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Procédé pour l'épuration biologique et simultanée des eaux usées et de leurs boues
La présente invention est relative à un procédé pour l'épuration biologique et simultanée des eaux usées et de leurs boues, telles que eaux d'égoûts, boues activées, eaux industrielles, sewage etc...
A cet effet il est prévu suivant l'invention d'ajouter à l'eau usée, une suspension d'argile dans une solution aqueuse de chaux.
La quantité d'argile ajoutée à l'eau usée sous la forme d'une suspension est déterminée par la quantité d'argile qui peut être adsorbée par les matières organiques, colloïdes , huiles, graisses, savons, colorants et analogues se trouvant dans l'eau usée.
La quantité de chaux en solution aqueuse introduite dans l'eau usée est déterminée par la quantité de matières qui présentes dans l'eau usée, réagissent avec la chaux et en outre, par le maintien dans l'eau usée d'un excès de chaux dissoute suffisant pour faire croître le p H de l'eau usée jusque 11 et au delà, et pour maintenir cette basicité pendant un temps assez long pour détruire les organismes vivants qui ne supportent pas cette basicité dans le milieu considéré.
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A l'effet d'augmenter la compacité et le coefficient de filtration de la boue formée par les colloïdes adsorbés par l'argile, il est prévu suivant l'invention d'ajouter éventuellement à l'eau usée simultanément avec la suspen- sion d'argile, des matières inertes, menues et poreuses telles que poussiers de coke, suies, cendrées etc...
L'invention prévoit d'extraire la boue hors des bassins de précipitation, par une pompe qui aspire d'abord l'eau surnageante du bassin pour la renvoyer dans le cir- cuit d'épuration et qui, lorsque la boue est devienne suffisamment compacte, aspire cette boue pour l'envoyer vers des bassins de décharge .
Dans le cas de boues gélatineuses telles que les boues activées dont l'état colloïdal rend la filtration difficile sinon impossible, il est prévu, afin de rendre la filtra- tion possible et d'amener les colloïdes à perdre leur eau de formation, de chauffer les boues à une température d'au moins 42 et de maintenir cette température pendant la durée de la filtration .
De plus lorsque la filtration s'effectue dans un tambour rotatif à alvéoles filtrantes soumises à l'action d'une dépression, l'expulsion de la matière filtrée hors des alvéoles est obtenue par de la vapeur d'eau sous pression de façon à maintenir chaudes les parois filtrantes de l'appareil de filtration.
Les dessins annexés sont relatifs à un mode d'exécu- tion de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif.
Celle-ci s'étend aux diverses particularités originales que comporte la disposition représentée.
La fig.l est une vue schématique d'une installation
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pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention.
Les fig. 2 et 3 sont des diagrammes concernant les carac- téristiques de l'eau épurée soumise à une aération pendant des temps variables.
Le procédé est expliqué en spécifiant à titre d'exemple non limitatif un cas d'application du procédé.
L'eau usée dont on désire réaliser l'épuration biologique arrive par le'conduit A ; cette eau présente en moyenne les caractéristiques suivantes: Matières en suspension..... 2630 p.p.m.(parties par million ou milligrammes par litre) se décomposant comme suit :
Résidu de calcination 1.480 p.p.m.
Matières organiques 1.150 p.p.m.
Demande biologique d'oxygène (BOD) 5 jours...115 à 400 et au dessus
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Degré hydrotimétrique (TH)...,.,.,..,.......10 (en degré#rançais) Degré alcali-métrique (TA)..................l2 ( idem Degré alcali-métrique complet (TAC).........30 ( idem Savons .....................................60 p.p.m. p H........................................ 9 N total (calculé en NH3)....................15 p.p.m. ni nitrites, ni nitrates
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Bactéries (en COLle. c. ) .................. incomp,tables (soi t ) 4000)
Une machine C fabrique la suspension d'argile dans la solution aqueuse de chaux et la déverse de façon continue en D dans l'eau à épurer.
Le poids de chaux dissoute, introduit dans l'eau usée ne peut pas, suivant l'invention, être inférieur à 15 ou 20% du poids des matières organiques en suspension ; condition tient compte 1 de la quantité de chaux réagissant avec la matière organique et ses constituants 2 de la nécessité de faire croître rapidement le p H de l'eau usée jusque 11 et au delà (phénomène qui provoque la floculation active des
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colloïdes dans le milieu considéré) et d'y conserver un excps d'hydrates libres tant, qu'il existe dans le liquide des colloïdes à précipiter; pratiquement cette condition est remplie quand le liquide surnageant atteint et se maintient à une transparence supérieure à 90% de la transparence de l'eau distillée.
Dans le cas de l'eau usée dont les caractéristiques ont été énumérées plus haut, la quantité de chaux dissoute est d'environ 200 p.p.m.
