement par déshydratation, le décanteur statique rapide comprenant un réacteur, des moyens d'admission de la fraction de boue en entrée du réacteur, des moyens de régulation du débit volumique (:), en entrée du réacteur, des moyens d'extraction de la fraction de boue en sortie du réacteur, des moyen de régulation du débit volumique (:), en sortie du réacteur, caractérisé en ce que 30 dans l'étape de décantation, en régime établi : - la valeur du débit volumique (:), de la fraction de boue en sortie du réacteur dépend: - d'une valeur de consigne CMso de la charge massique en sortie du réacteur, - et de la concentration Cs de matières en suspensions dans la boue mesurée en sortie du réacteur, de sorte que : QS = CMso / C, et 3040388 - 3 - - la valeur du débit volumique Qe de la fraction de boue en entrée du réacteur dépend: - d'une valeur de consigne CMeo de la charge massique en entrée du réacteur, - et de la concentration Ce de matières en suspensions dans la boue mesurée 5 en entrée du réacteur, de sorte que : Qe = CMeo / Ce avec : - la valeur de consigne CMso de la charge massique en sortie du réacteur étant la charge massique nominale CM5nom propre à l'unité de traitement par déshydratation (5), 10 - la valeur de consigne CMeo de la charge massique en entrée du réacteur étant telle que : 1,1 CMso REVENDICATIONS1. Procédé de traitement d'eaux usées comportant en amont au moins une étape de traitement par boues activées dans un bassin d'aération (1), et en aval au moins une étape de décantation dans un décanteur statique rapide (4), la décantation permettant de pré-épaissir une fraction de boue issue directement ou indirectement de l'étape de traitement par boues activées, avant son extraction en direction d'une unité de traitement par déshydratation (5), le décanteur statique rapide comprenant : - un réacteur (7), - des moyens (14a, 14b) d'admission de la fraction de boue en entrée du réacteur, - des moyens (15, 16, 30) de régulation du débit volumique Qe en entrée du réacteur, - des moyens (27a, 27b) d'extraction de la fraction de boue en sortie du réacteur, - des moyen (28, 29, 30) de régulation du débit volumique Q, en sortie du réacteur, caractérisé en ce que dans l'étape de décantation, en régime établi : - la valeur du débit volumique Q, de la fraction de boue en sortie du réacteur dépend : - d'une valeur de consigne CIVIso de la charge massique en sortie du réacteur, - et de la concentration Cs de matières en suspensions dans la boue mesurée en sortie du réacteur, de sorte que : Q, = CIVIso / Cs. - la valeur du débit volumique Qe de la fraction de boue en entrée du réacteur dépend : - d'une valeur de consigne CMeo de la charge massique en entrée du réacteur, - et de la concentration Ce de matières en suspensions dans la boue mesurée en entrée du réacteur, de sorte que : Qe = CMeo / Ce, avec : - la valeur de consigne CIVIso de la charge massique en sortie du réacteur étant la charge massique nominale CM5nom propre à l'unité de traitement par déshydratation (5), - la valeur de consigne CMeo de la charge massique en entrée du réacteur étant telle que : 1,1 CIVIso 2. Procédé de traitement d'eaux usées selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en amont de l'étape de décantation et en aval de l'étape de traitement par boues activées, un passage dans une fosse de dégazage (2), et une étape de clarification dans un clarificateur (3), la fraction de boue à épaissir lors de l'étape de décantation 5 étant issue d'au moins l'une des étapes de traitement par boues activées, de dégazage, de clarification, ou de séparateur physique de type membranaire. 3. Procédé de traitement d'eaux usées selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de démarrage de l'alimentation 10 du décanteur statique (4) et une étape de de démarrage de l'alimentation de l'unité de déshydratation (5), le démarrage de l'alimentation de l'unité de déshydratation intervenant à l'issue d'une première temporisation T1 comprise entre 60 et 200 min, par rapport au démarrage de l'alimentation du décanteur statique. 15 4. Procédé de traitement d'eaux usées selon la revendication 3, caractérisé en ce que le démarrage de l'alimentation du décanteur statique s'effectue suivant un débit de consigne Qeo suivant une durée T2 comprise entre 0 et 5 min, le débit étant déterminé à l'issue de ladite temporisation de sorte que Q, = C1\46) /Ce,. 