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L'enlèvement de l'eau des boues industrielles,* par voie mécanique, à l'aide de filtres-presses, de filtres à cellules aspirantes, de centrifugeuses, etc.. est connu et est réalisable, suivant les procédés employés et les moyens utilisés, avec un succès convenable sans difficulté notable . L'application de ces procédés et moyens connus pour enlever l'eau des boues de clarification des eaux usées ménagères ou urbaines ou de mélanges d'eaux usées ménagères et urbaines et d'eaux industrielles, conduisait jusqu'à présent régulièrement à un insuccès qu'elle que fut la peine qu'on se donnât pour résoudre le problème urgent de l'élimination des boues se produisant dans les bassins de décantation ou, en parlant de manière générale, dans les'installations de clarification mécanique ou chimico-mécanique .
La boue fraîche des eaux usées urbaines et ménagères est d'apparence dégoûtante dans l'ensemble, répand une odeur sucrée et fécale, est d'une consistance visqueuse, contient en raison de sa teneur en colloïde
95% et plus d'eau et pourrit lorsqu'on la laisse station- ner assez longtemps par suite de la décomposition bactéri- enne des hydates de carbone et des albumines.
En moyenne, il arrive par tête et par jour un litre, en chiffres. ronds, de boues fraîches, en sorte que dans une ville de
50. 000 habitants, il faut compter déjà avec 50 mètres cubes par jour,soit 18.250 m3 par an de boues fraîches, qu'il faut éliminer lorsque l'on ne veut pas qu'elles consti- tuent une gêne permanente pour les habitants
L'enlèvement total de l'eau d'une boue de clari- fication conduirait, avec .sa .grande quantité d'eau, à une
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quantité de matières solides petite qui serait relative- ment facile à traiter.
Les efforts pour réaliser l'enlè- vement de l'eau sont donc compréhensibles, pourtant dans les filtres-presses, qui travaillent ordinairement à 6 à
8 atmosphères, la teneur en eau de la boue fraîche serait réduite au maximum, de 95%, à 85% et avec des centrifuges ordinaires à 70-75%. Mais on n'obtient aucun résultat sa- tisfaisant en ce qui concerne le rendement de ces machines car les toiles des filtres-presses, les ouvertures des cen- trifuges, etc... s'envasent et se bouchent. 'Pour leur net- toyage, il faut un travail et une dépense notable . L'eau qui s'écoule de ces dispositifs mécaniques connus est d'ailleurs encore fortement souillée.
Son avidité pour l'oxygène et sa charge en matières organiques sont si grandes que dans cet état on ne peut les délivrer sans plus au dispositif d'épandage. Des essais de purification n'ont conduit.à aucun résultat si bien que finalement tous les procédés précités ont échoué en raison de la qualité n' ' du produit évacué. Pour autant qu'on/ait pas la possibili- té de charger les boues sur des bateaux et de les déchar- ger dans la mer, de les brûler, de les enfouir dans des étangs à boues ou de les utiliser pour des composts et analogues, on choisit l'enlèvement de l'eau des boues fraîches dans des massifs de boues et dans le procédé.de putréfaction des boues, en particulier avec récupération du gaz et de l'engrais dans des chambres de putréfaction.
Le choix de ces derniers procédés dépend.de la disponi- bilité de place et des frais que peuvent supporter les villes . La putréfaction entraîne la minéralisation d'une partie de la substance originellement organique. Mais cette réaction ne peut être poussée jusqu'au bout dans les tours de putréfaction parce que la durée de putréfaction et ain-
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si l'espace à consacrer à la putréfaction qu'il faut bâtir sont limités pour des raisons économiques. Après cela, la . boue qui a subi la putréfaction contient toujours encore des. quantités notables de substances organiques et présente un haut degré de consommation d'oxygène. Ceci est vrai aussi bien pour sa partie solide que pour la phase liquide aussi, qu'on doit compter à environ 88%.
Sa préparation présente donc les mêmes difficultés que celle de la boue fratche dont question plus haut. Ici, aussi, on n'est pas arrivé, en pratique, avec l'emploi des moyens connus, à une déshy- dratation techniquement satisfaisante. La difficulté pro- vient de nouveau de la très mauvaise qualité du produit d'avacuation liquide .