La quantité d'argile mise en suspension dans l'eau usée est suivant l'invention de l'ordre de grandeur du poids de la matière organique contenue dans l'eau usée ; l'adjonction d'argile a pour but d'adsorber les flocons de matière organique, de leur communiquer un poids suffi- sant pour hâter leur précipitation gravifique, de former une boue suffisamment concentrée en matières inertes pour paralyser le développement des bio-organismes contenus dans la boue, de faciliter la filtration de la boue et son essorage mécanique éventuel.
Pour 1 m3 d'eau usée possédant les caractéristiques décrites plus haut on déverse en D, environ 200 grammes de chaux dissoute et 800 gr, d'argile en suspension.
On peut en outre ajouter à l'argile une certaine proportion, par exemple un cinquième du poids de l'argile, de matières inertes fines et poreuses telles que poussiers de coke, suies, cendrées, scblamms etc... destinées à former avec les colloïdes adsorbés par l'argile, les flocons argilo-calcaires et les matières inertes, une sorte de poudingue dont les plus gros éléments constituent dans la boue précipitée, un squelette favorisant le tasse-
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ment et la filtratiom ou dessication éventuelle de la boue.
La machine spéciale C comporte deux cuves C1 et C2 dans lesquelles se trouvent respectivement d'une part la chaux vive à mettre en solution, et d'autre part, l'argile à mettre en suspension avec éventuellement du poussier de coke ou analogue ; ces cuves sont munies d'un système de distribution qui déverse ces matières d'une façon continue et réglable dans un appareil broyeur C3 alimenté également de façon continue et réglable en eau prélevée à la fin de l'installation d'épu- ration ; ainsi donc la machine C règle les proportions relatives de la chaux de l'argile et de l'eau servant à dissoudre la chaux et à mettre l'argile en suspension.
De plus la quantité de liquide (eau de chaux contenant l'argile en suspension) déversée en D dans l'eau usée est proportionnée à la quantité d'eau usée arrivant dans l'installation; c'est ainsi notamment que lorsque la quantité d'eau usée varie suivant les heures de la journée, le débit de la machine C est rendu variable automatiquement par l'intervention d'une horloge.
Le mélange réalisé en D se répartit dans des bassins de précipitation E et F pourvus de chicanes pour la retenue des huiles et des corps flottants.
Une première floculation qui est d'ailleurs presque complète s'effectue dans ces bassins de précipitation E et F, la boue se dépose au fond de ces bassins et de l'eau surnageante presque claire s'écoule vers le bassin G pour parfaire sa clarification. Des bassins complémentaires H et I prolongent la durée de retention du liquide qui en sort en J dépourvu de matières en suspension et de bactéries. La durée de retention du liquide peut être de quatre à six heures.
Les caractéristiques de l'eau à la sortie sont les
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suivantes : Matières en suspension....... non mesurables (teneur infé- rieure à 1 p.p.m.) Oxygène ..................... 8,6 p.p.m.
Demande biologique d'oxygène (BOD) (5 jours).............. 5,5 p.p.m.
NH3.......................... 6,0 p.p.m. p H..........................11,7 TH...........................17,0 (Degré français) TA...........................24. ( idem
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TAC..........................28, ( idem ) Bactéries ................... 0
L'eau épurée a été soumise à une aération progressive
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0' été par air insufflé et des échantillons prélevés d'heure en heure.
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Nos <SEP> Eaux <SEP> Durée <SEP> d'aération <SEP> Colonies <SEP> au <SEP> c.c.
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----- <SEP> ------------ <SEP> -----------------
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<tb> 1 <SEP> Egout <SEP> brut <SEP> 0 <SEP> Incomptables <SEP> > <SEP> 4000
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<tb> 2 <SEP> Eau <SEP> épurée <SEP> 0 <SEP> 0
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<tb> 3 <SEP> id. <SEP> 3 <SEP> heures <SEP> 0
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<tb> 4 <SEP> id. <SEP> 7 <SEP> heures <SEP> 0
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<tb> 5 <SEP> id. <SEP> Il <SEP> heures <SEP> 0
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<tb> 6 <SEP> id. <SEP> 15 <SEP> heures <SEP> 0
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<tb> 7 <SEP> id. <SEP> 19 <SEP> heures <SEP> 0
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<tb> 8 <SEP> id. <SEP> 24 <SEP> heures <SEP> 0
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Les échantillons ont alors été infectés avec des bacté- ries de collection et particulièrement avec le bac.Typhosus.
Résultats fournis par l'infection, au laboratoire, des échantillons 2 à 8 (Egouts de Micheroux, non aérés ou aérés pendant des temps allant de 3 à 24 heures).
Les chiffres représentent les moyennes des diverses expériences; l'infection artificielle étant réalisée par une même souche de bac. typhosus.
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Eaux d'égouts épurées.