20 5. Procédé de traitement d'eaux usées selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le démarrage de l'alimentation de l'unité de déshydratation s'effectue suivant un débit de consigne Qs0 pendant une troisième temporisation T3 comprise entre 0 et 20 min, le débit étant déterminé à l'issue de ladite temporisation de sorte que Q, = CMso /C,. 25 6. Procédé de traitement d'eaux usées selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'arrêt de l'alimentation du décanteur statique (4) et une étape d'arrêt de l'alimentation de l'unité de déshydratation (5), l'arrêt de l'alimentation de l'unité de déshydratation intervenant à l'issue d'une 30 quatrième temporisation T4 comprise entre 60 et 120 min, par rapport à l'arrêt de l'alimentation du décanteur statique. 7. Procédé de traitement d'eaux usées selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'étape d'arrêt de l'alimentation du décanteur statique et de l'unité de déshydratation est 3040388 - 17 - suivie d'une étape de vidange, préférentiellement engagée à l'issue d'une cinquième temporisation T5 comprise entre 0 et 15 min par rapport à l'arrêt de l'alimentation de l'unité de déshydratation, ladite vidange durant une sixième temporisation T6 comprise entre 30 et 120 min. 5 8. Procédé de traitement d'eaux usées selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'étape de vidange du décanteur statique est suivie d'une étape de nettoyage du décanteur statique durant une septième temporisation T7 comprise entre 0 et 60 min. 10 9. Procédé de traitement d'eaux usées selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de décantation est accélérée au moyen d'un réactif, préférentiellement du CaCO3, de sorte que la première temporisation T1 est réduite à une valeur inférieure à 70 min. 15 10. Installation de traitement d'eaux usées comportant : - un bassin d'aération (1), - un décanteur statique rapide (4) s'étendant verticalement suivant un axe (24) et en relation avec une unité de déshydratation (5), le décanteur statique rapide comprenant : 20 - un réacteur (7), - des moyens (14a, 14b) d'admission en entrée du réacteur, les moyens (14a, 14b) d'admission en entrée du réacteur étant connectés au bassin d'aération (1), - des moyens (15, 16, 30) de régulation du débit volumique (Qe) en entrée du 25 réacteur, - des moyens (27a, 27b) d'extraction en sortie du réacteur, - des moyens (28, 29, 30) de régulation du débit volumique (Qs) en sortie du réacteur, caractérisée en ce que la valeur de la hauteur H et la valeur de la section transversale S 30 du réacteur sont encadrées respectivement comme suit : 7 m2 11. Installation de traitement d'eaux selon la revendication 10, caractérisée en qu'une fosse de dégazage (2), et un clarificateur (3) ou un séparateur physique de type membranaire, sont interposés entre le bassin d'aération et le décanteur statique, les moyens d'admission en entrée du réacteur étant connectés au bassin d'aération, à la 5 fosse de dégazage et au clarificateur, de sorte que le décanteur peut être alimenté par au moins l'un des bassin d'aération, fosse de dégazage, clarificateur précités, 12. Installation de traitement d'eaux selon la revendication 10 à 11, caractérisé en ce que le fond du décanteur est dépourvu de tout moyen d'agitation. 10 13. Installation de traitement d'eaux selon la revendication 10 à 12, caractérisé en ce que le fond du décanteur suit une inclinaison par rapport à un plan orthogonal à la direction verticale (24), comprise entre 0 et 5%. 15 14. Installation de traitement d'eaux selon l'une quelconque des revendications 10 à 13 caractérisé en ce que les moyens d'admission et d'extraction de la boue respectivement en entrée et en sortie du réacteur comprennent respectivement un conduit d'arrivée (14b) débouchant dans le réacteur au niveau de sa partie supérieure, et un conduit d'évacuation (27a) débouchant dans le réacteur au niveau de sa partie inférieure, ainsi 20 qu'une pompe à vitesse variable (13, 26). 15. Installation de traitement d'eaux selon l'une quelconque des revendications 10 à 14 caractérisé en ce que les moyens de régulation du débit massique respectivement en entrée et en sortie du réacteur, comprennent chacun une sonde (15, 28) de mesure de la 25 concentration de matières en suspensions dans la boue et un débitmètre (16, 29), lesdits débitmètres et sondes étant reliés à un régulateur (30) de la vitesse des pompes. 16. Installation de traitement d'eaux selon l'une quelconque des revendications 10 à 15 caractérisé en ce que le réacteur comprend en sa partie supérieure une rigole (22) 30 permettant d'évacuer la surverse.