Il y a quelques années, on croyait, par l'emploi du principe de vibration appliqué à la technique de la clarifia cation, pouvoir résoudre le problème de la déshydratation des boues et obtenir des avantages techniques et écono- miques notables. On a essayé d'épaissir les boues fraîches et putréfiées à l'aide de tamis oscillants à plusieurs directions vectorielles et de continuer la déshydratation à la suite de ceux-ci au moyen de cylindres tournants produisant une expression. On était d'avis que les asso- ciations colloïdales de l'eau pouvaient être détruites à l'aide de vibrations, assez pour que la boue donne par expression l'eau résiduelle dans la mesure où on le voulait,' après quoi un traitement ultérieur serait possible, par formation de briquettes, fermentation à chaud pour la pré- paration d'humus ou par d'autres procédés.
On peut se de- mander si on peut déshydrater la boue par 1,'action des vibrations et par une compression subséquente et dans quelles mesures on y réussit. Ce qui est certain c'est que l'eau cellulaire et capillaire avec les matières dissoutes
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qu'elle contient et sa forte consommation d'oxygène, est amenée dans l'eau d'évacuation et que cette évacuation, de qualité extrêmement mauvaise, ne peut être traitée jus- qu'à présent.
Sa délivrance dans des installations de puri- fication ou dans le distributeur d'épandage charge ceux- ci tellement que ce nouvel essai également,- comme tous les procédés précédents appliqués aux produits d'évacuation ou aux filtrats, comme on voudra les appeler, a conduit à un échec.
Le problème qui se présente depuis des dizaines d'années est résolu par la présente invention, et les inconvénients des procédés de déshydratation connus sont évités par le fait que l'on traite la boue en trois phases ; dans la première phase.la boue est divisée au moyen de fil- tres de tamis, de centrifugeuses, et analogues, par voie solide /mécanique, en une partie humide et en une partie liquide (liquide d'évacuation) qui est débarrassé de la plus grande partie des matières solides séparables par voie - mécanique, puis le produit liquide d'évacuation est soumis, dans une deuxième phase, à un traitement chimique par des sels complexes qui présentent des valences résiduai- res libres, et enfin le produit d'évacuation ainsi prétrai- té chimiquement est purifié mécaniquement dans une troi- sième phase,
par exemple au moyen 'd'un traitement du même genre que celui qu'on impose à la boue de départ.
Il faut tendre à introduire, dans la sépara- tion mécanique de la phase solide et de la phase liquide de ' la boue, malgré une déshydration importante de la partie solide à obtenir, des procédés de séparation mécanique tels qu'ils assurent que la fraction de matière solide dans le liquide d'évacuation soit aussi faible que possible a- fin que par cette fraction solide la réaction colloïdal
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découverte par l'inventeur ne soit pas encore rendue diffici- le à titre supplémentaire dans le traitement subséquent et , qu'en dernière analyse, il ne puisse être émis des doutes sur la déshydratation de la boue de clarification en géné- ral.
C'est pourquoi, suivant l'invention, on préfère pour cette première étape ou phase un dispositif de. centrifuga- tion à sédimentation, qui ne laisse passer dans le produit liquide d'évacuation qu'à peu près 10% de la fraction de matière solide de la boue à traiter tandis que dans les procédés et dispositifs autrement habituels 50% et plus se présentaient en général.
Comme complexe organique pour le traitement chimique, on utilise aussi des combinaisons qui possè- dent en même temps la faculté d'échanger les ions.
On a ainsi : a) les carboxy et oxyéthyl-méthylcelluloses, les glycolates de cellulose comme colloïdes hétéropolai- res ; b) des corps phénoliques sulfonés du type des matières synthétiques à gros éléments comme on en con- naît par exemple sous le nom de Tanigans; c) des échangeurs d'ions (par exemple pe rmu- tites, ou silicates supérieurs, matières synthétiques, etc.... ).
Comme sels complexes minéraux, on peut employer des sels qui contiennent comme atome central un métal lourd trivalent, par exemple des moyens de tannage inor- ganiques selsde chrome trivalent, d'aluminium, de fer, etc...) On citera notamment le chlorure de fer à 4 et à
6 molécules d'eau.
Enfin, on peut encore introduire des combinaisons ou des associations de sels complexes inorganiques avec
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des groupes organiques. Tels sont à considérer par exemple celles qui contiennent des molécules de sucre, des groupes , amino, etc.. dans le complexe de chrome.¯
L'introduction de ces sels se fait avantageusement d'après la fraction de corps solide dans le produit liqui- de d'évacuation et d'après l'économie. On s'efforcera, par conséquent, d'utiliser chaque fois les sels complexes qui précipitent sûrement dans le produit d'évacuation liquide les matières solides contenues, de la manière la plus économique.
Le produit d'évacuation liquide traité chimi- quement est capable de sédimentation et peut maintenant être traité mécaniquement de la manière indiquée, et l'on obtient alors un produit d'évacuation liquide, complète- ' ment débarrassé des matières solides, dont la capacité de consommation d'oxygène est diminuée de 90 à 95%. Dans cet 'état, il peut être passé au dispositif d'épandage .