2. Pas d'aération : Infection maintenue durant 5 jours ,
18 heures ou 3 heures: Pas de culture, rien ne pousse.
3, 3 heures d'aération :Infection durant 5 jours, 18 heures ou 3 heures : Pas de culture .
4.7 heures d'aération :Infection durant 5 jours, 18 heures ou 3 heures : Pas de culture 5. 11 heures d'aération :Infection durant 5 jours, 18 heures ou 3 heures : Pas de culture.
6. 15 heures d'aération :Trois heures de contact ne suffisent plus à inhiber la culture. Moyenne :
54 colonies.
7. 19 heures d'aération :Après trois heures de contact .
Moyenne : 62 colonies .
8. 24 heures d'aération :Après trois heures de contact,
Moyenne : 184 colonies .
C'est donc entre 11 et 15 heures d'aération que les conditions inhibitrices disparaissent ,
Les diagrammes annexés (fig. 2 et 3) montrent les varia- tions des caractéristiques de l'eau épurée sous l'influence de l'air.
Les ordonnées indiquent les différentes valeurs des caractéristiques envisagées ; points d'abscisses 0,4,8,12, 16,20,24 correspondent respectivement à l'eau épurée à la sortie, et après 4,8,.... 24 heures d'aération, l'aération étant obtenue par insufflation d'air. Sur la première ligne de gauche ont été portées quelques valeurs des caractéristiques de l'eau avant son épuration.
Le diagramme n 1 correspond au p H ; le diagramme n 2 indique les variations de la demande biologique d'oxygène; le diagramme n 3 correspond aux teneurs en ammo- niaques ; le diagramme n 4 montre que l'eau qui,avant son épuration comptait plus de 4000 colonies par cm2, est devenue après épuration, complètement dépourvue de bactéries ; le nombre de bactéries contenues dans ces échantillons après
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l'aération est indiqué par le diagramme n 5.
Les diagramnes n 6,7 et 8 indiquent respectivement les variations du titre alcali-métrique complet (TAC), du titre alcali-métrique (TA) et du titre hydrotimé trique (TH) pendant l'aération. Il faut remarquer en outre que ni les eaux épurées, ni les boues ne présentent d'odeurs offensantes
Les boues déposées dans les bassins ont une densité de l'ordre de 1,25; elles sont extraites au moyen d'une pompe à boulets K qui peut aspirer dans tous les bassins E,F,G et refouler les boues pompées soit en E ou F ou en tête du chenal d'entrée L.
Lorsqu'un bassin E ou F est jugé devoir être vidé, on l'isole en fermant la vanne M ou N; la pompe K épuise d'abord l'eau surnageante qu'elle refoule en L, Buis quand la boue du fond apparait sous forme de bouillie épaisse et sans eau surnageante, la pompe K refoule cette boue dans un bassin de dépôt B. Cette boue contient environ 40% en poids de matières solides et 60% en poids de liquide ; sa grande compacité entrave ou supprime le développement des bio-organismes qu'elle pourrait encore contenir.
Une chaine à godets ou un transporteur à raclettes P plonge dans ce bassin de dépôt et transporte les boues en Q où elles reçoivent une addition de matières inertes; l'ensemble boue et matières inertes est ensuite trainé sur un fond R chauffé (à vapeur ou eau chaude) pour porter la boue à une température d'au moins 42 C; celle-ci est ensuite déversée dans un filtre rotatif à alvéoles S ; alvéoles sont soumises à l'action d'une dépression pendant une grande partie de leur parcours circonférentiel pour réaliser la filtration ;
sont ensuite mises en commu-
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nication avec une source de vapeur d'eau sous pression destinée à provoquer l'éjection des boues filtrées hors des alvéoles et à maintenir les parois filtrantes à une température d'au moins 42 C.
La boue ainsi traitée est dépourvue d'odeurs offensantes et s'oppose à l'éclosion de moustiques et autres animalcules.
Elle contient environ 60% de matières solides et 40% de liquide; la filtration a donc amené une perte de liquide de 20%.
Lorsque l'on recueille des boues traitées comme il est dit ci-dessus on peut, sans recourir à la filtration mécanique et suivant l'invention, obtenir l'assèchement par évaporation naturelle à l'air dans des bassins de dépôt de surface appropriée à la quantité de liquide qui devra s'évaporer par jour sous l'influence des agents naturels.
L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit à titre d'exemple mais s'étend à tout procédé pour l'épuration biologique des eaux usées et de leurs boues qui entre dans l'esprit ou dans l'étendue de l'une ou l'autre des revendications suivantes.
REVENDICATIONS.
1. Procédé pour l'épuration biologique des eaux usées et de leurs boues telles que eaux d'égoûts, boues activées, eaux industrielles.,etc... c a r a c t é r i s é en ce qu'on ajoute à l'eau usée une suspension d'argile dans une solution aqueuse de chaux.