Le produit d'évacuation liquide rendu capable de sédimentation par le procédé décrit peut aussi être ren- voyé au dispositif de clarification ou éventuellement la séparation de la hase liquide et de la phase solide peut se faire de façon .satisfaisante sans qu'il en résulte une surcharge importante pour l'installation de clarification.
Le procédé suivant l'invention présente une possibilité double dans la mesure où l'on peut appliquer le traitement chimique et le traitement mécanique consécu- tif non seulement à un produit d'évacuation obtenu inten- tionnellement avec une faible teneur en matière solide mais aussi à un produit d'évacuation à forte teneur en matière solide comme il s'en présentait dans les procédés de déshy- dratation, utilisés jusqu'à présent, des boues fratches, en particulier surtout des boues de putréfaction. A vrai
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dire; ici la consommation en produits chimiques est nota- glement plus élevée.
Le succès du procédé suivant l'invention est surprenant car on parvient, avec une consommation de pro- duits chimiques qui se tient dans l'ordre de grandeur de.
1% de la boue de départ, à résoudre le problème présenté par l'élimination du produit liquide ou du filtrat gênant consécutif à la déshydratation des boues et, plus préci- sément, le problème de la déshydratation des boues qui est en suspens depuis des dizaines d'années. Si avec une quan- tité égale de produits chimiques, on traitait 1 'boue au départ, on n'obtiendrait aucun succès ;
avec une élévation de l'addition de produits chimiques on rencontre un échec dans la solution du problème, non seulement en raison des prix élevés des produits chimiques mais aussi en raison de la masse de boue pâteuse qui se produit par l'addition des produits chimiques laquelle peut encore juste 8tre déshy- dratée par les filtres-presses et qui nécessite de nou- veau de grands frais pour le nettoyage des parties des filtres-presses, en particulier des toiles des filtres En outre, le produit d'évacuation provenant du filtre-pres- se ainsi que l'eau de lavage qui sert à leur nettoyage peu- vent être également gênants par suite des matières qu'ils contiennent .
L'invention sera décritelus complètement dans un exemple de forme de réalisation. Les données numériques sont arrondies .
On part d'une boue soumise à la putréfaction qui contient les éléments suivants :
84,0 parties d'eau
0,5 partie de substances dissoutes 13,5 parties de, matières solides
2,0 parties de colloïdes organiques .
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La boue a été soumise à un traitement mécanique dans une centrifugeuse à sédimentation.
Il se produit : a) une boue sèche avec 6 parties d'eau et 8 par- ties de matières solides; b) un produit d'évacuation liquide noir avec : 96,4 parties d'eau
0, 6 partie de substances dissoutes
1,1 partie de matières solides
1,9 partie de colloïdes organiques.
Ce produit d'évacuation présente une valeur d'in- dice KMnO4 de 12.000 mg par litre en regard d'une valeur de l'indice de KMnO4 de 168.000 mg par litre présenté par la boue au départ, soit une réduction de ce nombre d'envi- ron 93%. La veleur absolue reste cependant toujours inadmissible pour le passage du produit au dispositif d'épandage.
La boue sèche peut être transformée par les moyens ordinaires en engrais .
Le produit d'évacuation noir reçoit l'addition des produits chimiques cités ci-dessus en proprotions en mesure avec l'énergie de décharge nécessaire pour les colloïdes ou/et de façon correspondante au degré de pu- tréfaction de la boue. La quantité de matière chimique se tient dans l'ordre de grandeur de 1% de la boue de départ. Il se produit alors une deuxième boue que l'on sépare par voie mécanique, par exemple au moyen d'une cen- trifugeuse à sédimentation, et un produit d'évacuation li- quide clair. Cette deuxième boue est ajoutée à la boue sèche considérée précédemment.
Le produit d'évacuation liquide obtenu en second lieu peut à présent tre passé au dispositif d'épandage car il est complètement limpide et
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et son indice de KMnO4 n'est plus de 400 mg par litre, soit 0,24% de la boue de départ .
En manière de variante du processus indiqué, on peut aussi amener le produit d'évacuation liquide traité' chimiquement dont question en premier lieu à l'installation d'évacuation où se fait la séparation des phases liquides et solides .
Si l'on part de la même boue et si l'on laisse dans le produit d'évacuation 20% de la matière solide, on obtient dans le résultat final un produit d'évacuation également limpide et incolore mais les quantités de matiè- re chimique nécessaires alors sont de l'ordre de grandeur de 3% de la boue de départ .
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